Temperatura dell'oceano: fonti, bilancio termico e distribuzione

Leggi questo articolo per conoscere la temperatura degli oceani: fonti, budget per il calore e distribuzione!

Lo studio della temperatura degli oceani è importante per determinare il movimento e le caratteristiche di grandi volumi d'acqua, il tipo e la distribuzione di organismi marini a varie profondità degli oceani, il clima delle terre costiere, ecc.

Tre tipi di strumenti sono usati per registrare le temperature oceaniche, cioè. (i) i termometri di tipo standard sono usati per misurare la temperatura superficiale, (ii) i termometri di retromarcia sono usati per misurare la temperatura sotto la superficie e (iii) i termografi. Al giorno d'oggi, al posto dei termometri sopra menzionati vengono utilizzati anche gli strumenti automatici di auto-registrazione.

Fonte di calore negli oceani:

Il sole è la principale fonte di energia per gli oceani, come per qualsiasi altra cosa su questa terra. Oltre a ciò, l'oceano è anche riscaldato dal calore interno dell'oceano stesso.

L'acqua dell'oceano è riscaldata da tre processi:

(1) L'assorbimento della radiazione solare è massimo rispetto alle regioni di bassa latitudine dovute all'irraggiamento verticale e alla maggiore durata della luce del giorno, mentre diminuisce costantemente verso i poli. Anche all'interno della stessa latitudine, l'insolazione solare ricevuta dall'oceano varia a causa di fattori quali le correnti e la nuvolosità.

(2) Le correnti convettive nel corpo idrico riscaldano anche l'acqua oceanica. Poiché la temperatura della terra aumenta con l'aumentare della profondità, l'acqua dell'oceano a grandi profondità viene riscaldata più velocemente degli strati superiori dell'acqua nell'oceano. Quindi, una circolazione oceanica convettiva negli strati inferiori delle acque oceaniche ha luogo causando la circolazione del calore nell'acqua.

(3) L'energia cinetica viene prodotta a causa dell'attrito causato dal vento di superficie e dalle correnti di marea che aumentano lo stress sul corpo idrico. Quindi l'acqua dell'oceano viene riscaldata.

L'acqua dell'oceano è raffreddata dai processi menzionati di seguito:

1. La radiazione posteriore dalla superficie del mare avviene quando l'energia solare, una volta ricevuta, viene riemessa come radiazione a onda lunga dall'acqua di mare.

2. Lo scambio di calore tra il mare e l'atmosfera avviene, ma solo se l'acqua del mare è più fredda o più calda dell'atmosfera.

3. L'evaporazione avviene quando l'acqua di mare è calda, la superficie è fredda e la stratificazione atmosferica non è stabile.

Calore Budget degli oceani:

Il budget per il calore, in generale, suggerisce che l'offerta totale di energia sia bilanciata dalla perdita di una quantità uguale di energia. Mosby osservò che il surplus annuale medio di insolazione tra l'equatore (0 °) e la latitudine di 10 ° N era di circa 0.170 gm cal / cm ² / min, mentre era di circa 0.040 gm cal / cm ² / min. tra 60 ° N e 70 ° N. Questa differenza di surplus di insolazione scompare completamente se prendiamo in considerazione tutte le regioni latitudinali.

Distribuzione della temperatura degli oceani:

La distribuzione della temperatura è guidata dai seguenti fattori:

1. La durata media giornaliera dell'insolazione e la sua intensità.

2. L'esaurimento di energia per insolazione, riflessione, dispersione e assorbimento.

3. L'albedo della superficie del mare e la sua natura variabile a seconda dell'angolo dei raggi solari.

4. Le caratteristiche fisiche della superficie del mare, ad esempio, il punto di ebollizione dell'acqua di mare è aumentato nel caso di salinità più elevata e viceversa.

5. Trasferimento del calore per evaporazione e condensazione.

6. Venti prevalenti; trascinando acqua superficiale calda o fredda verso i luoghi caldi o freddi del mondo rispettivamente: questo fenomeno provoca il risveglio dell'acqua fredda nelle calde correnti oceaniche e viceversa; la condizione di superficie del mare nebbioso sulla costa nord-orientale degli Stati Uniti è il risultato del vento freddo che soffia dalla terra all'oceano.

7. Condizioni meteorologiche locali come cicloni, tempeste e uragani.

8. La presenza di cresta sottomarina; la temperatura è influenzata da una minore miscelazione delle acque su un lato della cresta fino al fondo, mentre una maggiore miscelazione delle acque avviene sull'altro lato della cresta.

