Роль Мирового океана в стабилизации природных условий на поверхности Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО ВГУ)

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

РЕФЕРАТ

по дисциплине - «Основы экологии»:

«Роль Мирового океана в стабилизации природных условий на поверхности Земли»

ВОРОНЕЖ 2017

Содержание

Введение

1. Обеспечение суши влагой

2. Участие в обеспечении циркуляции кислорода и прочих газов на планете

3. Поглощение солнечной энергии системой океан-атмосфера

4. Влияние океана на формирование рельефа

5. Роль воды Мирового океана в обеспечение круговорота тепловой энергии

Заключение

Список литературы

Введение

Трудно переоценить роль Мирового океана в жизни человечества. Он во многом определяет лик планеты в целом, в том числе ее климат, круговорот воды на Земле. В океане пролегли жизненно важные водные пути, соединяющие материки и острова.

Колоссальны его биологические ресурсы. В Мировом океане обитает более 160 тыс. видов животных и около 10 тыс. видов водорослей. Ежегодно воспроизводимое количество промысловых рыб оценивается в 200 млн. т, из них примерно 1/3 вылавливается. Более 90% мирового улова приходится на прибрежный шельф особенно в умеренных и высоких широтах Северного полушария. Доля Тихого океана в мировом улове - около 60%, Атлантического - около 35%.

Мировой океан играет огромную роль в формировании погоды и климата на Земле. Не случайно его сравнивают с громадным казаном воды, которая нагревается солнечным лучом. Благодаря этому с каждого квадратного километра океанической поверхности испаряется в среднем до 1000 т воды в час. В тропиках эта величина растет в 2-3 раза. Здесь над океаном накапливается огромное количество водяного пара, отсюда начинаются ветры, которые дают первые толчки атмосферной циркуляции, отсюда водяной пар разносится по всему земному шару.

Шельф Мирового океана располагает огромными запасами нефти и газа, крупными запасами железомарганцевых руд и других полезных ископаемых.

Человечество еще только приступает к использованию энергетических ресурсов Мирового океана, в том числе энергии приливов. На Мировой океан приходится 94% объема гидросферы. С опреснением морских вод связывают решение многих водных проблем будущего.

Цель реферата: Подробно изучить «роль Мирового океана», понять его функции.

Рис. 1. Схема Мирового круговорота воды

Взаимодействие воды Мирового Океана, атмосферы, климата, рельефа суши многогранно. Выделить какую-то одну роль без учета взаимодействия с другими процессами было бы неправильно. Тем не менее, можно назвать некоторые основные наиболее значимые процессы. Это тепловой обмен, обеспечение суши влагой, обмен газами, формирование рельефа. Все это влияет на формирование климата Земли.

Мировой океан играет огромную роль в формировании погоды и климата на Земле. Не случайно его сравнивают с громадным казаном воды, которая нагревается солнечным лучом. Благодаря этому с каждого квадратного километра океанической поверхности испаряется в среднем до 1000 т воды в час. В тропиках эта величина растет в 2-3 раза. Здесь над океаном накапливается огромное количество водяного пара, отсюда начинаются ветры, которые дают первые толчки атмосферной циркуляции, отсюда водяной пар разносится по всему земному шару.

Современные представления о климате океана -- это следствие обобщения метеорологических наблюдений на береговых, островных, автоматических станциях в открытом океане, на торговых и экспедиционных кораблях, а также изучение информации из метеорологических спутников. Известный климатолог Б. Алисов, рассматривая физические характеристики воздушных масс и их перемещения на протяжении года, выделил семь основных и шесть промежуточных климатических поясов, а в каждом поясе -- четыре типа климатов: морской и континентальный, восточного и западного побережья континентов.

1. Обеспечение суши влагой

Океан причастен почти до всех процессов, которые происходят в атмосфере. Он не только обогревает сушу, но и как единственный резервуар воды, через атмосферу обеспечивает ее влагой. Свыше 85 процентов объема атмосферных вод, которые участвуют в круговороте, образуется за счет испарения из поверхности Мирового океана.

