درجة حرارة المحيط: المصادر والميزانية الحرارية والتوزيع
اقرأ هذه المقالة للتعرف على درجة حرارة المحيطات: المصادر ، وميزانيات الحرارة والتوزيع!
تعتبر دراسة درجة حرارة المحيطات مهمة لتحديد حركة وخصائص كميات كبيرة من المياه ، ونوع وتوزيع الكائنات البحرية في أعماق مختلفة من المحيطات ، ومناخ الأراضي الساحلية ، وما إلى ذلك.
تستخدم ثلاثة أنواع من الأدوات لتسجيل درجات حرارة المحيطات. (1) تستخدم موازين الحرارة من النوع القياسي لقياس درجة حرارة السطح ، (2) تستخدم موازين الحرارة العكسية لقياس درجة حرارة السطح ، و (3) الحرارة. في الوقت الحاضر ، تُستخدم أيضًا أدوات التسجيل الذاتي الأوتوماتيكية بدلاً من مقاييس الحرارة المذكورة أعلاه.
مصدر الحرارة في المحيطات:
الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة للمحيطات ، كما هو الحال في أي شيء آخر على هذه الأرض. وبصرف النظر عن ذلك ، يتم تسخين المحيط أيضًا من خلال الحرارة الداخلية للمحيط نفسه.
يتم تسخين مياه المحيط من خلال ثلاث عمليات:
(1) الامتصاص الإشعاعي من الشمس هو الحد الأقصى على مناطق خطوط العرض المنخفضة بسبب التشتيت الرأسي ومدة أطول لضوء النهار ، في حين أنه ينخفض باطراد نحو القطبين. وحتى داخل نفس خط العرض ، يختلف العزل الشمسي الذي يتلقاه المحيط بسبب عوامل مثل التيارات والغيوم.
(2) كما أن التيارات الحرارية في الجسم المائي تسخن المياه المحيطية. بما أن درجة حرارة الأرض تزداد بعمق متزايد ، يتم تسخين مياه المحيط في أعماق كبيرة بشكل أسرع من طبقات المياه العليا في المحيط. لذلك ، يحدث دوران محيطي حراري عند الطبقات السفلية من مياه المحيط مما يؤدي إلى تعميم الحرارة في الماء.
(3) يتم إنتاج الطاقة الحركية بسبب الاحتكاك الناتج عن الرياح السطحية وتيارات المد والجزر التي تزيد الضغط على الجسم المائي. وبالتالي يتم تسخين مياه المحيط.
يتم تبريد مياه المحيط من خلال العمليات المذكورة أدناه:
1. يحدث الإشعاع الخلفي من سطح البحر حيث يتم إعادة إشعاع الطاقة الشمسية مرة واحدة كإشعاع موجة طويلة من مياه البحر.
2. يحدث تبادل الحرارة بين البحر والجو ، ولكن فقط إذا كانت مياه البحر أكثر برودة أو دفءًا من الغلاف الجوي.
3 - يحدث التبخر عندما يكون ماء البحر دافئا ، والسطح بارد والطبقات الجوية غير مستقرة.
الميزانية الحرارية للمحيطات:
الميزانية الحرارية ، بشكل عام ، تشير إلى أن إجمالي إمدادات الطاقة متوازن بفقدان كمية متساوية من الطاقة. رأى موسبي أن متوسط الفوائض السنوية للتشويش بين خطي خط الاستواء (0 °) و 10 ° N كان حوالي 0.170 جم كال / سم 2 / دقيقة ، بينما يبلغ حوالي 0.040 جم / سم 2 / دقيقة. بين 60 درجة شمالا إلى 70 درجة شمالا. يختفي هذا الاختلاف في الفائض تمامًا إذا أخذنا جميع مناطق خط العرض في الاعتبار.
توزيع درجة حرارة المحيطات:
يسترشد توزيع درجة الحرارة بالعوامل التالية:
1. متوسط المدة اليومية للشمس وكثافته.
2. استنفاد الطاقة عن طريق التشمس والتفكير والتشتت والامتصاص.
3. البياض لسطح البحر وطبيعته المتغيرة تبعا لزاوية أشعة الشمس.
4. الخصائص الفيزيائية لسطح البحر ، على سبيل المثال ، تزداد درجة غليان مياه البحر في حالة ارتفاع الملوحة والعكس بالعكس.
5. نقل الحرارة عن طريق التبخر والتكثيف.
