科普▏海水温度及其测量

[size=5]海洋水温及其分布温度是海洋的基本物理要素之一，很多海洋现象乃至地球现象都与海水温度有关。地球获得的能量主要来自太阳，而海洋占地球面积的71%，因此，海水的热容量大大超过陆地和空气的热容量，所以海洋对整个地球的气候调节起着关键作用。地球每年从太阳吸收的总热量应基本上和同一时期内释放到宇宙的总热量相等，即保持收支平衡，否则整个地球温度将会改变。由于具体海区所处的地理位置不同，受到其它物理因素的影响各异，主要是在太阳总辐射和海流两个重要因子的作用下，海洋水温呈现出明显的区域分布特征。海洋温度的基本分布情况是：随着纬度增高，温度不规则地逐渐下降；等温线大体呈带状分布；在寒暖流交汇处，等温线密集，温度梯度最大；由于海流的作用，在北半球大洋西部的等温线密集，而东部则稀疏。在中国海域，海水温度总体上呈现出自北向南逐渐增高的趋势。由于太阳辐射的影响和海洋垂直环流的作用，水温在垂直方向上的分布也是比较复杂的。约从南纬45至北纬45的大洋海水的垂直结构大体上可分为两层，上层自表面至600～1000米，称为海洋中的对流层，这一层的最上部(约0～100米），直接受到大气影响，对流很旺盛，风和波浪的作用也很强烈，因此称之为表面扰动层。在扰动层中，温度很均匀，垂直梯度几乎为零，在扰动层与其下层的海水之间，温度产生一个明显的跃变，出现一个对流层，然后随深度的增加水温迅速减小，温度的垂直梯度很大，并且，在低纬度和中纬度区域，又会存在一个温暖的水层，散布于其下的冷水之上，在着冷水与暖水之间又形成另一个温度跃层。在对流层之下直至海底是海洋中的平流层，这一层被巨大的性质均匀的深层水和底层水所占据，温度的水平和垂直差异均很小。以上是中低温度地区的大洋水温垂直分布情况，而且仅是基本规律。在沿岸和近海，情况则要复杂得多。同样是太阳辐射的作用以及气象的原因，近海的水温则呈现出随时间的复杂的周期变化，而且有非正规的变化和多年变化。我国沿海，由于海区冬夏气候条件差异悬殊，海水的总体分布基本上具备冬夏两种类型。冬季，整个海区受极地大陆气团控制，强劲的偏北风连续吹刮在海上,使海水冷却，蒸发旺盛，涡动混合及对流混合均很强烈，使得许多浅水海区自海面至海底温度均匀一致，这种情况即所谓的同系性成层状态。在深水区域也可形成75～150米深的均匀水层，鉴于水深、纬度以及深入大陆的程度不同，水温的区域分布也有差异，大体说来，北部海区同性成层或均匀层出现早，持续时间长，而南部海区出现晚，持续时间短。冬季过后，随着太阳辐射的增强，表层水温逐渐上升，同性成层或均匀层消失，开始出现微弱的水温垂直梯度，随着时间的推移，梯度不断增大，直至盛夏，出现强大的温度跃层，在温跃层之上，由于风混合的结果，形成高温的上均匀层，跃层之下，由于跃层的屏障作用，使得海水在很大程度上保留着冬天时的特性，温度较低。夏季过后，海面开始降温，海水密度有所增加，对流混合开始出现，使得上均匀层厚度加大，温跃层强度减弱并下沉，出现同性成层，并逐渐过渡到冬季类型。海水温度不仅作为一个重要的海洋物理参数需要对其测量和研究，而且对海洋测深也有很大影响，因为海水温度的分布、主要是垂直分布及其这种分布随时间的变化将直接影响到声波的传播速度和路径变化，因声波的应用是探测海底几何形态的最基本手段。2海水温度观测方法①表层水温观测测定海洋表层水温一般利用海水表面温度表、电测表面温度计及其他的测温仪器，其构造与普通水银温度计基本相同，不过装在特制的圆筒内，使得温度计提出水面时仍浸在水中，避免与外界空气接触而发生变化。另一种方法，即用水桶提取海水，再用精密温度计测定水温。另外，在卫星上通常利用红外辐射温度计测量海水表面水温，在海洋浮标上一般装有自记测温仪器，从这些仪器上直接测得海水表层水温。 & H9 `8 w2 N0 a% F$ r②深层水温观测深层水温的测定，主要采用常规的颠倒温度计、深度温度计、自容式温盐深自记仪器（如STD、CTD）电子温深仪（EBT）、投弃式温深仪（XBT）等。可以直接从这些仪器上测得铅直断面上各个水层的海水温度。实际测量中，温度是以国际温标为依据，国际符号为T（热力学温度）或t（摄氏温度℃）；一般以摄氏温度表示。国际度量衡委员会在1989年9月采纳了ITS-90温标，并决定自1990年1月1日起以ITS-90温标取代1968年国际实用温标（ITS-68）。ITS-90更接近于热力学温标，对ITS-90，水的三相点仍然规定273.16K，保持不变，但在标准大气压下，水的沸点定义为99.974℃。虽然新温标对海洋温度的测量的影响很微弱，但对于盐度和海水的其他状态特性的计算产生影响。