Зависимость температуры океана от глубины . На графике показано несколько термоклинов (или термических слоев) в зависимости от времени года и широты. Температура на нулевой глубине — это температура поверхности моря .
Морские течения приводят к непрерывной крупномасштабной циркуляции воды. Одной из её частей является термохалинная циркуляция (ТХЦ, англ.THC). Это обусловлено глобальными градиентами плотности, создаваемыми поверхностным теплом и потоками пресной воды[4][5]. Тёплые поверхностные течения охлаждаются по мере удаления от тропиков. Плотность воды увеличивается, вода опускается на дно. Изменения температуры и плотности перемещают холодную воду обратно к экватору в виде глубоководного течения. Затем она снова поднимается на поверхность.
Океаны нагреваются в результате изменения климата[англ.], и скорость потепления увеличивается[6]:9[7]. Верхний слой океана (до глубины 700 м) нагревается быстрее всего, но тенденция к потеплению распространяется на весь океан. В 2022 году температура мирового океана стала самой высокой за всю историю наблюдений.
Температура на глубине океана —температура океана на глубине более 20 метров. Варьируется в зависимости от региона и времени. Они способствуют изменению содержания тепла в океане[англ.] и его стратификации[англ.][8]. Повышение температуры как поверхности океана, так и глубины океана является важным следствием изменения климата в океанах[8].
Глубокая океанская вода — это название холодной, солёной воды, находящейся глубоко под поверхностью океанов Земли. Глубоководные воды составляют около 90 % объёма океанов. Глубокая океанская вода имеет очень однородную температуру около 0-3 °С. Солёность— 3,5 % или 35 ppt (частей на тысячу)[3].
Температура океана, в сочетании с соленостью и плотностью, контролирует такие процессы, как смешивание и стратификация, океанические течения и термохалинная циркуляция.
Существуют различные способы измерения температуры океана[10]. В дневное время низкая скорость ветра и обилие солнечного света могут привести к образованию тёплого слоя на поверхности океана и значительным перепадам температуры по мере углубления. Сильные дневные вертикальные градиенты температуры называются суточным термоклином[11].
На глубину опускается устройство для электронного измерения проводимости, температуру и глубину (прибор CTD[англ.])[12]. Он непрерывно передаёт данные на судно по токопроводящему кабелю. Это устройство обычно устанавливается на раме, на которой установлены бутылки для отбора проб воды. С 2010-х годов все более доступными становятся автономные транспортные средства, такие как планеры или мини- подводные аппараты. Они оснащены теми же датчиками CTD, но работают независимо от исследовательского судна. Системы CTD[англ.] также могут размещать даже на тюленях[13].
Для передачи данных используются не только кабели, но и другие методы телеметрии.
Существуют и другие способы измерения температуры поверхности моря[14]. В приповерхностном слое используют термометры или метеорологические спутники (с 1967 года). Учёные создали первые глобальные композиты в 1970 году[15].
Испытательный флот глубоководных буев Argo позволяет проводить измерения до глубины около 6000 метров температуры большей части объёма океана[17][18].
Наиболее часто на судах и буях используются терморезисторы и ртутные термометры[англ.][10]:88. Ртутные термометры кладут в ведра, спускаемые с борта корабля. Для измерения температур более глубоких слоёв ртутные термометры помещаются в бутылки Нансена[10]:88.
Мониторинг через программу Арго
Программа Арго — глобальный проект международного научного сообщества океанологов (с 2000 года). В рамках проекта организована всемирная сеть океанографических станций (почти 4000 дрейфующих буёв-измерителей)[19]. Зонды дрейфуют на глубине 1000 метров, каждые десять дней опускаются до 2000 метров. С помощью программы оценивается и теплосодержание океана[англ.]
Потепление океана
Изменения температуры с 1960 по 2019 год в каждом океане, начиная с Южного океана вокруг Антарктиды[20]
Тенденции
Океан нагревается в результате изменения климата и скорость нагревания растёт[21]:9. В 2022 году океан был самым тёплым за всё время наблюдений[22]. Нагрев зависит от теплосодержание океана[англ.], которое растёт из-за роста количества парниковых газов[22]. Нагрев поверхностных вод океана в доиндустриальную эпоху и в период 2011—2020 составлял соответственно 0,68 и 1,01 °C[23]:1214.
В Южном океане происходят наиболее значительные изменения температуры. В период с 1950-х до 1980-х годов его температура потеплела на 0, 17 °C, в два раза быстрее, чем для мирового океана[24].
На глубине океана ниже 1000 м потепление значительно меньше, его скорость не превышает 0,4 °C в столетие (с 1981 по 2019)[25]:Figure 5.4 . На глубине 2000 метров скорость потепления ещё меньше и равна 0,1 °C в столетие[25]:Figure 5.4. Но для Южного океана (на 55°южной широты) аномально высокое потепление на 0,3 °C в столетие наблюдается на глубине 4500 м[25]:Figure 5.4.
