Водный баланс мирового океана
Общее уравнение среднего многолетнего годового баланса Мирового океана может быть записано в виде X + Y + W = Z ± ∆U, где ∆U – изменения уровня или объема вод океана.
Многочисленными исследованиями доказано, что в среднем за промежуток более 50 лет изменения уровня составляет 1,5 мм/год, а объема около 540 км3 / год. В конце 20 и начале 21 столетий эти изменения увеличиваются за счет потепления климата и усиления таяния ледников.
Главные составляющие уравнения водного баланса в Мировом океане – это осадки и испарения, и от их разницы зависит соленость Мирового океана. Основные особенности распределения осадков, испарения и их разности (Х - Z) следующие:
1. Общее увеличение осадков и испарения от полярных районов к низким широтам.
2. Существование трех зон избытка осадков над испарением: в высоких широтах Северного полушария, в высоких широтах Южного полушария и низкие широты (экваториальный пояс).
3. Существование двух зон превышения испарения над осадками (тропический и субтропический пояса).
В зонах, где X – Z > 0, наблюдается разбавление морской воды пресной, уменьшение ее солености. В зонах, где X – Z < 0, происходит осолонение вод.
В водном балансе отдельных океанов следует выделить пресноводный баланс (пресная составляющая) и полный водный баланс, учитывающий водообмен между океанами. Пресноводный баланс составляет 2-4% от полного водного баланса отдельных океанов.
В целом для Мирового океана ежегодно в круговороте воды вместе с атмосферой и сушей участвует 505 тыс. км2 пресной воды. Всего же в движении вод между океанами вовлечено около 20 млн. км3 в год.
Солевой состав и соленость вод океана
Вода - активный растворитель, поэтому в морской воде присутствуют почти все известные на Земле химические элементы. Все растворенные вещества разделяют на четыре группы: группа, определяющая соленость воды; группа микроэлементов, точнее «рассеянных» элементов; группа биогенных веществ и группа растворенных газов.
Вещества первой группы содержатся в воде в наибольших количествах, измеряемых в граммах на килограмм, т. е. в тысячных долях, в промилле (‰). Они определяют соленость воды. Соленость, обозначаемая знаком S, ‰, - характеристика, обусловливающая многие физические свойства морской воды: плотность, температуру замерзания, скорость звука и т. д. Ее значение зависит также от физических процессов - испарения, притока пресных вод, таяния льда, замерзания воды и т. д. Соленость - важнейшая характеристика морской воды.
Вторая группа примесей - элементы, содержащиеся в воде в ничтожных количествах в единице массы (10 -3 - 10-6 %), но в общей сумме их содержание в Мировом океане измеряется миллионами тонн (медь, уран, золото и др.).
К третьей группе веществ относятся соединения азота, фосфора, кремния и других элементов, участвующих в процессе жизнедеятельности организмов, поэтому они и названы биогенными веществами. Их содержание имеет порядок миллиграммов на кубический метр, т. е. в миллион раз меньше, чем у веществ первой группы. Эти вещества не влияют на физические свойства воды, а их количество и соотношение определяются биохимическими процессами жизнедеятельности.
Четвертая группа веществ - газы, содержащиеся в количествах, измеряемых миллиграммами на литр воды. Это кислород, азот, сероводород и другие газы, количество которых связано как с физическими факторами (температура, давление, соленость), так и с биологическими.
Кроме того, в морской воде присутствуют растворенное органическое вещество в виде коллоида, механические примеси (взвесь) в виде материала, снесенного с суши, или остатков отмерших организмов, и, наконец, живые организмы - от бактерий до рыб и млекопитающих.
Количество растворенных в водах океана солей может сильно различаться, но солевой состав, соотношения различных солей, определяющих соленость вод, во всех районах Мирового океана одинаковы. Эта закономерность формулируется как свойство постоянного солевого состава морских вод. Из них на долю различных солей приходится:
Хлорида – 88.7%
Сульфата – 10,8%
Карбоната – 0,3%
П
рочие
– 0,2%
Всего – 100%
Содержание различных анионов и катионов следующие:
Анионы ‰ |
Катионы ‰ |
Cl - - 19,35 |
Na + – 10,76 |
SO42- – 2,7 |
Mg 2+– 1,30 |
HCO3 - – 0,14 |
Ca 2+– 0,41 |
Br - 0,07 |
K + – 0,39 |
H2BO3 - 0,03 |
Sr 2+– 0,01 |
Сумма – 22,29 |
Сумма – 12,87 |
ВСЕГО - 35,16% |
|
Как видно из приведенных данных, вода океанов и морей относятся к хлоридному классу натриевой группы. Всего лишь восемь ионов дают 99,9% массы солей в морской воде. На оставшиеся 0,01% приходится практически все другие элементы таблицы Менделеева.