Мировой океан водный баланс

Водный баланс мирового океана

Общее уравнение многолетнего годового водного баланса Мирового океана может быть записано в виде

где x – осадки на поверхность океана (в среднем 1 270 мм в год, или

458 000 км3 в год; y – поверхностный сток 9124 мм, или 44 700 км3, из них

41 700 км3 приходится на реки, 3000 км3 – «ледниковый» сток Антарктиды и арктических островов); w – подземный сток (6 мм, или 2200 км3); z – испарение с поверхности океана (1400 мм, или 505 000 км3).

Если учитывать небольшие изменения уровня Мирового океана, то урав-

нение годового водного баланса должно быть записано следующим образом:

x + y + w + = z + Du,

где Du – изменение уровня (если члены уравнения представлены в вели- чинах слоя) или объема (если члены уравнения представлены в объемных еди- ницах).

В XX в. Du составляло 1,7 мм/год, или 610 км3/год. Повышение уровня

Мирового океана происходит в основном вследствие увеличения поступления вод в результате таяния ледников Антарктиды, Гренландии и арктических ост- ровов, увеличения атмосферных осадков, а также за счет увеличению объема океана в результате термического расширения воды.

Повышение температуры верхнего слоя океана в XX в дало скорость при-

роста его уровня в 0,6–1,0 мм/год. По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК-2001), в течении XX в уровень Ми-

рового океана в среднем повысился на 15 см, что дало прирост объема его вод на 54,2 тыс. км3, или на 0,004\%.

Атмосферные осадки дают 90,7\% приходной части водного баланса Ми- рового океана, а испарение – 100\% его расходной части. Для водного баланса Мирового океана характерно широтное изменение соотношения двух главных

составляющих уравнения водного баланса – осадков и испарения. Оно связано с общими закономерностями распределения на Земле тепла и влаги, которые определяют и закономерное изменение с широтой осадков на поверхность океана и испарение с его поверхности.

Основными особенностями распределения осадков, испарения и разности (x−z) следующие: 1) общее увеличение осадков и испарения от полярных рай- онов к низким широтам; 2) существование избытка осадков над испарением: в

высоких широтах Северного полушария (арктический, субарктический и час- тично умеренный климатические пояса, в высоких широтах Южного полуша- рия (антарктический, субантарктический и частично умеренный климатические

пояса) и низких широтах (экваториальный и субэкваториальный Северного по- лушария климатические пояса); 3) существование двух зон превышения испа- рения над осадками в обоих полушариях (тропический и субтропический кли- матические пояса).

Таким образом, в зонах, где x – z > 0, наблюдается разбавление морской воды пресной, уменьшение ее солености, причем избыток вод должен вызвать

отток поверхностных вод из этих районов океана; в зонах, где x – z

Источник

Мировой океан водный баланс

Название: Гидрология (В. А. Михеев)

7.2. водный баланс мирового океана

Общее уравнение многолетнего годового водного баланса Мирового океана может быть записано в виде

где x – осадки на поверхность океана (в среднем 1 270 мм в год, или

458 000 км3 в год; y – поверхностный сток 9124 мм, или 44 700 км3, из них

41 700 км3 приходится на реки, 3000 км3 – «ледниковый» сток Антарктиды и арктических островов); w – подземный сток (6 мм, или 2200 км3); z – испарение с поверхности океана (1400 мм, или 505 000 км3).

Если учитывать небольшие изменения уровня Мирового океана, то урав-

нение годового водного баланса должно быть записано следующим образом:

где u – изменение уровня (если члены уравнения представлены в вели- чинах слоя) или объема (если члены уравнения представлены в объемных еди- ницах).

В XX в. u составляло 1,7 мм/год, или 610 км3/год. Повышение уровня

Мирового океана происходит в основном вследствие увеличения поступления вод в результате таяния ледников Антарктиды, Гренландии и арктических ост- ровов, увеличения атмосферных осадков, а также за счет увеличению объема океана в результате термического расширения воды.

Повышение температуры верхнего слоя океана в XX в дало скорость при-

роста его уровня в 0,6–1,0 мм/год. По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК-2001), в течении XX в уровень Ми-

рового океана в среднем повысился на 15 см, что дало прирост объема его вод на 54,2 тыс. км3, или на 0,004\%.

Атмосферные осадки дают 90,7\% приходной части водного баланса Ми- рового океана, а испарение – 100\% его расходной части. Для водного баланса Мирового океана характерно широтное изменение соотношения двух главных

составляющих уравнения водного баланса – осадков и испарения. Оно связано с общими закономерностями распределения на Земле тепла и влаги, которые определяют и закономерное изменение с широтой осадков на поверхность океана и испарение с его поверхности.

