WikiDer > Бюджет тепла у поверхности Северного Ледовитого океана - Википедия
В Бюджет тепла поверхности Северного Ледовитого океана (SHEBA) исследование было Национальный фонд наукифинансируемый исследовательский проект, предназначенный для количественной оценки процессов теплопередачи, которые происходят между океан и атмосфера в течение года в Арктический океан, где солнце выше горизонт из весна через летом а все остальное время под горизонтом. Исследование было разработано, чтобы предоставить данные для использования в глобальные климатические модели, которые ученые используют для изучения глобальное изменение климата.[1]
Фон
Лед лучше отражает солнечный свет, чем открытая вода. Заснеженный морской лед отражает около 80% падающего солнечного света. Сезонные изменения в Арктике приводят к чистому небу и радиационному похолоданию из-за заснеженного морского льда в постоянно темную арктическую зиму. Весной, с возвращением солнечного света, начинают формироваться тающие лужи, которые увеличивают скорость поглощения тепла от солнца. Летом, при постоянном дневном свете, образуются облака, которые отражают свет в небо, но препятствуют потоку тепла из океана. Чтобы количественно оценить эти эффекты на большой части территории Земли - Северном Ледовитом океане - потребовались широкомасштабные усилия по сбору и анализу научных данных в течение года.[1] Следовательно, Национальный фонд наукивместе с другими спонсорами,[2] профинансировал исследование для более точной количественной оценки этих процессов.[3]
Ледовая станция ШЕБА
Научная группа отправилась на борт Корабль канадской береговой охраны Des Groseilliers в Северный Ледовитый океан. Он прибыл в место 2 октября 1997 года, где по плану судно могло замерзнуть в паковый лед и быть базой для научных наблюдений. Эти наблюдения включали измерения океанических и атмосферных процессов от воды подо льдом, около корабля, до верхних слоев атмосферы. Включенные измерения:
- Потоки излучения: длинноволновые и коротковолновые.
- Тепловой поток: турбулентные потоки скрытого и явного тепла.
- Высота, толщина и другие свойства облака
- Процессы энергообмена в пограничных слоях атмосферы и океана
- Высота снежного покрова и толщина льда
- Соленость океана, температура и течения
Судно оставалось неподвижным по отношению ко льду в течение одного года и покинуло его 11 октября 1998 года. Оно стало известно как «Ледовая станция ШЕБА».[1][4]
Полученные результаты
Ученые обнаружили, что облака часто встречаются в месте нахождения корабля в течение всего года. По сообщениям, в середине зимы в 40% случаев было пасмурно, а летом небо постоянно было затянуто облаками. Температура воздуха была на 0,6 ° C ниже средней региональной климатологической температуры. В отсутствие солнца зимой чистый поток тепла (поток) шел от поверхности океана к небу, отмеченный большими различиями в потоке с изменениями облачного покрова. В апреле поток изменился в сторону солнечного потепления поверхности моря, которое достигло максимума в июле, когда солнечный свет был наиболее сильным и лед образовывал тающие пруды, которые были намного темнее снега и могли более эффективно поглощать солнечный свет.[1]
Ученые также измерили чистое изменение массы льда и снежного покрова на 100 участках. Они отметили широкий диапазон изменений в регионе, окружающем корабль. Они определили, что с убывающим солнечным светом осени температура во льду упала так, что к ноябрю он произвел новый рост на дне пакета льда. Из этих наблюдений они выделили пять фаз изменения теплового баланса:[1]
- Сухой снег
- Тающий снег
- Формирование пруда
- Эволюция пруда
- Замерзание осени.
Моделирование
Результаты экспериментов позволили провести содержательное моделирование процессов сезонного теплового баланса, протекающих через морской лед и атмосферу Северного Ледовитого океана. Масштаб модели - колонна из-под льда сквозь верхнюю часть атмосферы. Ученые поняли, что ключом к модели была правильная характеристика изменяющейся отражательной способности или альбедо ледяной поверхности из-за изменений снежного покрова и таяния льда. Облачный покров был ключом к описанию того, сколько энергии достигло поверхности океана или покинуло ее.[1]
Океанские процессы
Модель включала наблюдение, что солнечное излучение является преобладающим источником тепла на поверхности. Это объясняет изменение в открытом океане от максимума в 5% в июне и изменения альбедо. Примерно 8% приходящей солнечной радиации было поглощено океаном через лед.[1]
Атмосферные процессы
Ученые смогли определить параметры приповерхностной турбулентности, которые характеризуют степень, в которой движение воздуха может охладить или нагреть поверхность льда в зависимости от сезона. Летом поверхность становится более шероховатой и замедляет воздушный поток. В лидар измерения облачности, а также данные о температуре и турбулентности с помощью аэростатного зонда позволили научным образом охарактеризовать роль атмосферы над льдом в стимулировании или сдерживании нагревания или охлаждения поверхности океана.[1]
Участников
В SHEBA приняли участие следующие лица и организации:[3]
Рекомендации
- ^ а б c d е ж грамм час Перович, Дональд; Мориц, Ричард С .; Уэтерли, Джон (2003), SHEBA: баланс тепла у поверхности Северного Ледовитого океана (PDF) (03048 ред.), Национальный научный фонд
- ^ Основное спонсорство было предоставлено Программой NSF Arctic System Science Program по грантам Управления полярных программ (Отдел наук об океане и Отдел атмосферных наук) при дополнительной поддержке Управления военно-морских исследований и Японского центра морских наук и технологий.
- ^ а б Уттал, Танейл; Карри, Джудит А .; Макфи, Майлз Дж .; Перович, Дональд К .; и другие. (Февраль 2002 г.), «Поверхностный тепловой баланс Северного Ледовитого океана» (PDF), Бюллетень Американского метеорологического общества, 83 (2): 255–275, Дои:10.1175 / 1520-0477 (2002) 083 <0255: SHBOTA> 2.3.CO; 2, 2011-01-12, архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-26
- ^ «Ледяная станция ШЕБА» - отсылка к роману, Ледовая станция Зебра, или же фильм.