海面蒸發是海面的水變成水汽而進入大氣的過程。
基本介紹
- 中文名：海面蒸發
- 外文名：haimianzhengfa
- 類別：蒸發
- 地點：海面
- 成因：太陽活動
- 屬性：海洋科學術語
簡介,參考書目,
簡介
海面的水變成水汽而進入大氣的過程。海水蒸發時從海洋吸收了熱量，而大氣則獲得了海洋所損失的這部分熱量。因此，海面蒸發不僅是海洋和大氣之間進行水分交換和熱交換的重要手段,而且是決定海-氣界面的水分、熱量和鹽度的平衡的主要因素。因此，了解海面的蒸發，有助於闡明海水的含鹽量和洋流的關係，揭示海上氣團變性和大氣環流等現象的內在規律。
海水的蒸發，與空氣中水汽的飽和程度有關。在連線水面的空氣中，只要水汽未達飽和狀態，海水就不斷蒸發。由於飽和水汽壓隨溫度的升高而迅速增大，因此，氣溫愈高，空氣愈能容納更多的水汽。已經被水汽飽和了的空氣，當它流經較暖的海面時，因接觸海水而升溫，就處於不飽和的狀態，有利於海水的蒸發；相反，當暖空氣流經冷水面時，遇冷而呈過飽和狀態，其中一部分水汽便凝結而形成霧，不利於海水的蒸發。從年平均的情況來看，海面的蒸發量大大超過了凝結量。
海面蒸發量的確定，大體上可分為四個方面：
① 套用船舶蒸發皿和蒸發計測量。因儀器受船體的影響，皿中的水面結構和周圍的條件與實際的海況很不相同，所得的蒸發量缺乏代表性。
② 根據氣象觀測尋求經驗關係。獲得了蒸發率和氣象要素的經驗關係。例如：
海水的蒸發，與空氣中水汽的飽和程度有關。在連線水面的空氣中，只要水汽未達飽和狀態，海水就不斷蒸發。由於飽和水汽壓隨溫度的升高而迅速增大，因此，氣溫愈高，空氣愈能容納更多的水汽。已經被水汽飽和了的空氣，當它流經較暖的海面時，因接觸海水而升溫，就處於不飽和的狀態，有利於海水的蒸發；相反，當暖空氣流經冷水面時，遇冷而呈過飽和狀態，其中一部分水汽便凝結而形成霧，不利於海水的蒸發。從年平均的情況來看，海面的蒸發量大大超過了凝結量。
海面蒸發量的確定，大體上可分為四個方面：
① 套用船舶蒸發皿和蒸發計測量。因儀器受船體的影響，皿中的水面結構和周圍的條件與實際的海況很不相同，所得的蒸發量缺乏代表性。
② 根據氣象觀測尋求經驗關係。獲得了蒸發率和氣象要素的經驗關係。例如：
E=Ka(ew-ea)va(mm/a)
式中E是海面蒸發率，經驗常數Ka=0.142，ea表示距水面 6米處的空氣中的實測水汽壓（毫巴），ew表示氣溫相應於海面水溫的飽和水汽壓（毫巴）,va為海面的風速（米/秒）。上式表明，海面蒸發率決定於海-氣的水汽壓差和風速。
③ 藉助於水汽湍流擴散理論。1936年，H.U.斯韋爾德魯普首先套用大氣湍流擴散理論求得海面蒸發率的表達式。1939年，C.W.索恩思韋特和B.霍爾茲曼根據海面以上兩個高度的濕度差和風速計算蒸發率，誤差較大。1940年，R.B.蒙哥馬利考慮到海浪的影響，把近海面氣層分為 3個副層：底層為層流層，風速隨高度作線性變化；中層為過渡層，風速具有光滑面對數廓線形式；上層為湍流層，風速具有充分粗糙面對數廓線形式。這樣做對考慮近海面層氣動量的輸送可能是合理的，但用來討論水汽輸送則不盡適宜。因為動量在輸送過程中有一部分被消耗在海浪的產生和破碎上，而水汽輸送則無此類損失。根據近海面氣層的特徵，可把海面蒸發率寫成下列的一般表達式:
