
海洋是个“天然永动机”,永无休止地在运动。
海水运动主要有波浪、潮汐和洋流三种方式。由于成因不同,洋流本身又可分为水平方向上的表层洋流、深部洋流以及垂向上的浊流、上升流等多种形式。引起海水运动的动力包括风、引潮力、海水温度差和密度差,以及地震、火山等诸多因素。
01
表层洋流
表层洋流是在风力驱动下海水质点产生的大规模定向运动,故又称风驱洋流。
常年风向恒定的全球行星风系直接控制了全球表层洋流的总体格局,同时由于地球自转产生的科里奥利效应,导致其路径发生偏转。在北半球,它使洋流偏右,在南半球偏左,从而在各大洋中形成了有固定路径的巨大环流体系。

表层洋流分布

表层洋流理想模型

大洋寒流

大洋暖流
1.1墨西哥湾流
墨西哥湾流是全球最为壮观的北大西洋暖流。其宽度约100-150千米,一般的表层洋流的流速为50厘米/秒,而它可达200-300厘米/秒;其总流量为150X106立方米/秒,相当于全球河流总流量的120倍。一般表层洋流所及的水深为100-200米,而此湾流可下达1000米,有时甚至深及4000米。 墨西哥湾流携带着巨大的热量和水汽进入高纬地区,使得西北欧沿海国家始终处在温湿宜人的气候环境;同时它所带来的大量降水,促进了北半球冰盖的形成。

墨西哥湾流示意图

墨西哥湾流卫星图像
1.2黑潮暖流
黑潮是流经我国外海海域的一股强大暖流,因海水看似蓝若靛青,所以称为黑潮。其宽度为80千米左右,总行程6000千米。最大流速为75-250厘米/秒,可及水深1000米。 黑潮主流线区是西北太平洋海、气热量交换最强的地区之一,对于东亚大陆气候有着十分重要的影响作用,致使这里常年的气候温和,雨量充沛。如果主流线稍有摆动,就会对沿岸的气候与农业生产带来重大影响。

02
上升流
上升流通常发生在沿岸地区,是一种垂直向上逆向运动的洋流。由于受风力吹送,将表层海水推离海岸,致使海面略有下降,为达到水压的均衡,深层海水就在这里补偿上升,形成上升流。 上升流将营养物质丰富的次表层水带到表层,肥化了表层透光带,低等藻类由此勃发生长,食物链中的各类高级次生物也随之兴盛起来,因此这里常形成大型渔场。

上升流的形成

全球上升流的分布
03
深部洋流
长期来人们相信深部大洋是个黑暗而宁静的世界。上世纪30年代有人通过计算,发现各处洋底的海水间存在密度差,推测由此可导致海水间的流动。60年代以来,通过海底摄影、测流仪和浊度仪等手段在4-5千米洋底发现了海水流动的确凿证据,表明深海并不平静,存在着强大的深部洋流。
深部洋流是靠密度差异引起的。海水的密度取决于水体的盐度和温度,不受重力作用影响,无需自上而下流动,而是沿洋盆边缘流动,甚至可以向上流动。

全球深部洋流的分布
3.1大洋传送带
全球大洋存在着表层水和深层水间的大循环,犹如传送带一般。来自南部的北大西洋暖水在极地区遇冷后,比重增大向深处下沉变成深层水(图中蓝带),进而南下入太平洋与印度洋,而那里的表层水则向西流动(图中红带),绕过南非进入大西洋,从而完成一个巨大的循环。
大洋传送带是根据深部水体的年龄测定发现的。表层水与深层水大约每2000年围绕地球循环一圈。 地质历史中,大洋传送带流的变化可以引起如电影《后天》所描绘的环境巨变。


大洋传送带
3.2全球海洋系统

3.3深部海水的年龄
3000米深水的C-14年龄
海水是有年龄的, 这可以通过海水中的放射性碳14元素来测定。通过对全球同样3000米深度的海水年龄测定, 发现北大西洋最年轻, 而北太平洋最古老, 达2000岁左右, 也就是所谓的“千岁”海水。这种结果表明全球的海水在不停的交换,大洋传送带的假说是有根据的。

3000米深水的C-14年龄
END
文章来源:综合自科普中国;互联网等 。
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