6. الرياح السائدة. سحب المياه السطحية الدافئة أو الباردة إلى الأماكن الباردة أو الدافئة في العالم على التوالي: هذه الظاهرة تسبب ارتداد المياه الباردة في أحزمة المحيط الدافئة الحالية والعكس صحيح ؛ حالة سطح البحر الضبابية على الساحل الشمالي الشرقي للولايات المتحدة الأمريكية هي نتيجة الرياح الباردة التي تهب من الأرض إلى المحيط.
7. الأحوال الجوية المحلية مثل الأعاصير والعواصف والأعاصير.
8. وجود غواصة التلال ؛ تتأثر درجة الحرارة نتيجة لخلط أقل للمياه في أحد جانبي التلال حتى القاع ، بينما يحدث اختلاط أكبر للمياه على الجانب الآخر من السلسلة.
9- شكل المحيطات: تتمتع بحار واسعة النطاق في مناطق خط العرض المنخفض بمياه سطحية أكثر دفئا من البحر الواسع الطولي. على سبيل المثال ، يسجل البحر الأبيض المتوسط الواسع النطاق في خط العرض ارتفاعًا في درجة الحرارة عن منطقة خليج كاليفورنيا الممتدة طوليًا.
نطاق درجة حرارة المحيط:
تحصل المحيطات والبحار على حرارة وتبرد أبطأ من سطح الأرض. لذلك ، حتى إذا كان التشظّي الشمسي هو الحد الأقصى عند الساعة 12 ظهرًا ، تكون درجة حرارة سطح المحيط أعلى في الساعة 2 بعد الظهر
يبلغ متوسط درجة الحرارة اليومية أو اليومية لدرجة الحرارة 1 درجة بالكاد في المحيطات والبحار. تتحقق أعلى درجة حرارة في المياه السطحية في الساعة 2 بعد الظهر وأقل درجة في الساعة 5 صباحا. أعلى درجة حرارة يومية هي أعلى في المحيطات إذا كانت السماء خالية من الغيوم والجو هادئ.
ويتأثر المدى السنوي لدرجة الحرارة بالتغير السنوي في العزل ، وطبيعة التيارات البحرية والرياح السائدة. تأخر الحد الأقصى ودرجات الحرارة الدنيا في المحيطات بشكل طفيف عن تلك التي في الأراضي (الحد الأقصى في أغسطس والحد الأدنى في فبراير). تتسم المحيطات الشمالية والمحيط الأطلنطي الشمالي بمدى أكبر من درجة الحرارة عن الأجزاء الجنوبية بسبب الاختلاف في قوة الرياح السائدة عن الأرض وتيارات المحيط الأوسع في الأجزاء الجنوبية من المحيطات.
إلى جانب درجات الحرارة السنوية والنهارية ، هناك تقلبات دورية لدرجة حرارة البحر أيضا. على سبيل المثال ، تؤدي دورة البقع الشمسية البالغة 11 عامًا إلى ارتفاع درجات حرارة البحر بعد فجوة 11 عامًا.
درجة حرارة سطح البحر:
يتم تصوير درجة حرارة سطح المحيط بيانيا بواسطة متساوي الحرارة. تنخفض درجة الحرارة من خط الاستواء إلى القطبين. ومع ذلك ، لوحظت أعلى درجة حرارة سطح البحر ليس بالضبط على خط الاستواء ولكن بشكل طفيف نحو الشمال من خط الاستواء: ويرجع ذلك إلى وجود الحد الأقصى من مساحة الأرض شمال خط العرض 0.
وتبين الأجسام المائية في نصف الكرة الأرضية الجنوبي ، ككل ، متوسط درجة حرارة أعلى من تلك الموجودة في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، لأن النسبة الأكبر من مساحة اليابسة في نصف الكرة الشمالي تمتص الطاقة الشمسية أكثر مما تستهلكه المياه. علاوة على ذلك ، وبسبب وجود قارات في نصف الكرة الشمالي ، فإن دوران الماء ونقل الحرارة غير فعال في نصف الكرة الأرضية هذا ، بينما في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية يكون العكس هو الصحيح.
التوزيع الأفقي لدرجة الحرارة:
يتم عرض توزيع درجة الحرارة الأفقية بواسطة خطوط متساوية ، أي خطوط متصلة بأماكن ذات درجة حرارة متساوية. وتبين الظروف المتساوية لسطح البحر في شهر فبراير ، بالنسبة للمحيط الأطلنطي ، أن الخطوط متساوية المسافات متقاربة بشكل وثيق في جنوب نيوفاوندلاند ، بالقرب من الساحل الغربي لأوروبا وبحر الشمال ثم تتوسع الأيسوثرم لتنتشر باتجاه الشمال بالقرب من الساحل. النرويج.
