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大洋环流

在海面风力和热盐等的作用下,海水从某海域向另一海域流动而形成的首尾相接的独立环流系统或流旋。从大洋表面环流和行星风系分布图(见图),可见大洋表面的环流与风力的分布有密切的关系。大洋环流除水平环流外,还有铅直环流,即升降流。

图大洋表面环流

在赤道南北的低纬度海域,由于东南信风和东北信风的作用,形成了自东向西的南赤道流和北赤道流,它们遇到大洋的西海岸后,堆积而抬升西边的水位(每100公里可升高4厘米)。南赤道流和北赤道流的主要支流,在西岸海域分别向南和向北流去,两股小支流则分别向北和向南流动,在赤道附近汇合,使水位抬升,从而在南北两个赤道流之间形成了自西向东的赤道逆流。在北半球的中纬度海区里,被海上盛行的西风驱动着的海水,自西向东流动,形成了北大西洋流和北太平洋流,它们遇到海洋的东岸,也各自分成向南和向北的两个支流。在南半球的中纬度海区里,由于西风盛行,加上此海域自西向东无海岸阻挡,而形成绕地球一周的南极环极流。在南半球的高纬度海区,由于东风的吹刮,驱使海水向西流去,这便是极地东风流,它向西遇到大陆后便折向北。所有这些海流,在大洋中构成了一个个环流系统。这些大洋环流的海水状态不同,盐度和温度都高低不一:在低纬度海区,有水温高的热带环流;在中纬度海区则有水温高、盐度大的温水环流系统,也叫亚热带环流;在高纬度海区形成了水温低的亚寒带环流。

在温水环流和寒水环流交界的海区,由于海水的温度和盐度有显著的差别,形成了海水的性质迥然不同的不连续面,在它和海面相交处,形成了辐合带极锋线。此外,还有亚热带辐合带和赤道逆流界线,它们是由方向相反的两支海流相遇而形成的,但由于它们都位于温水环流系统里,故不连续线(面)两边的温度差和盐度差,不十分显著。

太平洋和大西洋里的环流是极其类似的,只是海流的具体位置、名称、范围及其速度不同而已。印度洋由于季风强劲,其夏季环流不同于冬季环流。

在太平洋和大西洋里,北赤道流和南赤道流并不和地理赤道对称,而几乎和热赤道对称,热赤道稍偏于地理赤道之北。位于南赤道流和北赤道流之间的海流是赤道逆流。北赤道流和赤道逆流位于北半球,即使是南赤道流,其一小部分也处在赤道之北。在印度洋里,由于北方大陆的限制,加上强劲的季风的影响,使北赤道流发展不明显,且流向作周期性的往复变化,其赤道逆流和南赤道流全部位于南半球。

大洋深层环流

地处辐合带的海水,因辐合而下沉;位于极地海洋中的海水,因表层冷却而下沉,在不同深度处又会重新变成水平流动:中层流、深层流和底层流。大洋深处的流速一向被认为是很缓慢的,但随着深海观测技术的发展,发现即使在海洋深处(甚至5000米深处),流速仍可达到10厘米/秒以上。

大洋环流的作用

来自赤道附近温暖海区的北赤道流抵达大洋西岸时,大部分折向北流,成为沿西岸的强劲的暖流,这股暖流,在大西洋叫湾流,在太平洋则称为黑潮。北半球从赤道海域得到的热量,有一半以上是靠它们输送的。湾流的最大流速可达 200~300厘米/秒,流量可达108米3/秒。黑潮流速最大时可达 200厘米/秒,流量可达5×107米3/秒。如此大量的暖水北运,将对北部沿岸流域的气候发生巨大影响。 例如处于北纬55°~70°的加拿大东岸,年平均气温为-10°~0°C,而在欧洲西部海岸,年平均气温则高达0~10°C。另外,暖流区域是大气的温暖的下垫面,加上蒸发较强,空气潮湿而不稳定,所以雨量充沛,使流域沿岸的农作物得益很大。

湾潮和黑潮向北流到较高纬度处,除了折向东方流入盛行西风带所生的北大西洋流和北太平洋流之外,还在那里遇到向南流动的拉布拉多寒流和亲潮,形成大洋西北部的辐合带,发生海水强烈的铅直交换混合,有利于浮游生物繁殖,对鱼群栖息特别有利,形成著名的渔场。

当北大西洋流和北太平洋流自西向东流到东岸,而后从较寒冷的海域折向南方流入较低纬度处,形成较大的寒流,即加那利海流和加利福尼亚海流。而在南半球对应于北大西洋流和北太平洋流的,却是贯通了大洋的南极环极流。分别对应于上述两支寒流的,将是本给拉海流和秘鲁海流。当这些寒流流向赤道进入信风带时,表层海水将因风的作用而离岸远去,这时,下层富有营养盐的海水将不断上升,浮游生物丰富,鱼虾群集,形成了世界闻名的渔场。这些寒流区域,由于处在冷下垫面上的大气特别稳定,空气中的水汽得不到相应的补充,湿度减小,成为世界上降雨量最少的区域。

参考书目
    景振华著:《海流原理》,科学出版社,北京,1966。