Основными особенностями распределения осадков, испарения и разности (x−z) следующие: 1) общее увеличение осадков и испарения от полярных рай- онов к низким широтам; 2) существование избытка осадков над испарением: в

высоких широтах Северного полушария (арктический, субарктический и час- тично умеренный климатические пояса, в высоких широтах Южного полуша- рия (антарктический, субантарктический и частично умеренный климатические

пояса) и низких широтах (экваториальный и субэкваториальный Северного по- лушария климатические пояса); 3) существование двух зон превышения испа- рения над осадками в обоих полушариях (тропический и субтропический кли- матические пояса).

Таким образом, в зонах, где x – z > 0, наблюдается разбавление морской воды пресной, уменьшение ее солености, причем избыток вод должен вызвать

В водном балансе отдельных океанов следует выделять пресноводный баланс, т. е. баланс пресных вод в океане (пресная составляющая) и полный водный баланс, учитывающий водообмен между океанами. Пресноводный ба-

ланс составляет 2–4\% полного водного баланса отдельных океанов. В целом для Мирового океана ежегодно в круговороте воды вместе с атмосферой и су- шей участвует 505 тыс. км3 пресной воды. Всего в движении вод между океа- нами вовлечено воды во много раз больше – около 200 000 тыс. км3 в год.

Содержание

Аннотация
1. гидрология как наука
1.1. методы изучения гидрологических процессов
1.2. вода как вещество
1.3. водный баланс в гидрологии
1.4. понятие о гидросфере
1.5. круговорот воды в природе
1.6. понятие о водных ресурсах
1.7. водные объекты и их виды
2. гидрология рек
2.1. реки и их типы
2.3. водный баланс речного бассейна
2.4. строение реки
2.5. морфометрические характеристики реки и русла реки
2.6. количественные характеристики стока реки
2.7. водный режим рек
2.8. классификация рек по водному режиму
2.9. гидрометрия
2.10. русловые процессы на реках
2.11. термический и ледовый режимы рек. ледовые явления
2.12. гидрохимия рек
2.13. антропогенное воздействие на режим рек и речной сток
3. гидрология подземных вод
3.1. вода в земной коре
3.2. интенсивность водообмена подземных вод
3.3. происхождение подземных вод
3.4. водные свойства горных пород
3.5. физические свойства и химический состав подземных вод
3.6. классификация подземных вод
3.7. движение подземных вод
3.8. естественные выходы подземных вод на поверхность (источники)
3.9. режим и баланс подземных вод
3.10. запасы и ресурсы подземных вод
3.11. охрана подземных вод от истощения и загрязнения
4. гидрология озер
4.1. типы озер
4.2. морфология и морфометрия озер
4.3. водный баланс озер
4.4. динамика уровня воды в озерах
4.5. движение воды в озерах
4.6. термический режим озер
4.7. ледовые явления на озерах
4.8. гидрохимия озер
4.9. влияние озер на речной сток
5. гидрология водохранилищ
5.1. типы водохранилищ
5.2. основные морфометрические характеристики водохранилищ
5.3. водный режим водохранилищ
5.4. термический режим водохранилищ
5.5. влияние водохранилищ на окружающую среду
6. гидрология болот
6.1. происхождение болот
6.2. типы болот
6.3. морфология и гидрология болот
6.4. влияние болот на речной сток и хозяйственное значение болот
7. гидрология морей
7.1. мировой океан и его структура
7.2. водный баланс мирового океана
7.3. морские течения и их классификация
7.4. приливы и отливы
7.5. динамика температуры морской воды
7.6. соленость морской воды
7.7. океан и климат
7.8. экологическое состояние мирового океана
Заключение
Библиографический список
Основная литература
Дополнительная литература
Интернет-ресурсы
Словарь терминов
Приложение

Источник

Водный баланс Мирового океана

Общее уравнение среднего многолетнего годового водного баланса Мирового океана может быть записано в виде

где х — осадки на поверхность океана (в среднем 1270 мм в год, или 458 000 км 3 в год);

у — поверхностный сток (124 мм, 44 700 км 3 , из них 41 700 км 3 приходится на реки, 300 км 3 на «ледниковый» сток Антарктиды и арктических островов);

w — подземный сток (6 мм, 2200 км 3 );

z — испарение с поверхности океана (1400 мм, 505 000 км 3 );

u — изменение уровня (если члены уравнения представлены в величинах слоя) или объема вод океана (если члены уравнения даны в объемных единицах).

Атмосферные осадки составляют 90,7% приходной части водного баланса Мирового океана, а испарение — все 100% его расходной части. Как показали исследования Р. К. Клиге, в уравнении в среднем с 1900 по 1975 г. u равно 1,5 мм/год, или 542 км /год. Повышение уровня Мирового океана происходит в основном вследствие увеличения поступления вод в результате таяния ледников Антарктиды и арктических островов, а также сокращения объема подземных вод и вод озер. Объем океана за 1900—1975 гг. увеличился приблизительно на 41,2 тыс. км 3 , т. е. на 0,0037% (а его уровень повысился за это время более чем на 11 см).

