海洋表面水熱平衡

1、1第二章第二章海洋表面熱平衡與水平衡海洋表面熱平衡與水平衡2121海洋熱平衡海洋熱平衡一、海洋獲得的熱量一、海洋獲得的熱量1由海底進(jìn)入海洋的地?zé)幔好刻煊珊５走M(jìn)入海洋的地?zé)幔好刻?.1cal0.1cal2cm2海洋表層吸收的太陽(yáng)輻射能：平均每天海洋表層吸收的太陽(yáng)輻射能：平均每天400400calcal／2cm海洋垂直剖面溫度曲線海洋垂直剖面溫度曲線：隨深度增加溫度降低，在海底以下隨深度增加溫度升高。：隨深度增加溫度降低，在海底以下隨深度增

2、加溫度升高。二、海水溫度的變化二、海水溫度的變化變化很慢變化很慢海水溫度由于溫室效應(yīng)略有升高，變化很慢。在不嚴(yán)格的條件下，可以假定進(jìn)入海洋的總熱量和海水溫度由于溫室效應(yīng)略有升高，變化很慢。在不嚴(yán)格的條件下，可以假定進(jìn)入海洋的總熱量和從海表面釋放出的熱量是近似相等的。從海表面釋放出的熱量是近似相等的。將6060多年前的深層海洋溫度與當(dāng)前測(cè)量結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)溫度的變化是很小的。多年前的深層海洋溫度與當(dāng)前測(cè)量結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)溫度的變化是很小的

3、。三、太陽(yáng)輻射能三、太陽(yáng)輻射能()sQ1.1.大氣上界太陽(yáng)輻射能大氣上界太陽(yáng)輻射能（1）輻射能的數(shù)值）輻射能的數(shù)值地球的大氣上界處：太陽(yáng)輻射能約地球的大氣上界處：太陽(yáng)輻射能約221calcmmin??（2）輻射能的變化）輻射能的變化輻射能隨日輻射能隨日地間的距離、太陽(yáng)黑子的多寡和太陽(yáng)耀斑的變化而變化，變化范圍僅有百分之幾。地間的距離、太陽(yáng)黑子的多寡和太陽(yáng)耀斑的變化而變化，變化范圍僅有百分之幾。?平均值叫做太陽(yáng)常數(shù)平均值叫做太陽(yáng)常數(shù)1.9

4、60.011.960.01。21calcmmin???太陽(yáng)輻射能在宇宙空間傳遞過(guò)程中，損耗可以忽略。太陽(yáng)輻射能在宇宙空間傳遞過(guò)程中，損耗可以忽略。?大氣層外層相當(dāng)于溫度為大氣層外層相當(dāng)于溫度為6000℃000℃的黑體輻射源。的黑體輻射源。（3）輻射能的組成）輻射能的組成約4949％的能量是可見(jiàn)光譜，其波長(zhǎng)在％的能量是可見(jiàn)光譜，其波長(zhǎng)在0.40.4～0.70.7之間；之間；m?9％是紫外光譜；％是紫外光譜；4242％是紅外光譜。％是紅外光

5、譜。（4）地球獲得的太陽(yáng)能）地球獲得的太陽(yáng)能射達(dá)地球大氣外界的太陽(yáng)能量射達(dá)地球大氣外界的太陽(yáng)能量:等于太陽(yáng)常數(shù)乘以地球的截面積等于太陽(yáng)常數(shù)乘以地球的截面積理論上射達(dá)地球的太陽(yáng)能理論上射達(dá)地球的太陽(yáng)能平均約為平均約為0.490.49?；蛘?。或者700700。21calcmmin??21calcmd??在假定沒(méi)有云層或大氣吸收的條件下，在假定沒(méi)有云層或大氣吸收的條件下，在兩極在兩極:太陽(yáng)能量的變化范圍是太陽(yáng)能量的變化范圍是0～1100110

6、021calcmd??在4242o緯度處緯度處:變化范圍大約為變化范圍大約為300300～900900。21calcmd??(5)(5)在真實(shí)大氣中太陽(yáng)輻射能的分配在真實(shí)大氣中太陽(yáng)輻射能的分配以理論上射達(dá)地球的太陽(yáng)能以理論上射達(dá)地球的太陽(yáng)能0.490.49為100%100%計(jì)算計(jì)算21calcmmin??云層吸收：云層吸收：3%3%；水蒸氣、煙霧和空氣分子吸收：水蒸氣、煙霧和空氣分子吸收：16%16%；反射或散射回到太空：反射或散射回到

7、太空：30%30%3是斯蒂芬是斯蒂芬玻耳茲曼常數(shù)，玻耳茲曼常數(shù)，；?122141.3610calcmsK??????F是水面輻射特性常數(shù)。絕對(duì)透明體是水面輻射特性常數(shù)。絕對(duì)透明體F=0F=0，絕對(duì)黑體，絕對(duì)黑體F=1F=1。a.a.水面向大氣輻射水面向大氣輻射F近似于近似于1b.b.大氣向海面輻射大氣向海面輻射F小于小于1F1F的量值取決于空氣中的水汽含量，水汽含量越多，的量值取決于空氣中的水汽含量，水汽含量越多，F(xiàn)越大。輻射的最大波長(zhǎng)

8、與絕對(duì)溫度越大。輻射的最大波長(zhǎng)與絕對(duì)溫度成反比成反比(維恩定律維恩定律)：maxwcT??式中，式中，32.910cKm????（3）海面輻射與太陽(yáng)表面輻射的比較）海面輻射與太陽(yáng)表面輻射的比較16000000oC的太陽(yáng)表面的輻射功率約是的太陽(yáng)表面的輻射功率約是1010oC海面輻射功率的海面輻射功率的200200000000倍。倍。2cm太陽(yáng)輻射最多能量的波長(zhǎng)：太陽(yáng)輻射最多能量的波長(zhǎng)：0.50.5m?海面輻射能量最多的波長(zhǎng)：海面輻射能量最

9、多的波長(zhǎng)：1010m左右左右?（4）凈輻射值）凈輻射值有效回輻射有效回輻射：海面向大氣的長(zhǎng)波輻射與低層大氣向海面的回輻射之差，即凈長(zhǎng)波輻射耗損。：海面向大氣的長(zhǎng)波輻射與低層大氣向海面的回輻射之差，即凈長(zhǎng)波輻射耗損。有效回輻射隨著空氣中水汽的含量而變化。有效回輻射隨著空氣中水汽的含量而變化。晴朗的夜晚，海水溫度降低大；晴朗的夜晚，海水溫度降低大；有云或相對(duì)濕度較高的夜晚有云或相對(duì)濕度較高的夜晚:海面溫度降低少。海面溫度降低少。根據(jù)衛(wèi)星資料

10、算出的海面的有效回輻射。根據(jù)衛(wèi)星資料算出的海面的有效回輻射。海面有效回輻射海面有效回輻射(w(w／m2)五、蒸發(fā)耗損的熱量五、蒸發(fā)耗損的熱量()eQ液態(tài)水變?yōu)橥瑴囟认碌臍鈶B(tài)水所需要的熱量稱液態(tài)水變?yōu)橥瑴囟认碌臍鈶B(tài)水所需要的熱量稱蒸發(fā)耗損熱量蒸發(fā)耗損熱量，又稱，又稱潛熱通量潛熱通量蒸發(fā)蒸發(fā)1g海水所需要的熱量：平均值為海水所需要的熱量：平均值為590590calcal／g海洋每年通過(guò)蒸發(fā)要失去海洋每年通過(guò)蒸發(fā)要失去126126cmcm厚的