455 800 кубических километров воды ежегодно испаряются с поверхности океанаИз 455 800 кубических километров воды, которые ежегодно испаряются с поверхности океана, приблизительно 411 600 кубических километров возвращаются в виде осадков обратно в океан, а остальные 44 200 кубических километров выпадает на сушу. Вода в атмосфере не только дает влагу суше и биосфере, но и значительно влияет на другие физико-географические условия.

Благодаря добытым научным данным раскрыта цепь новых закономерностей, свойственных природе Мирового океана. Да, доказано, что постоянное движение воздушных масс, обращение влаги в океане, атмосфере и на поверхности континентов тесно взаимосвязаны и образуют систему, которая находится в некотором подвижном равновесии. Изменения в одном процессе влияют на ход других.

Рис. 2. Упрощенная схема действительного круговорота воды между сушей и Мировым океаном

2. Участие Мирового океана в обеспечении циркуляции кислорода и прочих газов на планете

Рядом с тепловым обменом особенное значение имеет обмен газами: кислородом, углекислым газом, азотом и др.

Растворенным кислородом насыщена вся толща воды Мирового океана, кроме глубоководных слоев внутриматериковых морей, например Черного. Всего в Мировом океане растворено 7480 миллиардов тонн кислорода. За год океан вбирает из атмосферы 54,85 миллиардов тонн, а выделяет 61,35 миллиардов тонн. Следовательно, в атмосферу ежегодно приходит из океана 6,5 миллиардов тонн кислорода, в основном в тропических широтах.

В океане растворено углекислого газа в 6 раз больше, чем в атмосфере, откуда он приходит. Наибольшая концентрация углекислого газа -- в высоких широтах и в придонных горизонтах холодных вод, где он лучше растворяется.

В ходе интенсивного биохимического процесса благодаря углекислому газу образуются органические соединения, а на их базе формируется своеобразная пищевая пирамида; из донных органогенных отложений образуются углеводородные полезные ископаемые.

Зоопланктон в процессе своей жизни потребляет углекислый газ для создания известняковых скелетов, панцирей. Скелетные остатки зоопланктона образуют преимущественно твердые известняковые отложения, наиболее распространенные в экваториально-тропических широтах. Именно этот процесс потребления и выпадения карбонатов на дно поддерживает динамическое равновесие углекислоты в системе «океан -- атмосфера».

Рис. 3. Круговороты воды, кислорода и углекислого газа (по П. Клауду и А. Джибору).

3. Поглощение солнечной энергии системой океан-атмосфера

Климат над океаном формируется за счет солнечной энергии, которая поглощается системой «океан-атмосфера». Величина поглощенной солнечной радиации уменьшается от экватора к полюсам от 250 ккал/см² до 50-55 ккал/см². Из этого количества радиации 25 % потребляется атмосферой и 75 % океаном. Тратится она на поддержание температурного режима океанических вод и атмосферы, на испарение из поверхности моря, на весь цикл планетарного водообмена и циркуляции атмосферы и океана.

Зональному распределению солнечной радиации отвечает зональное распределение температуры воды, то есть ее постепенное снижение от экватора к полюсам. Зональность температурного поля особенно четко сказывается в центральных и южных частях Тихого и Индийского океанов, где атмосфера и океан меньше поддаются механическому и тепловому влиянию материков.

Как уже отмечалось, одной из особенностей морского климата есть небольшие амплитуды колебания годовых и суточных температур. В экваториальной зоне годовая амплитуда 1-2 °С, в субэкваториальных 2- 4 °С, в умеренной 5-7 °С. Незначительные годовые амплитуды предопределены большой теплоемкостью и конвекционным перемещением океанических вод.

Так же влияет на них и горизонтальный теплообмен, который способствует выравниванию сезонных колебаний температуры.

С разной интенсивностью нагревания земной поверхности связано пространственное изменение атмосферного давления, а также образование разных течений. С ними переносится значительно больше тепла, чем атмосферой.

В полярных районах поверхность постоянно охлаждается. Воздух оседает, и создается высокое давление. Если бы Земля не вращалась, то схема циркуляции была бы простою: холодный воздух двигался бы над поверхностью от полюсов к экватору, а наверху теплое перемещалось бы от экватора к полюсам. Но густой и тяжелый арктический или антарктический воздух стекает в умеренные широты, образовывая под действием силы Кориолиса восточные ветры. Интенсивность их вторжения на протяжении года изменяется.