Солевой состав и соленость вод океана

Вода — активный растворитель, поэтому в морской воде присутствуют почти все известные на Земле элементы. Все растворенные вещества разделяются на четыре группы: группа, определяющая соленость воды, группа микроэлементов, точнее «рассеянных» элементов, группа биогенных веществ и группа растворенных газов.

Вещества первой группы содержатся в воде в наибольших количествах, измеряемых в граммах на килограмм, т.е. в тысячных долях, в промилле ( 0 /00). Они определяют соленость воды. Соленость — характеристика, обусловливающая физические свойства морской воды: плотность, температуру замерзания, скорость звука и т. д. Ее значение зависит также от физических процессов — испарения, притока пресных вод, таяния льда, замерзания воды и т. д. Соленость — важнейшая характеристика морской воды.

Вторая группа примесей — элементы, содержащиеся в воде в ничтожных количествах в единице массы (10 -3 — 10 -6 %), но в общей сумме их содержание в Мировом океане измеряется миллионами тонн (медь, уран, золото и др.).

К третьей группе веществ относятся соединения азота, фосфора, кремния и других элементов, участвующих в процессе жизнедеятельности организмов, поэтому они и названы биогенными веществами. Их содержание измеряется в миллиграммах на кубический метр, т. е. единицами, в миллион раз более дробными, чем измеряется соленость. Эти вещества не влияют на физические свойства воды, а их количество и соотношение определяются биохимическими процессами жизнедеятельности.

Четвертая группа веществ — газы, содержащиеся в количествах, измеряемых миллиграммами на литр воды. Это кислород, азот, сероводород и другие газы, количество которых связано как с физическими факторами (температура, давление, соленость), так и с биологическими.

Кроме того, в морской воде присутствуют растворенное органическое вещество в виде коллоида, механические примеси (взвесь) в виде материала, снесенного с суши, или остатков отмерших организмов, и наконец, в виде живых организмов от бактерий до рыб.

По современным представлениям гидросфера, как и атмосфера, образовалась на ранних стадиях развития Земли в результате выплавки базальтов и процессов дегазации верхней мантии. В это время сложились первичные солевой состав вод Мирового океана и их соленость. В дальнейшем в океан стали смываться продукты разрушения суши, имеющие другой химический состав, поэтому стало изменяться и общее соотношение ионов: главные катионы морской воды обязаны своим происхождением выветриванию изверженных горных пород и выносу их в океан реками, а большинство анионов связано с исходной фазой образования океана, с дегазацией мантии. Эти процессы происходят и в наше время, но с несравнимо меньшей интенсивностью. Изучение таких процессов относится к важнейшим вопросам современной океанологии.

Еще в начале XIX в. было замечено, что количество растворенных в водах океана солей может сильно различаться, но солевой состав, соотношение различных солей, определяющих соленость вод, во всех районах Мирового океана одинаковы. Эта закономерность формулируется как свойство постоянства солевого состава морских вод. Это свойство вод Мирового океана было обнаружено в результате изучения химических анализов проб воды, полученных во время кругосветной экспедиции «Челленджера» В. Дитмаром, и с тех пор никогда не опровергалось.

Соленость морской воды — это содержание в граммах всех минеральных веществ, растворенных в 1 кг морской воды, при условии, что бром и иод замещены эквивалентным количеством хлора, все углекислые соли переведены в оксиды, а все органические вещества сожжены при температуре 480°С.

Соленость морской воды определяют по содержанию хлора или по электропроводности воды, так как морская вода — это электролит: чем больше солей в воде, тем больше ее электропроводность, т. е. меньше сопротивление; измеряя последнее, можно по таблицам пересчитать его в соленость. Можно использовать измерения угла преломления света в воде, так как этот угол зависит от солености. Можно получить соленость и по измерениям плотности воды. Наиболее точен полный химический анализ, однако этот способ слишком трудоемкий.

На поверхности океана величина солености определяется процессами, формирующими водный баланс: соленость выше там, где пресная составляющая мала, ниже — на участках, где ее значение больше. С поверхности в глубь океана соли распространяются процессами перемешивания, глубина которого ограничена некоторыми пределами значений плотности. Обычно это десятки или немногие сотни метров. В основной же массе вод океана распределение солености так же, как и других океанологических характеристик, связано с горизонтальным переносом, т. е. с течениями. Поэтому вертикальная структура вод океана весьма неоднородна, в океане существует много «инородных» прослоек, выявляющихся в виде глубинных экстремумов этих характеристик. Преобладает общая закономерность роста солености вниз, в толщу воды, потому что это обеспечивает возможность вертикального равновесия слоев воды: чем больше соленость, тем больше ее плотность. Но из-за того что плотность зависит еще и от температуры, это равновесие возможно и при уменьшении солености, если низкая температура компенсирует уменьшение плотности из-за солености.

Источник

Читайте также:  Последствием парникового эффекта может быть повышение уровня мирового океана
Оцените статью