9. La forma dell'oceano: i mari latitudini estese nelle regioni di bassa latitudine hanno acque superficiali più calde rispetto al mare longitudinalmente esteso; ad esempio, il Mar Mediterraneo latitudinalmente esteso registra temperature più elevate rispetto al Golfo della California, esteso longitudinalmente.

Gamma di temperatura dell'oceano:

Gli oceani e i mari vengono riscaldati e raffreddati più lentamente delle superfici terrestri. Pertanto, anche se l'irraggiamento solare è massimo a mezzogiorno, la temperatura della superficie dell'oceano è più alta alle 2 del pomeriggio

L'intervallo medio diurno o giornaliero della temperatura è di appena 1 grado negli oceani e nei mari. La temperatura massima dell'acqua superficiale è raggiunta alle 2 del pomeriggio e la più bassa alle 5 del mattino. L'intervallo di temperatura diurna è più alto negli oceani se il cielo è privo di nuvole e l'atmosfera è calma.

L'intervallo annuale di temperatura è influenzato dalla variazione annuale dell'insolazione, dalla natura delle correnti oceaniche e dai venti prevalenti. Le temperature massime e minime negli oceani sono leggermente in ritardo rispetto a quelle delle aree terrestri (il massimo è in agosto e il minimo in febbraio). Gli oceani del Pacifico settentrionale e dell'Atlantico settentrionale hanno una maggiore gamma di temperature rispetto alle loro parti meridionali a causa della differenza nella forza dei venti prevalenti dalla terra e delle più estese correnti oceaniche nelle parti meridionali degli oceani.

Oltre alle temperature annuali e diurne della temperatura, vi sono anche fluttuazioni periodiche della temperatura del mare. Ad esempio, il ciclo di macchie solari a 11 anni fa salire le temperature del mare dopo un intervallo di 11 anni.

Temperatura superficiale del mare:

La temperatura superficiale degli oceani è rappresentata graficamente dalle isoterme. La temperatura diminuisce dall'equatore ai poli. Tuttavia, la temperatura della superficie del mare più alta non è osservata esattamente sull'equatore, ma leggermente verso nord dell'equatore: ciò è dovuto alla presenza della massima area terrestre a nord di 0 ° di latitudine.

I corpi idrici dell'emisfero australe, nel loro insieme, mostrano una temperatura media più elevata di quelli dell'emisfero settentrionale, perché la maggior parte della superficie terrestre nell'emisfero settentrionale assorbe più energia solare di quanta ne abbia l'acqua. Inoltre, a causa della presenza di continenti nell'emisfero settentrionale, la circolazione dell'acqua e il trasporto del calore non sono efficienti in questo emisfero, mentre nell'emisfero meridionale è esattamente l'opposto.

Distribuzione orizzontale della temperatura:

La distribuzione della temperatura orizzontale è indicata da linee isotermiche, cioè linee che congiungono luoghi di uguale temperatura. Le isoterme della superficie del mare a febbraio, per l'Oceano Atlantico, rivelano che le linee isotermiche sono strettamente distanziate nel sud di Terranova, vicino alla costa occidentale dell'Europa e del Mare del Nord e poi le isoterme si allargano per formare un rigonfiamento verso nord vicino alla costa di Norvegia.

La causa di questo fenomeno sta nella fredda corrente del Labrador che scorre verso sud lungo la costa nordamericana, che riduce la temperatura della regione più bruscamente che in altri luoghi nella stessa latitudine; allo stesso tempo, la calda corrente del Golfo procede verso la costa occidentale dell'Europa e aumenta la temperatura della costa occidentale dell'Europa.

Nella parte sud occidentale dell'Atlantico, le isoterme si gonfiano verso sud-ovest a causa della calda corrente del Brasile, ma nella parte orientale delle isoterme dell'Atlantico meridionale si piegano verso nord-ovest a causa della fredda corrente di Benguela. Più a sud, le isoterme sono parallele a causa della costante deriva del vento da ovest.

La distribuzione della temperatura nel nord e nel sud dell'Atlantico non è simmetrica. Ad esempio, nel nord Atlantico, l'isoterma di 5 ° C tocca 70 ° N di latitudine mentre nella metà meridionale dell'Atlantico non attraversa mai la latitudine di 50 ° S perché la calda corrente del Golfo è più potente e raggiunge una latitudine molto più elevata rispetto al freddo Brasile attuale. Inoltre c'è una notevole differenza tra le parti orientali e occidentali dell'Atlantico. Nella parte occidentale vicino alla costa di Labrador, si registra una temperatura di 0 ° C, ma la temperatura di 9 ° -13 ° C si trova sulla costa occidentale dell'Europa.

