Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: климат и погода. Факты, причины, гипотезы и последствия

Мировой океан это непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова. Континенты и большие архипелаги разделяют его на пять частей: Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый, Тихий и Южный Ледовитый (Антарктический) океаны. В Атлантическом океане насчитывается 16 морей, в Индийском и Северном Ледовитом по 11, а в Тихом океане их самое большое количество – 25. Всего насчитывается 63 моря, не считая Аральского, Галилейского (озеро Кинерет в Израиле), Каспийского и Мёртвого морей, которые из-за больших размеров по традиции именуются морями.

До 71% земной поверхности покрыты водной оболочкой. На неё приходится 96,6% всей воды, составляющей примерно 1338,5 мил. кубокилометров. Большая часть водных ресурсов на планете – это солёная вода морей и океанов, а меньшая это пресная вода озёр, рек и ледников, подземных вод и водяной пар в атмосфере.

Спутниковые измерения топографии Мирового океана позволили расширить представления о циркуляции его вод и влиянии на климат Земли. Многолетние наблюдения указывают на повышение уровня Мирового океана примерно на три миллиметра за год, происходящего с разным ускорением в разные периоды времени. Тем не менее оценки уровня Мирового океана из-за влияющих на его состояние многочисленных факторов не отличаются достаточной для практических действий точностью.

Начиная с XVIII века выдвигались различные предположения о том, какие факторы влияют на уровень воды в морях и океанах. В середине прошлого столетия была установлена несомненная связь уровня Мирового океана с количеством льда и снега в полярных областях земного шара. Чем больше замороженной воды скапливается там, тем ниже уровень Мирового океана. В периоды потепления земного климата площадь ледяного покрова сокращается и уровень воды в Мировом океане достигает максимума. Такое уже не раз происходило в геологической истории планеты, определяя характер эволюции жизни на ней.

Реконструкция изменения уровня Мирового океана относительно современного (пунктирная голубая линия) за последние 550 миллионов лет (красная кривая по Hallam, etc.,1983; голубая – по Haq, etc., 1987; Ross&Ross, 1987; Ross&Ross, 1988). Имеющиеся данные дают только общее представление о происходивших на Земле геодинамических процессах, состоянии её атмосферы и гидросферы и чем дальше в прошлое, тем менее они точны.

Современный химический состав океанических вод формировался во взаимодействии с горными породами на протяжении многих миллионов лет. На их состав влияла и влияет зародившаяся около 3,5 млрд. лет назад в Мировом океане жизнь.

Поскольку жидкая вода хороший растворитель в ней содержатся в той или иной пропорции различные вещества. Из-за этого большая часть земной воды солёная, т.е. такая в которой содержание солей превышает 0,1%. Её важнейшим свойством является высокая удельная теплоёмкость, позволяющая не только поглощать солнечное тепло, но и относительно долго его сохранять.

По сравнению с минералами у воды более высокая скрытая теплота испарения и плавления. Большинство из них при плавлении расширяется, становясь на единицу объёма легче, а при затвердении сжимается. Вода ведёт себя иначе и если заморозить кубометр воды, то объём полученного льда увеличится на 9%, что позволяет айсбергам плавать на поверхности жидкой воды.

В каждом литре морской воды в среднем содержится около 35 граммов различных веществ, и она замерзает при отрицательной температуре, но аккумулированная водой в летний период тепловая энергия не позволяет полностью промёрзнуть морям и океанам. С другой стороны, для испарения даже небольшого объёма воды необходимо значительное количество тепла – примерно в пять раз больше, чем для её закипания и это позволяет не пересыхать летом даже небольшим водоёмам и речкам.

Треть всего баланса внешнего теплооборота планеты расходуется на фазовые превращения льда. Затраты тепла на ежегодное таяние накопленного за год льда и снега составляют около 0,2% от всего потока солнечной радиации поглощаемой земной поверхностью. При этом затраты тепла Мировым океаном на таяние айсбергов и разрушение ледяных образований соразмерны выносимым в него теплом всеми реками на планете.

Физико-химические свойства воды при поглощении и отдаче тепла, наряду с поверхностным натяжением и диффузией, запустили миллиарды лет назад механизм глобального кругооборота воды на Земле. Он получил название гидрологического цикла состоящего из испарения воды, переноса её паров воздушными течениями – адвекции, их конденсации в атмосфере с последующим выпадением осадков и их гравитационным переносом реками в пониженные участки рельефа.

Под воздействием солнечной радиации с земной поверхности атмосферные осадки частично испаряются, частично просачиваются под неё – процесс инфильтрации, где образуют подземные воды, которые затем вновь поднимаются к поверхности. Основной объём испарений приходится на Мировой океан и намного меньший на сушу. Благодаря тепловой инерции водной массы крупные водоёмы смягчают климат прилегающих районов, и уменьшают диапазон годовых и сезонных колебаний метеорологических элементов атмосферы.

Высокая теплоёмкость и теплопроводность вод Мирового океана значительно ослабляет колебания температуры из-за изменений мощности солнечной радиации в течение года. В связи с этим в средних и высоких широтах температура воздуха над его водами летом заметно ниже, чем над континентами, а зимой выше.

Накопив за лето тепло океаны и моря зимой согревают атмосферу, а океанические течения переносят полученное в тропических широтах тепло на север смягчая климат северных широт и тем самым распределяют тепло и холод на планете. На направление течений в Мировом океане оказывает влияние вызванная вращением Земли сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном – влево.

С высотой и оказываясь в зонах пониженных температур водяной пар охлаждается и неспособен пребывать в газообразном состоянии. Его конденсат образует облака, из которых большая часть атмосферной влаги выпадает на земную поверхность в виде града, дождя или снега. Выпадший за период в три тысячи лет объём атмосферных осадков эквивалентен всей воде в Мировом океане.

Из-за разности температур и плотности воды в Мировом океане образовалось устойчивая система океанических течений – термохалинная циркуляция. Её часто называют океаническим конвейером (Ocean conveyor belt). Течения в поверхностном слое перемещают тёплые водные массы из экваториальной части Атлантического океана к северу. По пути охлаждаясь они увеличивают плотность и опускаются ко дну, формируя т.н. североатлантическую глубинную водную массу.