什麼是大洋環流

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在海面風力和熱鹽等的作用下,海水從某海域向另一海域流動而形成的首尾相接的獨立環流系統或流旋。從大洋表面環流和行星風系分佈圖(見圖),可見大洋表面的環流與風力的分佈有密切的關係。大洋環流除水平環流外,還有鉛直環流,即升降流。

什麼是大洋環流

大洋表面環流

在赤道南北的低緯度海域,由於東南信風和東北信風的作用,形成了自東向西的南赤道流和北赤道流,它們遇到大洋的西海岸後,堆積而擡升西邊的水位(每100公里可升高4釐米)。南赤道流和北赤道流的主要支流,在西岸海域分別向南和向北流去,兩股小支流則分別向北和向南流動,在赤道附近匯合,使水位擡升,從而在南北兩個赤道流之間形成了自西向東的赤道逆流。在北半球的中緯度海區裏,被海上盛行的西風驅動着的海水,自西向東流動,形成了北大西洋流和北太平洋流,它們遇到海洋的東岸,也各自分成向南和向北的兩個支流。在南半球的中緯度海區裏,由於西風盛行,加上此海域自西向東無海岸阻擋,而形成繞地球一週的南極環極流。在南半球的高緯度海區,由於東風的吹刮,驅使海水向西流去,這便是極地東風流,它向西遇到大陸後便折向北。所有這些海流,在大洋中構成了一個個環流系統。這些大洋環流的海水狀態不同,鹽度和溫度都高低不一:在低緯度海區,有水溫高的熱帶環流;在中緯度海區則有水溫高、鹽度大的溫水環流系統,也叫亞熱帶環流;在高緯度海區形成了水溫低的亞寒帶環流。

在溫水環流和寒水環流交界的海區,由於海水的溫度和鹽度有顯著的差別,形成了海水的性質迥然不同的不連續面,在它和海面相交處,形成了輻合帶極鋒線。此外,還有亞熱帶輻合帶和赤道逆流界線,它們是由方向相反的兩支海流相遇而形成的,但由於它們都位於溫水環流系統裏,故不連續線(面)兩邊的溫度差和鹽度差,不十分顯著。

太平洋和大西洋裏的環流是極其類似的,只是海流的具體位置、名稱、範圍及其速度不同而已。印度洋由於季風強勁,其夏季環流不同於冬季環流。

在太平洋和大西洋裏,北赤道流和南赤道流並不和地理赤道對稱,而幾乎和熱赤道對稱,熱赤道稍偏於地理赤道之北。位於南赤道流和北赤道流之間的海流是赤道逆流。北赤道流和赤道逆流位於北半球,即使是南赤道流,其一小部分也處在赤道之北。在印度洋裏,由於北方大陸的限制,加上強勁的季風的影響,使北赤道流發展不明顯,且流向作週期性的往復變化,其赤道逆流和南赤道流全部位於南半球。

大洋深層環流

地處輻合帶的海水,因輻合而下沉;位於極地海洋中的海水,因表層冷卻而下沉,在不同深度處又會重新變成水平流動:中層流、深層流和底層流。大洋深處的流速一向被認爲是很緩慢的,但隨着深海觀測技術的發展,發現即使在海洋深處(甚至5000米深處),流速仍可達到10釐米/秒以上。

大洋環流的作用

來自赤道附近溫暖海區的北赤道流抵達大洋西岸時,大部分折向北流,成爲沿西岸的強勁的暖流,這股暖流,在大西洋叫灣流,在太平洋則稱爲黑潮。北半球從赤道海域得到的熱量,有一半以上是靠它們輸送的。灣流的最大流速可達 200~300釐米/秒,流量可達108米3/秒。黑潮流速最大時可達 200釐米/秒,流量可達5×107米3/秒。如此大量的暖水北運,將對北部沿岸流域的氣候發生巨大影響。 例如處於北緯55°~70°的加拿大東岸,年平均氣溫爲-10°~0°C,而在歐洲西部海岸,年平均氣溫則高達0~10°C。另外,暖流區域是大氣的溫暖的下墊面,加上蒸發較強,空氣潮溼而不穩定,所以雨量充沛,使流域沿岸的農作物得益很大。

灣潮和黑潮向北流到較高緯度處,除了折向東方流入盛行西風帶所生的北大西洋流和北太平洋流之外,還在那裏遇到向南流動的拉布拉多寒流和親潮,形成大洋西北部的輻合帶,發生海水強烈的鉛直交換混合,有利於浮游生物繁殖,對魚羣棲息特別有利,形成著名的漁場。

當北大西洋流和北太平洋流自西向東流到東岸,而後從較寒冷的海域折向南方流入較低緯度處,形成較大的寒流,即加那利海流和加利福尼亞海流。而在南半球對應於北大西洋流和北太平洋流的,卻是貫通了大洋的南極環極流。分別對應於上述兩支寒流的,將是本給拉海流和祕魯海流。當這些寒流流向赤道進入信風帶時,表層海水將因風的作用而離岸遠去,這時,下層富有營養鹽的海水將不斷上升,浮游生物豐富,魚蝦羣集,形成了世界聞名的漁場。這些寒流區域,由於處在冷下墊面上的大氣特別穩定,空氣中的水汽得不到相應的補充,溼度減小,成爲世界上降雨量最少的區域。

參考書目

景振華著:《海流原理》,科學出版社,北京,1966。

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