Над тропическими широтами обоих полушарий воздух также оседает и, накапливаясь, вызывает высокое давление. Растекаясь во все стороны, те воздушные массы, которые двигаются к экватору, создают пассаты, а те, что к полюсам, -- западные ветры. Пассаты обоих полушарий, встречаясь, угасают и создают вдоль экватора зону уюта.

Теплый воздух над экватором в условиях низкого атмосферного давления вбирает из поверхности океана и поднимает около 80 процентов влаги от общего испарения на земной поверхности. Во время поднятия воздуха водяной пар конденсируется, образовывая мощные кучевые тучи высотой 10 км и больше, из которых выпадают ливни с грозами или долговременные дожди. Экваториальная зона -- это зона, где ежегодно бывает свыше 4000 мм осадков.

На широтах 30-40° воздух опускается и нагревается, поэтому его относительная влажность уменьшается. Эта зона бедна на осадки, здесь их всего100-200 мм в год. На суше в этой зоне размещаются пустыни.В умеренных широтах арктические или тропические воздушные массы трансформируются. Но иногда они надолго сохраняют свои свойства, особенно во время меридиональной циркуляции.

На грани теплых и холодных воздушных масс возникают атмосферные фронты, на которых зарождаются циклоны. С циклонами связана облачная дождливая погода, потому в умеренных широтах бывают больше осадков, чем в полярных и субтропических районах, но меньше, чем на экваторе.

4. Влияние океана на формирование рельефа

мировой океан

Взаимодействие океана, атмосферы и литосферы происходит в конфигурации береговой зоны, где под воздействием волн формируются своеобразные формы рельефа.

Энергия волн, которая приходит от атмосферы через ветер, уменьшается от трения воды о дно, разрушение берегов, транспортировки и сортировки обломочного материала.

Рис. 4. Рельеф Мирового океана

5. Роль воды Мирового Океана в обеспечении круговорота тепловой энергии

Солнечная энергия почти не поглощается атмосферой. Она в основном поглощается поверхностным слоем Мирового океана. Именно в этом слое сосредоточиваются наибольшие запасы энергии. Вобрав энергию Солнца, поверхностный слой океана постепенно отдает ее атмосфере вместе с водяным паром. Следовательно, около 9/10 всей тепловой энергии приходит из океана в воздушное пространство.

По подсчетам академика А. Монина, тепловой энергии, которая выделяется из стометрового слоя воды при его охлаждении лишь на, -- 0,1 °С, достаточно для прогревания всей атмосферы в среднем на 6 °С. В Мировом океане накапливается основная масса тепла, которая приходит к Земле от Солнца.

Среднегодовая температура поверхности воды в океане, как правило, выше температуры воздуха. Причем разница увеличивается от экватора к полюсам. Другими словами, роль обогрева океана в холодных водах больше, чем в теплых водах. Если бы на Земле не было Мирового океана и климат зависел лишь от солнечной радиации, то на экваторе средняя годовая температура равнялась бы 33 °С, а вокруг полюсов -- 32 °С. Но благодаря океану, перемещению воздушных масс, а также гигантским океаническим течениям солнечная энергия распределяется по всей поверхности Земли более равномерно. Поэтому среднегодовая температура на экваторе составляет около 26 °С, а на Северном полюсе -- 16 °С зимой и 0 °С летом.

Еще разительными были бы температурные колебания воздуха между летними и зимними месяцами. Средняя температура января снизилась бы на 35-40 °С. Это привело бы к тому, что Восточная Европа превратилась бы в бесплодную полярную пустыню.

Во взаимодействии океана и атмосферы можно условно выделить крупномасштабные и мелкомасштабные процессы.

Особенную роль в крупномасштабных взаимодействиях океана и атмосферы играет тепловой баланс океана. В среднем за год океаны получают огромное количество тепла. В тропиках зимой и летом действуют приблизительно одинаковые тепловые потоки, а в средних широтах океан отдает его мало летом и намного больше зимой. Максимальные тепловые потоки в атмосфере двигаются над теплыми океаническими течениями, такими как Гольфстрим и Куросио. К мелкомасштабным процессам принадлежит в первую очередь влияние на атмосферу стойких океанических течений.