Nei mari marginali, la temperatura varia a seconda della latitudine e della posizione, ad esempio, il Mediterraneo registra una temperatura più elevata rispetto al vicino Oceano Atlantico, ma il Baltico e la Baia di Hudson sono più freddi dell'Atlantico.

Nella metà settentrionale del Pacifico, isoterme e latitudini sono quasi parallele, ma sulla costa del Nord America le isoterme si piegano leggermente verso nord sotto l'influenza della calda corrente di Kuroshio e lungo la costa del Giappone le isoterme sono strettamente distanziate a causa del freddo Oyashio attuale.

Nella regione equatoriale della parte occidentale del Pacifico, le alte temperature sono registrate mentre la corrente equatoriale calda scorre verso sud. Nella parte orientale del Pacifico, le basse temperature prevalgono a causa dell'influenza della corrente fredda del Perù. Nel sud del Pacifico, le isoterme effettuano piccoli anelli a causa del caldo Perù o corrente di Humboldt.

Nell'Oceano Indiano, le isoterme di 25 ° C, 27 ° C e 28 ° C occupano la posizione centrale dell'oceano. Verso sud non si osserva alcuna differenza con il Pacifico, in quanto le isoterme seguono approssimativamente i paralleli ad eccezione di un anello minore vicino al Capo di Buona Speranza a causa della fredda corrente di Agulhas. Le isoterme si piegano verso sud vicino alla costa del Nord Africa a causa di una corrente fredda che scorre a sud-ovest da Capo Guardafui.

La stessa isoterma si piega verso nord nel Mar Arabico quando penetra nella penisola indiana, ma nel Golfo del Bengala si piega verso sud a causa dell'effetto della deriva dei monsoni. I corpi idrici chiusi come il Mar Rosso hanno una temperatura più elevata verso sud a causa della miscela di acqua oceanica aperta. Il Golfo Persico registra una temperatura inferiore a quella dell'Oceano Indiano sotto l'influenza della fredda area terrestre.

La condizione di agosto è marcatamente diversa da quella delle condizioni isotermiche di febbraio. Nell'Atlantico il ghiaccio nell'Artico si scioglie con il conseguente passaggio verso nord di tutte le isoterme nello Stretto di Davis. Le brusche curve verso nord delle isoterme sulla costa norvegese sono assenti ad agosto. In media le isoterme nell'Atlantico settentrionale si spostano verso nord in agosto. Il Pacifico meridionale mostra linee e latitudini isotermiche poste parallelamente. Verso ovest l'oceano adiacente dell'Australia-Asia osserva temperature fino a 28 ° C mentre la corrente equatoriale che scorre a ovest attira l'acqua calda verso il Pacifico occidentale.

Nell'Oceano Indiano, la superficie più alta, la temperatura di 28 ° C è registrata sopra il Mar Arabico e il Golfo del Bengala. In agosto i mari chiusi come il Mar Rosso e il Golfo Persico mostrano temperature più elevate (da 30 ° a 33 ° C) rispetto all'oceano aperto a causa del loro contatto con le aree calde della terra.

Distribuzione verticale della temperatura:

C'è una diminuzione graduale della temperatura con l'aumento della discesa. Normalmente, il 90 percento del calore solare viene assorbito nei 15.6 m (60 piedi) d'acqua più in alto. La temperatura dell'acqua di mare corrisponde alla temperatura superficiale solo fino a una profondità di circa 100 m, e, con ulteriore discesa, la temperatura generalmente diminuisce.

Negli oceani e nei mari tropicali, tre strati possono essere riconosciuti da una superficie all'altra. Il primo strato ha uno spessore di circa 500 m con una temperatura che oscilla tra 20 ° e 25 ° C. Nelle regioni di media latitudine questo strato superiore si trova solo durante l'estate. Lo strato di termina si trova appena sotto il primo strato. È caratterizzato da una rapida diminuzione della temperatura con aumento della profondità. Il terzo strato è molto freddo ed è esteso fino al fondo dell'oceano.

In contrasto con gli oceani tropicali, nelle regioni polari viene identificato solo uno strato di acqua fredda. Si estende dalla superficie al fondo.

Quando la temperatura diminuisce in acqua con crescente discesa, alcuni scienziati hanno diviso gli oceani in due ampie zone: (i) zona fotica o eufotica che si estende dalla superficie superiore a 200 m; la zona fonica riceve un'insolazione solare adeguata; e (ii) zona afotica che si estende da 200 m al fondo dell'oceano; questa zona non riceve raggi solari adeguati.

