Галинный поток энтропии в океан вследствие пространственной неравномерности распределения разности осадков и испарения

Построены полуэмпирические формулы для оценки галинной компоненты потока энтропии, генерированной неравномерностью пространственного распределения разности испарения и осадков и поля солености на границе океан–атмосфера. Представлены расчеты декадного (10 лет) изменения потока энтропии на меридиональном разрезе 180о в Тихом океане за период 40 лет. Использовались исходные данные с пространственным шагом 4о из Базы данных GODAS (Global Ocean Data Assimilation System). Рассматриваемый временной период – 1984–2024 гг. Акватория сепарируется на блоки с преобладанием испарения (рост солености воды в поверхностном слое) и преобладаем осадков (распреснение). Приводятся декадные изменения характеристик – потоков массы, температуры, солености для блоков. Оценка галинной компоненты потока энтропии имеет порядок –5 . 10–5 Вт/м2K. Это составляет не более 1 % от потока энтропии, генерированного потоками тепла между океаном и атмосферой. В то же время отмечается важность этой характеристики для контроля устойчивости параметров водообмена на фоне наблюдаемых климатических трендов. Расчет показывает рост разности средних поверхностных температур морской воды между акваториями с преобладанием испарения и доминированием осадков. Суммарный (за счет тепло- и массаобменов) поток энтропии растет и это благоприятная тенденция в направлении поддержания горизонтальных градиентов термогалинных параметров в климатическом масштабе.

1. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций : моногр. : пер. с англ. — М. : Мир, 1973. — 280 c.

2. Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. Теория поля и вариационные принципы : моногр. — М. : Мир, 1974. — 404 с.

3. Кильматов Т.Р. Средний поток энтропии через поверхность Мирового океана // ДАН СССР. — 1984. — Т. 275, № 4. — С. 1015–1018.

4. Кильматов Т.Р., Рудых Н.И. Поток энтропии через поверхность раздела между океаном и атмосферой как интегральный индикатор климатических изменений океана // Изв. ТИНРО. — 2025. — Т. 205, вып. 4. — С. 728–736. DOI: 10.26428/1606-9919-2025-205-728-736. EDN: MDSIMQ.

5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика : учеб. пособ. : для вузов. В 10 т. Т. 5 : Статистическая физика. Ч. 1. — 5-е изд. — М. : Физматлит, 2002. — 616 с.

6. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1 : моногр. — М. : Наука, 1973. — 536 с.

7. Bannon P.R., Najjar R.G. Heat-Engine and Entropy-Production Analyses of the World Ocean // J. Geophys. Res. Oceans. — 2018. — Vol. 123(8). — P. 8532–8547. DOI: 10.1029/2018JC014261.

8. Feistel R. Thermodynamic properties of seawater, ice and humid air: TEOS-10, before and beyond // Ocean Science. — 2018. — Vol. 14(3) — P. 471–502. DOI: 10.5194/os-14-471-2018.

9. Fofonoff N.P. Physical properties of sea water // The Sea. Ideas and observations on progress in the study of the seas, vol. 1 : Physical Oceanography. — N.Y. : Interscience (Wiley), 1962. — P. 3–30.

10. Ghill M., Lucarini V. The Physics of Climate Variability and Climate Change // Reviews of Modern Physics. — 2020. — Vol. 92, № 3. — Р. 1–77. DOI: 10.1103/RevModPhys.92.035002. EDN: YOJYTF.

11. Kanamitsu M., Ebisuzaki W., Woollen J. et al. NCEP-DOE AMIP-II Reanalysis (R-2) // Bull. Amer. Meteor. Soc. — 2002. — Vol. 83, № 11. — P. 1631–1644. DOI: 10.1175/BAMS-83-11-1631.

12. Lucarini V., Fraedrich K., Ragone F. New Results on the Thermodynamic Properties of the Climate System // J. Atmos. Sci. — 2011. — Vol. 68, № 10. — P. 2438–2458. DOI: 10.1175/2011JAS3713.1. EDN: PKIIYJ.

13. Lucarini V., Pascale S. Entropy production and coarse graining of the climate fields in a general circulation model // Climate Dynamics. — 2014. — Vol. 43. — P. 981–1000. DOI: 10.1007/s00382-014-2052-5. EDN: NLALQJ.

14. Pascale S., Gregory J.M., Ambaum M., Tailleux R. A parametric sensitivity study of entropy production and kinetic energy dissipation using the FAMOUS AOGCM // Climate Dynamics. — 2012. — Vol. 38(5). — P. 1211–1227. DOI: 10.1007/s00382-011-0996-2. EDN: PKIJBV.

15. Pascale S., Gregory J.M., Ambaum M., Tailleux R. Climate entropy budget of the HadCM3 atmosphere–ocean general circulation model and of FAMOUS, its low-resolution version // Climate Dynamics. — 2011. — Vol. 36, № 5–6. — P. 1189–1206. DOI: 10.1007/s00382-009-0718-1. EDN: OMJXAV.

16. Shimokawa S., Ozawa H. On the thermodynamics of the oceanic general circulation: entropy increase rate of an open dissipative system and its surroundings // Tellus. — 2001. — Vol. 53 A, № 2. — P. 266–277. DOI: 10.3402/tellusa.v53i2.12185.