Влагообмен в системе океан-атмосфера

Планетарный обмен влаги складывается из количества испаряющейся воды, массы выпадающих осадков, материкового стока и вод, образующихся при таянии льда. Разность между испарением и осадками определяет бюджет пресных вод в любой точке Мирового океана. Общий баланс пресных вод в пределах всего океана вычисляется с учетом материкового стока и количества талых вод (рис.12).

Затраты тепла на испарение, отнимающего воду с поверхности океана, непосредственно являются составляющей его теплового баланса. Осадки, возвращающие влагу в океан, являются результатом конденсации пара в атмосфере, при которой тепло испарения передается воздуху.

Таким образом, влага, участвующая в непрерывном цикле испарение-конденсация, является своеобразным теплоносителем, передающим от океана атмосфере большую часть тепла солнечной радиации, поглощаемой океаном.

Рис. 12. Планетарный обмен влагой (тыс.км³)

Явления Эль Ниньо

В Мировом океане наблюдаются особые явления (процессы), которые можно рассматривать как аномальные. Эти явления распространяются на громадные акватории и имеют большое эколого-географическое значение. Таким аномальным явлением, охватывающими океан и атмосферу, являются Эль Ниньо. Однако следует различать течение Эль Ниньо и явление Эль Ниньо.

Течение Эль Ниньо - постоянное, небольшое по океаническим масштабам течение у северо-западных берегов Южной Америки. Оно прослеживается от района Панамского залива и следует на юг вдоль берегов Колумбии, Эквадора, Перу примерно до 5⁰ ю.ш. Однако приблизительно один раз в 6 - 7 лет течение Эль Ниньо распространяется далеко на юг иногда до северного и даже среднего Чили (до 35-40⁰ ю.ш.).

Теплые воды Эль Ниньо оттесняют холодные воды Перуанско-Чилийского течения и берегового апвеллинга в открытый океан. Температура поверхности океана в прибрежной зоне Эквадора и Перу повышается до 21–23⁰ С, а иногда до 25–29⁰ С. Аномальное развитие этого теплого течения, продолжающегося почти полгода - с декабря по май и которое обычно появляется к католическому Рождеству, получило название «Эль Ниньо» - от испанского «El Niño - младенец (Христос)». Впервые оно было замечено в 1726 г.

Этот чисто океанологический процесс имеет ощутимые, а часто и катастрофические экологические последствия на суше. Из-за резкого потепления воды в береговой зоне (на 8-14⁰ С) существенно уменьшается количество кислорода и соответственно, биомасса холодолюбивых видов фито- и зоопланктона, основной пищи анчоусовых и других промысловых рыб Перуанского региона. Огромное количество рыб или погибает, или исчезает из этой акватории. Уловы перуанского анчоуса падают в такие годы в 10 раз. Вслед за рыбой исчезают и птицы, которые ею питаются. В результате этого природного катаклизма разоряются южноамериканские рыбаки.

В прежние годы аномальное развитие Эль Ниньо приводило к голоду сразу в нескольких странах тихоокеанского побережья Южной Америки. К тому же при прохождении Эль Ниньо резко ухудшаются погодные условия в Эквадоре, Перу и северном Чили, где случаются мощные ливни, приводящие к катастрофическим наводнениям, селям и эрозии почв на западных склонах Анд.

Однако последствия аномального развития течения Эль Ниньо ощущаются только на тихоокеанском побережье Южной Америки.

Главным виновником участившихся в последние годы погодных аномалий, которые охватили практически все континенты, называют явление Эль Ниньо проявляющееся в значительном изменении температуры верхнего слоя воды в восточной тропической части Тихого океана, что вызывает интенсивный турбулентный тепло- и влагообмен между океаном и атмосферой.

В настоящее время термин «Эль Ниньо» используют применительно к ситуациям, когда аномально теплые поверхностные воды занимают не только прибрежную область возле Южной Америки, но и большую часть тропической зоны Тихого океана вплоть до 180 меридиана.

Примерно раз в 3-7 лет из-за этого тепловой баланс нарушается, и теплые воды западного бассейна Тихого океана движутся на восток, и на огромной акватории в экваториальной восточной части океана происходит резкое повышение температуры поверхностного слоя воды. Наступает фаза Эль Ниньо, начало которой ознаменовывается внезапными шквальными западными ветрами .В результате область сильных дождей смещается из западных районов Тихого океана в восточные. На Центральную и Южную Америку обрушиваются дожди и ураганы.

7.6. Глобальное потепление: реальность и прогноз

Глобальное потепление - процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана.

Последнее десятилетие XX века стало самым теплым за 100 лет наблюдений, а 1998 г. - самым теплым годом на Земле за все годы наблюдений. Темпы повышения температуры составляют примерно 0.15°C в десятилетие. Изменение климата сопровождается не только потеплением, но и возрастанием (в некоторых регионах уменьшением) количества выпадающих осадков.

С конца 60-х годов XX века наблюдается уменьшение продолжительности снежного и ледяного покрова на 10-15%, сокращение на две недели ежегодной продолжительности покрытия льдом озер и рек. Происходит повсеместное отступление горных ледников, а толщина льда в Арктике сократилась почти на 40%.

За XX столетие уровень Мирового океана повысился на 10-20 см. Причиной этого повышения явилось таяние полярных льдов, обусловленное глобальным потеплением. Глобальное потепление выражается и в росте числа особо жарких дней, засух, наводнений, резких оттепелей и заморозков, селей, сильных ветров.

Установлено, что с конца XIX века средняя температура по Земле поднялась на

0.6 ± 0.2°C (рис. 13).

Рис. 13. Изменение глобальной температуры

Тем не менее, точно неизвестно, насколько значительными будут дальнейшие изменения климата и что должно предпринимать человечество в свете этой проблемы.

Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и не антропогенные. Среди основных внешних воздействий - изменения орбиты Земли, солнечной активности, вулканические выбросы и парниковый эффект.

Климатологи согласны в том, что в последнее время температура на Земле повысилась. Более спорной является причина этого повышения. Однако большинство ученых сходятся во мнении, что происходящее изменение климата вызвано деятельностью человека, в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (CO2) и метан (CH4).

Если естественный парниковый эффект поддерживал атмосферу Земли в состоянии теплового баланса, благоприятного для существования животных и растений, то антропогенное увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере нарушает естественный тепловой баланс планеты за счет усиления парникового эффекта, и как следствие, вызывает глобальное потепление.

Для оценки изменения климата разрабатывают численные модели общей циркуляции атмосферы и океана, которые называются глобальными климатическими моделями. В моделях поведение климатической системы Земли рассчитывается по основным законам физики.

Распределение ожидаемых изменений во времени и пространстве называют климатическими сценариями. Разброс в оценках определяется сложностью моделирования и неопределенностью будущих концентраций парниковых газов в атмосфере (рис. 14).

Рис. 14. Ожидаемый рост глобальной температуры

Однако существует и другие мнения о причинах потеплении климата, в том числе:

- наблюдаемое потепление находится в пределах естественной изменчивости климата и не нуждается в отдельном объяснении;