يكمن سبب هذه الظاهرة في تيار اللابرادور البارد المتدفق جنوبًا على طول ساحل أمريكا الشمالية مما يقلل من درجة حرارة المنطقة بشكل أكثر حدة من الأماكن الأخرى في نفس خط العرض ؛ وفي الوقت نفسه ، يتدفق تيار الخليج الدافئ نحو الساحل الغربي لأوروبا ويرفع درجة حرارة الساحل الغربي لأوروبا.
في الجزء الجنوبي الغربي من المحيط الأطلنطي ، تنتفخ الأيسوثروم باتجاه الجنوب الغربي بسبب تيار البرازيل الدافئ ، ولكن في الجزء الشرقي من جنوب شرق المحيط الأطلسي ينحني إلى الشمال الغربي بسبب تيار البنغيلا الحالي. وإلى الجنوب ، تكون متساوي الحرارة متوازية بسبب انحراف الرياح الغربية السائدة.
توزيع درجة الحرارة في شمال وجنوب المحيط الأطلسي غير متماثل. على سبيل المثال ، في شمال المحيط الأطلنطي ، درجة الحرارة 5 درجات مئوية تتعرض لخط العرض 70 درجة شمالا في حين أنه في النصف الجنوبي من المحيط الأطلسي لا يعبر خط العرض 50 درجة جنوبا لأن تيار الخليج الدافئ أكثر قوة ويصل إلى خط عرض أعلى بكثير من البرازيل الباردة تيار. وعلاوة على ذلك ، هناك فرق كبير بين الأجزاء الشرقية والغربية من المحيط الأطلسي. في الجزء الغربي بالقرب من ساحل لابرادور ، يتم تسجيل درجة حرارة 0 درجة مئوية ولكن درجة الحرارة من 9 إلى 13 درجة مئوية تقع على الساحل الغربي لأوروبا.
في البحار الهامشية ، تختلف درجة الحرارة بسبب خط العرض والموقع ، على سبيل المثال ، يسجل البحر المتوسط درجة حرارة أعلى من المحيط الأطلنطي المجاور لكن بحر البلطيق وخليج هدسون أكثر برودة من المحيط الأطلسي.
في النصف الشمالي من المحيط الهادئ ، تكون متساوي الحرارة وخطوط العرض متوازية تقريبا ، ولكن على ساحل أمريكا الشمالية ، فإن الثنائيات تنحني بشكل طفيف نحو الشمال تحت تأثير تيار Kuroshio الحار وعلى طول سواحل اليابان تكون متباعدة بشكل متزامن بسبب Oyashio الباردة تيار.
في المنطقة الاستوائية من الجزء الغربي من المحيط الهادئ ، تسجل درجات الحرارة المرتفعة بينما يتدفق التيار الاستوائي الدافئ نحو الجنوب. في الجزء الشرقي من المحيط الهادئ ، تسود درجات حرارة منخفضة بسبب تأثير البرد الحالي في بيرو. في جنوب المحيط الهادئ ، تقوم متساوي الحرارة بعمل حلقات ثانوية بسبب البيرو الدافئ أو تيار هامبولت.
في المحيط الهندي ، احتلت متساوي الحرارة من 25 درجة مئوية و 27 درجة مئوية و 28 درجة مئوية في الموقع المركزي للمحيط. باتجاه الجنوب لا يوجد فرق مع المحيط الهادي حيث أن الأيسوثرم يتبع التقاربات ما عدا حلقة صغيرة قرب رأس الرجاء الصالح بسبب تيار أجولهاس البارد. تنحرف متساوي الحرارة جنوبًا بالقرب من ساحل شمال إفريقيا بسبب تيار بارد يتدفق جنوبًا غربًا من كيب جواردفوي.
نفس الانحناء يميل نحو الشمال في بحر العرب عندما يدخل شبه الجزيرة الهندية ، ولكن في خليج البنغال ينحني نحو الجنوب بسبب تأثير الانجراف الموسمي. إن الأجسام المائية المغلقة مثل البحر الأحمر تتمتع بدرجة حرارة أعلى باتجاه الجنوب بسبب خليط مياه المحيط المفتوحة. يسجل الخليج الفارسي درجة حرارة أقل من المحيط الهندي تحت تأثير مساحة الأراضي الباردة.
