斜溫層

斜溫層

斜溫層(Thermocline)是大體積流體(如水或空氣)內,一層很明顯的薄層。在這層內的溫度隨深度的變化較在這層之上或下層的溫度變化都快。海洋,湖和大氣等都存在斜溫層。

概述


斜溫層(Thermocline)是大體積流體(即,水,如海洋或湖,或空氣,如大氣)內,一但很明顯的薄層。在這層內的溫度隨深度變化較在這層之上或下層的溫度變化都快。可把斜溫層想成一層看不見的毛毯。它把上面混合層和下面安靜的深水分開。與季節,緯度和風的繞動有很大關係,斜溫層是水體發生的半永久性特徵;或它在白天/黑夜時,表面水輻射熱/冷時產生暫時對應層。影晌斜溫層的深度和厚度的因素包括季節和氣候變化,緯度和局部環境條件,如潮汐和水流等。

內容


海洋

太陽光的熱能大部被海洋表面的幾釐米吸收。白天把水加熱,晚上變冷,(熱由於輻射到空間而損失)浪把表面的水混合,並把溫度分佈到較深的水去。這樣,100米以上的溫度相對均勻;與浪的強度及水流引起的繞動有關。但在這混合層下,無論白天或黑夜循環,溫度仍保留相對穩定。深海的溫度隨深度慢慢下降。含鹽的水達到-2.3度攝氏都不結冰。因此,在表面較深處的溫度離零度不多。
斜溫層隨深度是可變的。在熱帶,它是半永恆的;但夏天在最深處。在極區斜溫層變薄或不存在。在這裡水柱從面到底都是冷的。一層海冰起如絕緣毛毯的作用。
在開闊海洋,斜溫層有負聲速梯度的特性。由於它能反射聲納和其它聲的信號,因此,斜溫層在潛艇戰中是重要的。技術上。這種效應源自由水密度突變而使聲阻抗不連續。

其它水體

在湖裡也可觀察到斜溫層,冷天導致稱為分層現象。經過夏天,密度較大的溫水浮在密度較低,較冷的水上,由一斜溫層分開,水越深,密度越大。溫層稱為湖面溫水層,而冷的稱為下層滯水帶。由於白天溫水暴露在太陽下,有一穩定系統,溫水和冷水很少混合,特別在安靜氣候。
這樣穩定的結果是,當夏天繼續,斜溫層下的水不循環到表面,斜溫層下的氧氣越來越少,而水中的有機體消耗有效的氧。冬天來臨,表面水的溫度在晚上下降,當上面的水比深水的更密時,在重力作用下,上面較密的水向下移動,引起水的擾動。這種效應在南,北極的水也發生。下面的水往上翻,它的氧較少,但營養比原在上面的高。豐富表面的營養可產生許多浮游生物,使這面積變得富饒。
當溫度繼續下降,表面的水可結冰,海洋/湖開始有冰封蓋,形成了一新的斜溫層,此時最密的水(攝氏4度)沉到底部,而較不密的水(接近冰點)上升到頂部。這新的分層一旦建立,可以維持到春天,冰融了以後;表面水溫升到攝氏4度。
斜溫層上可有波浪,引起斜溫層深度震蕩。

大氣

在較低大氣中,二個明顯區域(對流層和平流層)之間也有一典型的邊界。這一邊界顯出很不同的性能。但大氣可發生斜溫層,即晚間,地球表面變冷,產生冷,密的空氣接近地球。地球面上的空氣最冷,隨高度升高,空氣溫度升高。但隨緯度變高,溫度下降。當溫度隨高度改變;由正變負處就發生斜溫層。當太陽出來不久。這斜溫層就被破壞。