式中D和KE分別是水汽的分子擴散係數和渦動擴散係數；q和qs分別是比濕和水面的飽和比濕。
④ 從海面的熱量平衡來分析。即從氣候學的觀點，根據海面的熱量平衡方程估算海面蒸發量。一般結果表明，世界大洋的年蒸發量按氣候帶分布：在赤道海區因空氣的濕度高和海風較弱，蒸發量最小；在熱帶地區的暖海面上，有較乾燥的空氣的平流，蒸發量最大；在較高緯度地區因溫度低，飽和水汽壓小，空氣容納水汽的能力低，故緯度愈高蒸發量愈小。世界大洋的平均年蒸發量為 1米。此外，大洋西側的蒸發量高於大洋東側，在洋流中的暖流輸運區顯得更加突出，例如灣流區的平均年蒸發量最高達 3米，黑潮區為 2.3米，東澳大利亞暖流、厄加勒斯暖流和巴西暖流等海域次之。根據1977年中國科學院海洋研究所和地理研究所對渤海、黃海和東海的熱平衡所作的分析和計算，這些海區的年平均蒸發量絕大部分大於 1.25米/年，並呈現從東南向西北降低的趨勢（見圖）。 由於海-氣溫度差、 濕度差和風速等因素都有季節性的變化，蒸發量也有季節性的變化，並以中緯度大洋西側最為明顯。暖季海面蒸發量偏低，冷季則偏高。中國沿海也是如此。
③ 藉助於水汽湍流擴散理論。1936年，H.U.斯韋爾德魯普首先套用大氣湍流擴散理論求得海面蒸發率的表達式。1939年，C.W.索恩思韋特和B.霍爾茲曼根據海面以上兩個高度的濕度差和風速計算蒸發率，誤差較大。1940年，R.B.蒙哥馬利考慮到海浪的影響，把近海面氣層分為 3個副層：底層為層流層，風速隨高度作線性變化；中層為過渡層，風速具有光滑面對數廓線形式；上層為湍流層，風速具有充分粗糙面對數廓線形式。這樣做對考慮近海面層氣動量的輸送可能是合理的，但用來討論水汽輸送則不盡適宜。因為動量在輸送過程中有一部分被消耗在海浪的產生和破碎上，而水汽輸送則無此類損失。根據近海面氣層的特徵，可把海面蒸發率寫成下列的一般表達式:
式中D和KE分別是水汽的分子擴散係數和渦動擴散係數；q和qs分別是比濕和水面的飽和比濕。
④ 從海面的熱量平衡來分析。即從氣候學的觀點，根據海面的熱量平衡方程估算海面蒸發量。一般結果表明，世界大洋的年蒸發量按氣候帶分布：在赤道海區因空氣的濕度高和海風較弱，蒸發量最小；在熱帶地區的暖海面上，有較乾燥的空氣的平流，蒸發量最大；在較高緯度地區因溫度低，飽和水汽壓小，空氣容納水汽的能力低，故緯度愈高蒸發量愈小。世界大洋的平均年蒸發量為 1米。此外，大洋西側的蒸發量高於大洋東側，在洋流中的暖流輸運區顯得更加突出，例如灣流區的平均年蒸發量最高達 3米，黑潮區為 2.3米，東澳大利亞暖流、厄加勒斯暖流和巴西暖流等海域次之。根據1977年中國科學院海洋研究所和地理研究所對渤海、黃海和東海的熱平衡所作的分析和計算，這些海區的年平均蒸發量絕大部分大於 1.25米/年，並呈現從東南向西北降低的趨勢（見圖）。 由於海-氣溫度差、 濕度差和風速等因素都有季節性的變化，蒸發量也有季節性的變化，並以中緯度大洋西側最為明顯。暖季海面蒸發量偏低，冷季則偏高。中國沿海也是如此。
參考書目
A.Defant,PhysicalOceanography,Pergamon Press，Oxford，1961.
