海洋中的热收支和水平衡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 我们现在卫星测量海温就是根据辐射以及该公式推算得知。

 

 

 

 

 注意，由于太阳照射角度对辐射能量影响较大，此外日地距离，大气情况都影响辐射。所以这两个定义在垂直照射，日地平均距离以及大气上方等。但注意这是两个概念，定义在不同前提下。

一般说太阳高度即太阳高度角，它是太阳光与地面的夹角。

 

 

 

 其中大气透明度也是一个比较重要的变量，它一般受空气质量等影响。例如国内重污染地区就不太能感受到太阳光。

 

 我们之前讲海冰的时候讲到，海面反射并不大（反射率大概0.07），大部分能够进入海水中，而海冰能达到0.6

海水对辐射的吸收能力非常强，所以太阳辐射能够达到海水中的深度是非常有限的，其对海洋中的生物非常重要。

 

太阳高度对辐射能截面面积的影响：

 

 

 

 

 

 

 我们之前讲过，辐射波长和温度有关系，所以我们的卫星能够精准测温。太阳的温度非常高，所以是短波辐射。海洋往外的辐射由于温度较低，是长波辐射。

最后一句提到海绵有效回辐射一般是正值，因为我们可以看到上面的平均温度海洋高于大气。

 

 第二条是因为第一条，炎热地带的水汽较多

 

 注意，气温指百叶箱中没有太阳辐射的温度，所以和我们体感有差距。

 

 因为北极是海洋。

 

 

 

 之前讲过，水汽的温室效应是最强的。

 

 第二条：由于风能够把刚刚蒸发的水汽带走，使得蒸发得以进一步进行，所以对蒸发潜热有影响。

第三条：当海水比空气热时（冬半年），相当于一直加热下层空气，而热空气又要上升把冷空气换下来，所以有利于对流和蒸发。

图中这个公式较为成熟，如果不是做这方面研究，式子和其中的常数都可以直接用。

L好像是潜热系数？视频中没有讲清楚，但是是一个常数，查表可得。CE是热交换系数，如果不做这方面科研也可以查得，是常数。括号中是海面和一定高度的湿度差。U是风速。

第二条列举一些蒸发量较大的区域。副热带海区应该是因为温度高（热带海区风太小，空气湿度太大），信风带则是风速大，冬季是因为空气湿度低。

注意风速和空气湿度是有关系的，风会把湿度大的空气带走。

 

 注意！！！第四条，空气下沉区空气干燥，因为空气中主要的成分如氮气氧气二氧化碳都比水分子要重，所以干燥的空气要比湿润的空气重。这也是之前解释过为什么干燥的空气气压大的原因。

这里要摆脱一个生活中直观的感受就是湿的东西重。例如，如果云重，不会飘在天上。

第五条因为湾流和黑潮都是从赤道来的较热的海水，它在高纬度不停的对大气加热，加强了对流，所以利于蒸发。

 

 

 

 最后一条：夏季陆地比海洋更容易被加热升温，所以空气上升，海洋向陆地补充空气，所以刮海风。

 

 辐射平衡热盈余是太阳对海洋的短波辐射减去海洋往上的长波辐射。感热占其中的10%，那剩下的就是潜热。

从全球角度讲，感热有些时候甚至是可以忽略的。但对于局地海洋与大气温差非常大的地区来讲，感热可能也是非常重要的。

所以热收支从全球整体来看是平衡的，局地来讲肯定不是平衡的。大体上来说是低纬度海区得到热量，高纬度海区失去热量。

 

 

 

 

 

该图横轴为纬度，纵轴为热量。

上面的图中：QSW为短波辐射，海洋得到的热量。QLW是长波辐射，QL是潜热交换，QS是感热交换，海洋失去的热量。注意，潜热交换就是蒸发，QL符合我们上面讲到的蒸发量随纬度的变化规律。

下面的图中：赤道附近得到热量，高纬度海区失热。

 

目前的观点：海洋将热量从低纬度送到中纬度地区，热量进入大气，再由大气将热量送入高纬度。

以上为比较大比较宏观的介绍。除此以外，海洋内部在垂直方向上也有热量输送，太阳的短波辐射只能照到海洋表层，而继续向下传输热量需要靠湍流。

一讲到湍流混合，问题就非常复杂，针对湍流，我们能做的事情非常少，任何因素都会影响到湍流。

此外，还有埃克曼，可以将下面的海水抽到海面。还有内波、上升流、下降流等。