Повышенная стратификация и более низкий уровень кислорода
Нагревание поверхности океана приводит к большей его стратификации[англ.] (разделение слоёв по плотности). Уменьшение перемешивания слоёв океана стабилизирует тёплую воду у поверхности, одновременно снижая циркуляцию холодной глубокой воды. Уменьшение перемешивания вверх и вниз снижает способность океана поглощать тепло. В результате увеличится мощь тропических циклонов[англ.] и других штормов. Количество питательных веществ для рыб в верхних слоях океана будет уменьшаться. Это также может привести к снижению способности океанов хранить углерод[англ.] .
Более тёплая вода содержит меньше кислорода, чем холодная. Усиление термической стратификации может привести к снижению поступления кислорода из поверхностных вод в более глубокие слои. Это ещё больше снизит содержание кислорода в воде[27], что называется дезоксигенацией океана[англ.] . Океан уже потерял кислород по всей толще воды. Зоны минимального содержания кислорода расширяются по всему миру[28]:471.
изменение температуры, связанное с солнечным светом и температурой воздуха на разных широтах
влияние господствующих ветров
различная плотность солёной и пресной воды.
Вблизи экватора воздух нагревается и поэтому поднимается, а затем охлаждается и поэтому немного опускается по направлению к полюсу. Вблизи полюсов холодный воздух опускается вниз, но затем нагревается и поднимается, перемещаясь вдоль поверхности по направлению к экватору. Погружение и подъём глубинных вод, происходящие в низких широтах, а также движущая сила ветров на поверхности воды приводят к тому, что океанские течения разносят воду по всему морю. Глобальное потепление в дополнение к этим процессам вызывает изменения течений, особенно в регионах, где формируются глубокие воды[29].
В геологическом прошлом
Ученые полагают, что в докембрийский период температура моря была намного выше. Выводы сделаны на основе изотопов кислорода и кремния из образцов горных пород[30][31]. Эти реконструкции показывают, что температура океана составляла 55-85 °C в период 3,5 — 2 миллиарда лет назад. Затем океан охладился до более умеренных температур от 10 до 40 градусов°С в период 1 миллиард лет назад . Реконструированные белки[англ.] из докембрийских организмов также свидетельствуют о том, что древний мир был намного теплее, чем сегодня[32][33].
Кембрийский взрыв (538,8 миллионов лет назад)— ключевое событие в эволюции жизни на Земле. Температура поверхности моря в этот период достигала около 60 °С. Верхний тепловой предел для современных морских беспозвоночных равен 38 °C, что исключает возможность крупной биологической революции[34].
В поздний меловой период (100 — 66 миллионов лет назад) средняя глобальная температура достигла самого высокого уровня за последние 200 миллионов лет[35]. Вероятно, это было результатом конфигурации континентов в этот период, позволившей улучшить циркуляцию в океанах, что препятствовало образованию крупномасштабного ледяного покрова[36].
В геологическом прошлом произошло семь случаев глобального потепления (согласно базе данных изотопов кислорода): в позднем кембрии, раннем триасе, позднем меле и при переходе от палеоцена к эоцену. Поверхность моря была примерно на 5-30º теплее, чем сегодня[9].
↑Lappo, SS (1984). On reason of the northward heat advection across the Equator in the South Pacific and Atlantic ocean. Study of Ocean and Atmosphere Interaction Processes. Moscow Department of Gidrometeoizdat (in Mandarin): 125–9.
↑Administration, US Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric.Deep Argo(амер. англ.). oceantoday.noaa.gov. Дата обращения: 24 декабря 2021.
↑Chester, R. Chapter 9: Nutrients oxygen organic carbon and the carbon cycle in seawater // Marine geochemistry / R. Chester, Tim Jickells. — 3rd. — Chichester, West Sussex, UK : Wiley/Blackwell, 2012. — ISBN 978-1-118-34909-0.
↑Knauth, L. Paul (2005). Temperature and salinity history of the Precambrian ocean: implications for the course of microbial evolution. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 219 (1–2): 53–69. Bibcode:2005PPP...219...53K. doi:10.1016/j.palaeo.2004.10.014.
↑Renne, Paul R.; Deino, Alan L.; Hilgen, Frederik J.; Kuiper, Klaudia F.; Mark, Darren F.; Mitchell, William S.; Morgan, Leah E.; Mundil, Roland; Smit, Jan (2013-02-07). Time Scales of Critical Events Around the Cretaceous-Paleogene Boundary. Science. 339 (6120): 684–687. Bibcode:2013Sci...339..684R. doi:10.1126/science.1230492. PMID23393261. S2CID6112274.