تختلف حالة أغسطس بشكل ملحوظ عن ظروف شهر فبراير الحرارية. في المحيط الأطلسي يذوب الجليد في القطب الشمالي مما يؤدي إلى حلقة شمالا من جميع متساوي الأوتار في مضيق ديفيس. التغيّرات الحادة باتجاه الشمال من إيسوثرم على الساحل النرويجي غائبة في آب / أغسطس. في المتوسط ، تتحول إيسوثرم في شمال الأطلنطي شمالًا في أغسطس. يظهر جنوب المحيط الهادئ خطوط متساوية وخطوط عرض موضوعة بشكل متزامن. نحو الغرب المحيط المتاخم لمنطقة أستراليا وآسيا يشهد درجة حرارة تصل إلى 28 درجة مئوية حيث يوجه التيار الاستوائي المتدفق غربًا المياه الدافئة باتجاه غرب المحيط الهادي.
في المحيط الهندي ، أعلى سطح ، يتم تسجيل درجة حرارة 28 درجة مئوية فوق بحر العرب وخليج البنغال. في أغسطس / آب ، تُظهر البحار المغلقة مثل البحر الأحمر والخليج الفارسي درجة حرارة أعلى (30 درجة إلى 33 درجة مئوية) من المحيط المفتوح بسبب اتصالها بالمناطق الدافئة.
التوزيع العمودي لدرجة الحرارة:
هناك انخفاض تدريجي في درجة الحرارة مع زيادة النسب. عادة ، يتم امتصاص 90 في المائة من الحرارة الشمسية في أعلى 15.6 م (60 قدم) من الماء. تتوافق درجة حرارة ماء البحر مع درجة حرارة السطح فقط حتى عمق 100 متر ، ومع انخفاض إضافي ، تنخفض درجة الحرارة بشكل عام.
في المحيطات والبحار الاستوائية ، يمكن التعرف على ثلاث طبقات من السطح إلى القاع. وتبلغ الطبقة الأولى حوالي 500 م مع درجة حرارة تتراوح بين 20 درجة و 25 درجة مئوية. في مناطق خطوط العرض الوسطى ، لا توجد هذه الطبقة العليا إلا خلال فصل الصيف. توجد الطبقة الحرارية أسفل الطبقة الأولى مباشرة. يتميز بانخفاض سريع في درجة الحرارة مع زيادة العمق. الطبقة الثالثة شديدة البرودة وممتدة حتى قاع المحيط.
على النقيض من المحيطات المدارية ، في المناطق القطبية يتم تحديد طبقة واحدة فقط من الماء البارد. يمتد من السطح إلى الأسفل.
عندما تنخفض درجة الحرارة في الماء مع نزول متزايد ، قام بعض العلماء بتقسيم المحيطات إلى منطقتين عريضتين: (i) منطقة فوتونية أو مفعمة بالحيوية تمتد من السطح العلوي إلى 200 متر ؛ المنطقة الضوئية يتلقى تشظية شمسية كافية ؛ و (ii) منطقة aphotic تمتد من 200 m إلى قاع المحيط؛ هذه المنطقة لا تتلقى أشعة الشمس كافية.
فيما يلي السمات المميزة لتوزيع حرارة البحر العمودي:
1. على الرغم من انخفاض درجة الحرارة مع زيادة عمق يصل إلى حوالي 2000 متر ، تحت درجة الحرارة تصبح راكدة تقريبا. حتى في خطوط العرض المدارية فإن درجة الحرارة نادراً ما تتجاوز 4.4 درجة مئوية عند حوالي 1524 م أدناه ؛ ينخفض من 1.7 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية في حوالي 4267 م.
2. إن معدل انخفاض درجة الحرارة مع العمق يكون أكبر عند خط الاستواء منه عند القطبين: درجة الحرارة السطحية تكون أعلى في مناطق خطوط العرض المنخفضة ، بينما تبقى درجة الحرارة في العمق تقريبًا متماثلة في كل من خطوط العرض المرتفعة والمنخفضة.
3. تتأثر درجة حرارة السطح وانخفاضه النزولي من خلال المياه السطحية. في المناطق التي توجد فيها المياه الباردة ، يكون الانحدار العمودي لدرجة الحرارة أقل من المناطق الأخرى التي لا تتأثر بالتسطح حتى في خطوط العرض المنخفضة. وقد لوحظت مثل هذه الظروف على السواحل الأفريقية والكاليفورنية.
