Океан и атмосфера

В то же время расширяется программа метеорологических наблюдений: вертикальное зондирование атмосферы, получение информации о вертикальном профиле атмосферного давления, влажности, количестве и интенсивности осадков, содержании озона, высоте снежного покрова и др. Спутник может собирать информацию от наземных станций, работающих в таких труднодоступных районах, как океаны, высокие горы, пустыни, быть и ретранслятором.

Нередки случаи, когда спутник делает настоящее метеорологическое открытие. Утром 24 апреля 1967 г. американский спутник «ЭССА-2» заснял над всей акваторией Каспийского моря облачность светло-серого тона с однородной верхней поверхностью. Облака почти полностью повторяли береговую черту, за исключением лишь залива Кара-Богаз-Гол. Казалось, над морской поверхностью возник туман. Подтверждало такое предположение то, что в восточной части моря у сравнительно низкого острова Челекен были разрывы в облачном покрове с подветренной стороны. Следовательно, облачность была небольшой высоты — низкие слоистые облака или туман. Некоторые прибрежные станции на западном берегу моря отметили в это утро дымку. Как показал анализ, туман образовался при малооблачной погоде в воздухе, более теплом (16–20°), чем поверхность моря (8—14°). И лишь в Кара-Богаз-Голе воздух был на 3–4° теплее воды — вот почему здесь не было тумана. Вертикальная мощность тумана в южной и средней частях моря составляла 200–400 м, а в северной — до 600 м. Специалисты считают, что по обычной синоптической карте, полученной по приземным наблюдениям, нельзя было бы определить существование тумана над акваторией моря. Считалось, что над всем Кавказом, морем и северо-западом Ирана лежит общий покров слоистых облаков, — и лишь спутник показал истинную картину.

Таким образом, буквально на наших глазах возникает новая отрасль науки — спутниковая метеорология, у которой большое будущее.

Взаимодействие океана и атмосферы

Проблема изучения

Океан и атмосфера постоянно взаимодействуют друг с другом, обмениваются энергией, веществом, теплом. В предыдущих разделах мы уже рассказывали о колебаниях уровня, ветровых волнах, течениях. Выявление взаимосвязей и их изменений в системе «океан — атмосфера» представляет в настоящее время одно из основных и важнейших учений океанологии и метеорологии. Эта задача, однако, не является новой и имеет свою историю.

Первые океанологи и метеорологи ощущали неразрывную связь обеих сфер и изучали их совместно. По мере интенсивного развития количественных методов исследования описательный стал оттесняться. Океан и атмосферу начали изучать в основном раздельно. Вероятно, это была необходимая ступень, ведущая к накоплению сведений, получению более глубоких знаний о каждой из сфер в отдельности, которая логически привела к пониманию необходимости их совместного изучения. Этому способствовало также развитие физики и численных методов решения дифференциальных уравнений. Одновременно существенно повысились требования к предвычислению (прогнозу) процессов в океане и атмосфере. Как пишет Л. М. Гусев, «теперь уже всем ясно, что нет отдельных физики океана и физики атмосферы, а есть физика взаимодействующих сред» [1970].

Долгое время существовал спор (не совсем угасший и сейчас) о том, что первично в определении процессов — океан или атмосфера? Отчасти это можно объяснить недостаточным еще развитием общего учения о взаимодействии. В каждом конкретном случае нужно решать, какое воздействие преобладает, чем можно пренебречь, а что необходимо учитывать. В целом следует сказать (и с этим согласны обе спорящие стороны), что в тепловом взаимодействии активнее океан, накапливающий огромные запасы тепла, а в динамическом благодаря большей подвижности атмосфера. В последние годы обращается также внимание на существование обратных связей. Например, ветер возбуждает волны, в результате изменяется поверхность моря. А это ведет в свою очередь к изменению турбулентности в пограничном слое воздуха.

Главным фактором, определяющим основные черты процессов в океане и атмосфере, является доля энергии, поступающей от Солнца в обе взаимодействующие среды. Большая часть этой энергии проходит сквозь атмосферу и, поглощаясь и преобразуясь, «оседает» в океане. Примерно треть солнечной энергии, попадающей на нашу планету, идет на испарение воды с поверхности океанов и морей. На климат и погоду огромное влияние оказывают тепловая инерция моря, движение вод, географическое распределение суши и моря. Таким образом, основная доля энергии, приходящей от Солнца, расходуется на тепловые и динамические процессы. А уже затем следуют все другие физические, химические и биологические процессы, которые, при их исключительной важности для существования всего живого на Земле (в том числе и человека), поглощают значительно меньшую долю энергии.