Le seguenti sono le caratteristiche della distribuzione verticale della temperatura del mare:

1. Sebbene la temperatura diminuisca con l'aumentare della profondità fino a circa 2000 m, al di sotto di essa la temperatura diventa quasi stagnante. Anche nelle latitudini tropicali la temperatura raramente supera i 4, 4 ° C a circa 1524 m sotto; diminuisce da 1, 7 ° C a 0 ° C a circa 4267 m.

2. La velocità di diminuzione della temperatura con la profondità è maggiore all'equatore rispetto ai poli: la temperatura superficiale è più elevata nelle regioni di bassa latitudine, mentre a profondità la temperatura rimane pressoché la stessa sia nelle alte che nelle basse latitudini.

3. La temperatura della superficie e la sua diminuzione verso il basso sono influenzate dal risveglio dell'acqua di fondo. Nelle regioni di acqua fredda risalita la discesa verticale della temperatura è inferiore rispetto ad altre regioni non interessate dal risveglio anche a basse latitudini. Tali condizioni sono osservate sulle coste africane e californiane.

4. In alcuni casi, l'acqua superficiale densa affonda a causa della convergenza con un fondo denso o strato intermedio. Quindi, l'acqua fredda affonda e si muove verso latitudini più calde più basse. In questo processo il tasso di caduta della temperatura è influenzato a basse latitudini. Nelle fredde regioni artiche e antartiche si osserva l'affondamento dell'acqua fredda e il suo movimento verso latitudini più basse.

5. Nelle regioni equatoriali, l'acqua superficiale mostra a volte temperature e salinità più basse a causa dell'elevata piovosità, mentre gli strati sottostanti presentano temperature più elevate.

6. I mari chiusi in entrambe le latitudini inferiori e superiori registrano temperature più elevate nella parte inferiore; tuttavia, i fattori alla base di questo fenomeno differiscono dai mari chiusi ad alta latitudine ai mari chiusi a bassa latitudine.

I mari chiusi di basse latitudini come il Mar Saragozza, il Mar Rosso e il Mar Mediterraneo hanno temperature di fondo elevate dovute all'elevata insolazione durante tutto l'anno e una minore miscelazione delle acque calde e fredde. In questi mari chiusi, il libero mescolamento dell'acqua è controllato a causa del loro fondo a forma di disco e di acqua poco profonda trovata sulla cresta sottomarina.

Nel caso dei mari chiusi ad alta latitudine, gli strati inferiori di acqua sono più caldi poiché l'acqua di salinità leggermente più alta e la temperatura si spostano dall'oceano esterno come corrente sotto la superficie. Pertanto, un'inversione di temperatura con profondità è comune.

7. La presenza di barriere sottomarine può portare a differenti condizioni di temperatura sui due lati della barriera. Ad esempio, nello stretto di Bab-el-Mandeb, la barriera sottomarina ha un'altezza di circa 366 m. Di conseguenza, la temperatura dell'acqua superficiale nel Mar Rosso per il mese più caldo è di 29, 4 ° C, mentre a 800 profondità di profondità è di 21, 1 ° C. Dall'altra parte della barriera, la temperatura a 800 braccia nell'Oceano Indiano è di circa 2, 8 ° C.

Formazione di ghiaccio nel mare:

La formazione del ghiaccio nell'Artico e nell'Oceano Antartico influenza in larga misura la temperatura globale dell'oceano.

Il ghiaccio proviene dalle seguenti fonti:

(i) Il ghiaccio fluviale esercita un'influenza importante sugli scaffali continentali della Siberia e dell'America.

(ii) Le nevicate sulla terra vengono depositate ogni anno alla fine per formare il ghiaccio sul campo. Il ghiaccio floe si forma quando il ghiaccio di campo viene fatto a pezzi. I flo sono ulteriormente spezzati per formare il pack ice. Gli iceberg sono grandi masse di ghiaccio che galleggiano sul mare dopo essere state divise dai loro luoghi di origine.

La formazione di ghiaccio nelle regioni di latitudine elevata provoca correnti oceaniche fredde che scorrono da regioni di latitudine elevata, ad esempio Corrente di Labrador, Corrente di Oyashio, Corrente del Perù, Corrente di Benguela, Corrente dell'Australia occidentale ecc. Le correnti oceaniche fredde incontrano correnti calde per produrre ciclone e nebbia.

Inoltre, le correnti fredde scorrono sotto forma di correnti oceaniche sotterranee verso regioni di latitudine inferiore, con conseguente risalita delle correnti oceaniche. Ad esempio, il risveglio delle correnti delle Canarie vicino alla costa occidentale delle isole britanniche e della Scandinavia provoca un'abbondante crescita della formazione di plancton (cibo di pesce). Quindi il pesce è un prodotto importante di questa regione.