4. في بعض الحالات ، تغرق المياه السطحية الكثيفة بسبب التقارب مع طبقة قاعية أو متوسطة كثيفة. لذلك ، تغرق المياه الباردة وتتحرك نحو خطوط العرض السفلى الأكثر دفئًا. في هذه العملية يتأثر معدل سقوط درجة الحرارة في خطوط العرض السفلى. في المناطق الباردة في القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، لوحظ غرق الماء البارد وحركته نحو خطوط العرض الدنيا.
5. في المناطق الاستوائية ، تعرض المياه السطحية في بعض الأحيان درجة حرارة أقل وملوحة بسبب ارتفاع هطول الأمطار ، في حين أن الطبقات تحتها لديها درجات حرارة أعلى.
6 - تسجل البحار المغلقة في كل من خطوط العرض الدنيا والعليا درجات حرارة أعلى في القاع ؛ ومع ذلك ، فإن العوامل الكامنة وراء هذه الظاهرة تختلف عن البحار المغلقة المرتفعة إلى خطوط العرض المغلقة المنخفضة.
إن البحار المغلقة ذات خطوط العرض المنخفضة مثل بحر ساراغاسو والبحر الأحمر والبحر الأبيض المتوسط لديها درجات حرارة قاع مرتفعة بسبب ارتفاع التشميس على مدار السنة واختلاط أقل للمياه الدافئة والباردة. في هذه البحار المغلقة ، يتم فحص الخلط الحر للمياه بسبب قاع الصحن والماء الضحلة الموجودان في سلسلة الجبال.
في حالة ارتفاع درجة حرارة البحار المغلقة ، تكون الطبقات السفلية من الماء أكثر دفئا مثل المياه ذات الملوحة الأعلى قليلاً وتتحرك درجة الحرارة من المحيط الخارجي كتيار تحت سطح الأرض. لذلك ، فإن عكس درجة الحرارة مع العمق أمر شائع.
7. قد يؤدي وجود الحواجز الغواصة إلى ظروف مختلفة لدرجة الحرارة على جانبي الحاجز. على سبيل المثال ، عند مضيق باب المندب ، يبلغ ارتفاع حاجز الغواصات حوالي 366 م. ونتيجة لذلك ، فإن درجة حرارة المياه السطحية في البحر الأحمر لأشهر الشهور هي 29.4 درجة مئوية ، بينما يبلغ عمق 800 قدم ، أي 21.1 درجة مئوية. على الجانب الآخر من الحاجز ، تبلغ درجة الحرارة عند 800 fathom في المحيط الهندي حوالي 2.8 درجة مئوية.
تشكيل الجليد في البحر:
يؤثر تكوين الجليد في القطب الشمالي والمحيط الأنتاركتيكي على درجة حرارة المحيط العالمية إلى حد كبير.
ينشأ الجليد من المصادر التالية:
(ط) تمارس الثلوج النهرية تأثيراً مهماً على الرفوف القارية لسيبيريا وأمريكا.
(2) يتساقط تساقط الثلوج فوق اليابسة في نهاية المطاف لتكوين جليد ميداني. يتشكل الثلج العائم عندما يتم تكسير جليد الحقل إلى أجزاء. يتم كسر المزيد من الفيضانات لتكوين جليد صغير. الجبال الجليدية هي كتل كبيرة من الجليد تطفو على سطح البحر بعد انقسامها عن أماكنها الأصلية.
يؤدي تكوين الجليد في مناطق خطوط العرض المرتفعة إلى تيارات المحيط البارد المتدفقة من مناطق خطوط العرض المرتفعة ، مثل تيار لابرادور ، وتيار أويشيو الحالي ، وبيروتول الحالي ، وبنغويلا الحالي ، وأستراليا الغربية الحالية. وتلتقي تيارات المحيط البارد بالتيارات الدافئة لإنتاج الأعاصير والطقس الضبابي.
إلى جانب ذلك ، تتدفق التيارات الباردة على شكل تيارات المحيط تحت سطح الأرض نحو مناطق خطوط العرض السفلية مما يؤدي إلى ارتفاع موجات تيارات المحيط. على سبيل المثال ، يؤدي تكاثف تيار جزر الخالدات بالقرب من الساحل الغربي للجزر البريطانية والدول الاسكندنافية إلى نمو وافر في تكوين العوالق (غذاء الأسماك). لذا فالسمك منتج رئيسي لهذه المنطقة.
