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1、第二章海洋表面熱平衡與水平衡§2-1海洋熱平衡一、海洋獲得的熱量1．由海底進(jìn)入海洋的地?zé)幔好刻?.1cal/2．海洋表層吸收的太陽(yáng)輻射能：平均每天400cal／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。二、海水溫度的變化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)入海洋的總熱量和從海表面釋放出的熱量是近似相等的。將60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。三、太陽(yáng)輻射能()1.大氣上界太陽(yáng)輻射能（1）輻射能
2、的數(shù)值地球的大氣上界處：太陽(yáng)輻射能約2（2）輻射能的變化輻射能隨日-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。?平均值叫做太陽(yáng)常數(shù)1.96±0.01。?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6000℃的黑體輻射源。（3）輻射能的組成約49％的能量是可見(jiàn)光譜，其波長(zhǎng)在0.4～0.7之間；9％是紫外光譜；42％是紅外光譜。（4）地球獲得的太陽(yáng)能射達(dá)地球大氣外界的太陽(yáng)能量:等于太陽(yáng)常數(shù)乘以地球的截面積理論上射達(dá)地球的太陽(yáng)能平均約為0.49。
3、或者700。在假定沒(méi)有云層或大氣吸收的條件下，在兩極:太陽(yáng)能量的變化范圍是0～1100在42o緯度處:變化范圍大約為300～900。(5)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0.49為100%計(jì)算云層吸收：3%；水蒸氣、煙霧和空氣分子吸收：16%；19反射或散射回到太空：30%加熱陸地、海洋和冰原：51%(6)云量和反射率對(duì)射達(dá)海面太陽(yáng)輻射的影響低層云密集覆蓋:把80％的太陽(yáng)能吸收或反射回太空中，只有20％～25％的能量可以到達(dá)海面。其經(jīng)驗(yàn)公式為式中，為未經(jīng)散射和吸收的太陽(yáng)輻射量
4、，C為云量，為反射率(反射量與入射量之比)。反射率：3％～30％海面反射率平均值：6％海冰的反射率：大約30％～40％清潔雪面反射率：可能高達(dá)90％。(7)海水對(duì)太陽(yáng)輻射能的吸收在清澈海水中：99％的太陽(yáng)能都被100m以上水層所吸收55％的太陽(yáng)能都在最初1m深度內(nèi)被吸收掉。在沿岸、河口附近，超過(guò)63％(最多82％)的太陽(yáng)能都在最初1m深度內(nèi)被吸收掉。（8）大洋中吸收的太陽(yáng)能分布平均到達(dá)海面并被吸收的太陽(yáng)輻射能(W／m2)，如圖所示。四、有效回輻射()(1)海洋表面溫度：太平洋：平均292.1K大
5、西洋：平均289.9K印度洋：平均290.0K(2)輻射熱量與溫度的關(guān)系輻射的熱量與絕對(duì)溫度的四次方成正比(斯蒂芬一玻耳茲曼定律)：19式中：是海水絕對(duì)溫度；是斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)，；F是水面輻射特性常數(shù)。絕對(duì)透明體F=0，絕對(duì)黑體F=1。a.水面向大氣輻射F近似于1b.大氣向海面輻射F小于1,F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)與絕對(duì)溫度成反比(維恩定律)：式中，（3）海面輻射與太陽(yáng)表面輻射的比較16000oC的太陽(yáng)表面的輻射功率約是10oC海面輻射功率的200
6、000倍。太陽(yáng)輻射最多能量的波長(zhǎng)：0.5m海面輻射能量最多的波長(zhǎng)：10m左右（4）凈輻射值有效回輻射：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。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；有云或相對(duì)濕度較高的夜晚:海面溫度降低少。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(w／m2)五、蒸發(fā)耗損的熱量()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，又稱潛熱通量蒸發(fā)1g海水所需要的熱量：平均值為590cal／g19海洋每年通過(guò)蒸發(fā)要
7、失去126cm厚的水層。200計(jì)算蒸發(fā)量的經(jīng)驗(yàn)公式：式中：-是水面上方一定距離處的水汽壓-是水面上貼水層空氣的飽和水汽壓-是蒸發(fā)系數(shù)W-風(fēng)速L-蒸發(fā)潛熱。如果風(fēng)速以海上8m高處風(fēng)速來(lái)計(jì)算，單位為，水汽壓以Pa為單位，則。2010-9-9全球每天平均海面潛熱通量(w／m2)由圖可知?最大的潛熱通量位于信風(fēng)區(qū)，因?yàn)槟抢锖鉂穸炔钭畲螅?其次，是灣流和黑潮區(qū)，那里濕度差大，風(fēng)速也大；?冬季，強(qiáng)冷空氣吹過(guò)海面，使蒸發(fā)量顯著增加；?潛熱通量向高緯度海域漸次減少，這是因?yàn)槟抢锖鉁夭顪p少，從而導(dǎo)致海氣濕度差
8、減少之故。六、顯熱耗損(Qh)顯熱耗損是接觸熱交換。靠空氣與海面接觸、借助于兩者溫度差產(chǎn)生對(duì)流作用來(lái)傳遞熱量。與水氣溫差和風(fēng)速密切相關(guān)顯熱耗損最大值只有潛熱耗損最大值的6％。平均海面顯熱通量(W／m2)七、海洋的凈熱量平衡方程1．凈熱量平衡方程19（1）海洋整體在總體上海洋熱能是平衡的Q=0，在局部情況下Q≠0（2）海洋局部局部夏季：海洋表層吸熱使水溫增高Q＞0局部冬季:失去同等的熱量Q＜0低緯度熱帶海區(qū)：Q＞0極地海區(qū)：Q＜0，缺少的熱量由低緯度海區(qū)通過(guò)海流向高緯度進(jìn)行輸送。2．平流熱傳輸()