Большую роль во взаимодействии океана и атмосферы играют и микропроцессы. С их помощью между океаном и атмосферой осуществляется обмен воды, тепла, газов, солей. Микропроцессы -- это не только процессы, которые происходят непосредственно на пределе между водой и атмосферой, но и те, которые действуют в прилегающих к этой поверхности слоях океана и атмосферы толщиной несколько десятков метров.

До недавнего времени прямые измерения микропроцессов были невозможными, потому использовались побочные, опосредствованные данные. Но в последнее время началось применение новых технических средств и внедрение методов прямого измерения микропроцессов. И уже первые сложные непосредственные наблюдения в Средиземном море дали возможность выявить удивительный факт -- придонные холодные воды этого моря образуются даже на его поверхности. Сильный сухой ветер мистраль значительно убыстряет испарение. Причем в некоторых зонах этот процесс настолько интенсивен, что холодная вода опускается вниз.

Установлено, что на погодные условия в период от нескольких недель до много лет существенно влияет распределение температур поверхностных водных слоев. Благодаря достаточно большой теплоемкости океанов значительные температурные аномалии, которые возникают в них, охватывают большие по площади и толщине слои, и изменения происходят медленнее, чем на поверхности суши. Аномалии температурного режима в океане часто сохраняются на протяжении 3-5 месяцев, а иногда и дольше.

Именно поэтому влияние аномального состояния температурного режима океана на циркуляцию атмосферы более стойкое, чем аномалии на континентах. Скажем, специалисты в совершенстве выучили синоптическую ситуацию засух 1972 и 1975 гг.

Кроме других особенностей циркуляции атмосферы, было выявлено, что они случились и через изменение температуры поверхностных вод Атлантики.

Определяющие характеристики погоды существенно зависят от того, как переносится воздух в район вдоль параллелей или в меридиональном направлении.

Рис. 5. Тепловой баланс Земли.

Заключение

К сожалению, человечество не всегда разумно пользуется природными ресурсами Мирового океана. Во многих районах истощены его биологические ресурсы. Значительная часть акватории загрязнена отходами антропогенной деятельности, в первую очередь, нефтепродуктами.

Изменения климата обусловлены переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, это изменения солнечной радиации и орбиты Земли, изменение размеров и взаимного расположения материков и океанов, изменение светимости солнца, изменения параметров орбиты Земли, изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли, изменение концентрации парниковых газов (СО₂ и CH₄) в атмосфере, изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо), изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.

Мировой океан изучен слабо. Только недавно обнаружены очень важные особенности циркуляции воды в океане. Так, были обнаружены океанические вихри, подобные циклонам и антициклонам в атмосфере. Диаметр этих вихреобразных кольцевых структур достигает 100 километров. Свойства воды в пределах этих вихрей сильно отличаются от свойств воды окружающей их.

Список литературы

1. Биология с основами экологии: учебно-методическое пособие / сост. С.М. Медведева. - Воронеж: ЛОП ВГУ, - 2006. Ч. 1- 47с.

2. Николайкин Н. И. Экология: Учеб. Пособие для студентов вузов, обуч. по техн. специальностям и направлениям / Н. И. Николайкин, Н. И. Николайкина, О. П. Мелехова. - М.: Б.и., 2000.-502 с.

3. Реймерс Н. Ф. Экология: Теории, законы, правила, принципы и гипотезы / Н. Ф. Реймерс. - М.: Россия молодая, 1994. - 364 с.

4. Биология с основами экологии: Учебно-методическое пособие / сост. Гусев А.Н., Шамраева Т.М.- Елец: ЕГУ им. И. А. Бунина, - 2008.-109 с.

5. Пехов А. П. Биология с основами экологии: Учебник для студ. вузов, обуч. по естественнонауч. специальностям и направлениям / А. П. Пехов. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб.; Краснодар: Лань, 2004.- 687 с.

Размещено на Allbest.ru