4.2. Az óceán fontossága a Föld hőmérlegében

 

Ahhoz, hogy megértsük az óceán fontosságát a Föld hőmérlegében, nézzünk meg egy egyszerű összehasonlítást az óceáni és a szárazföldi hőtárolás között, éves ciklust vizsgálva. A ciklus során a hő nyáron tárolódik, és a téli hónapokban felszabadul. A lényeg az, hogy a világóceán sokkal több hőt tárol és bocsát ki, mint a szárazföld.

A (4.3) formula, valamint a talaj és a kőzetek hőkapacitását megadó

(4.4)

formula összehasonlításával azt kapjuk, hogy , azaz egységnyi tömegű óceánvíz hőkapacitása ötszöröse az egységnyi tömegű szárazföldi felszín (szikla vagy száraz talaj) hőkapacitásának.

Annak a víznek a térfogatát, amely éves időskálán hőt cserél a légkörrel, 1 m2-nyi óceánfelszín alatt ~100 m3-nyire becsülhetjük. Ez az a víztömeg, amely a felszíntől 100 m mélységig tart, azaz így az óceáni kevert réteg vastagságát átlagosan 100 m-nek tekintjük. Az óceánvíz sűrűségét kereken 1000 kg/m3-nek véve a légkörrel hőcserét folytató víz tömege 105 kg-nak adódik.

Ugyanakkor annak a szárazföldi talajnak vagy kőzetanyagnak a térfogata, amely éves időskálán hőt cserél a légkörrel, 1 m2-nyi felszín alatt nem több, mint 1–2 m3. Az éves hőmérsékleti hullám ugyanis csak 1–2 m mélységig hatol be a talajba/sziklába. Mivel a szilárd felszínt alkotó anyag átlagos sűrűsége 3000 kg/m3, a légkörrel hőcserét folytató talaj/kőzet tömege ~3000 kg.

Az óceán és a szárazföld egységnyi felszínéhez tartozó éves hőtárolási értékek a fentiek alapján a következők:

(4.5)

(4.6)

(4.7)

A képletekben a szárazföldek átlagos évi hőmérsékletingását (a nyár és tél közötti tipikus hőmérsékletkülönbséget) -nak, az óceánokét pedig -nak vettük. Az óceánok hőtárolása tehát egységnyi felületre vonatkoztatva is két nagyságrenddel nagyobb a szárazföldekhez képest (az egész Földre vonatkozó 70%/30%~2,3 óceán-kontinens arány ezt még tovább növeli) és ez jelentős következményekkel jár. A szárazföldek felett az éves hőmérsékleti hullám amplitúdója (a felszínközeli léghőmérséklet éves ciklusú ingása) az óceántól való távolsággal növekszik, és meghaladhatja a 40 °C-ot is a kontinensek központi területein. Szibériában ez az érték eléri a 60 °C-ot. Ugyanakkor az óceánok fölött és a partok mentén az éves hőmérsékleti hullám amplitúdója kisebb, mint 15 °C. Az óceánfelszín vízhőmérsékletének (SST) változékonysága még ennél is kisebb, átlagosan 5–8 °C.