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轻松读懂海洋(2)洋流的水平运动 精选

已有 5861 次阅读 2021-11-29 11:01 |系统分类:科普集锦

问一声海鸥,飞来飞去有何求

问一声彩云,飘来飘去多烦忧

看潮来又潮往,波涛滚滚永无休

让彩云伴海鸥,一起翩翩飞向天尽头。

一首老歌,让我想起在中国南海科考船上度过的时光。船在波涛中行进,四周茫茫大海,没有尽头。我总是想,在靠风力航行的时代,古人敢于在大海中航行,其胆识让后人何其钦佩。

在风帆时代,风与洋流是两件动力法宝。人类很久以前就发现大洋是运动的,而且海洋并非均匀一体,也存在着像陆地上河流一样的洋流,进行大规模远距离运动。而在海洋中某些地方,还存在着一些风平浪静的“危险”区域。那里长着特殊的海藻,风景如画,海水特别清澈。不过,那里没有风,没有动力,同时船还会被海面杂草所困。于是很多船,进得去,却出不来,最终被锁死在这一片区域。成为船员们谈虎色变的恐怖地区。

总的说来,人们早期关注的其实是洋流的水平运动。由于西风和信风的作用,在北半球,一般存在着大型的顺时针洋流,而在南半球存在着逆时针环流。

海水在低纬度地区被加热,向高纬流动,形成暖流。与之相反,从高纬地区流向低纬地区的洋流为寒流。一般中低纬地区大洋的西面是暖流,而东面则是寒流。在高纬度地区,情形会变得复杂些。

下面我们介绍一下最著名的几条暖流和寒流。

首先离我们最近的一条暖流是日本暖流,也叫黑潮。从名字可以得知,这条洋流颜色偏深,这与其所含物质和反射率有关。目前黑潮处于琉球的西面,在冲绳海槽内一路向北流动,为亚洲东部带来热气。在冰期,全球海平面下降100多米时,黑潮会向东移动,退出冲绳海槽。所以,我们会发现冲绳海槽里的沉积物会有规律地记录和黑潮有关的信息,比如只有在黑潮环境中才能出现的生物类型。

如果一个高速公路特别长,在不同的路段,我们会发现路名会变化。洋流也与之类似。当黑潮向北运动到达日本东侧后,开始向东偏转,然后改名为北太平洋暖流。这一股暖流在行进过程中,与北边的冷水逐渐交换冷却,到达美国西部后分为两岔,一支向南,温度相对于赤道暖流要低,所以被称之为加利福尼亚寒流。而北上的那一支相对于高纬地区的水温度偏高,则被称之为阿拉斯加暖流。可见,在北太平洋的那个大型顺时针环流的北面,存在着一个高纬度的逆时针小环流。从白令海流过来的千岛寒流,则形成这个小型环流的西边界。

千岛寒流与日本暖流在日本东侧外海相遇,这里水温适宜,海水上下搅动充分,营养物质从海底翻上来,养育了一片生机勃勃的海上乐土,形成著名的北海道渔场。这里盛产狭鳕、鲱鱼、秋刀鱼、鲑鱼、以及帝王蟹,这些海鲜肉质鲜美。

北太平洋大型顺时针环流的南边界叫做北赤道暖流,水流方向从东向西。与之对称,在赤道南边也存在一条从东向西的暖流,叫做南赤道暖流。这两道暖流浩浩荡荡平行向西前进,当到达南亚时,便会各自分叉。北赤道暖流向北流就是日本暖流,南赤道暖流向南流,是东澳大利亚暖流。我们知道,从赤道而来的暖流富含水汽,温度也高,土壤肥沃,于是东澳大利亚适宜人类居住,成为一片绿树成荫的乐土。澳大利亚的主要城市都分布在这一地区。受到这股暖流的影响,澳大利亚东部浅海珊瑚礁发育,大堡礁成为了当地著名的旅游景点。在澳大利亚西部的印度洋海域就享受不到这样的待遇。在那里有一条从南极过来的寒流,叫做西澳大利亚寒流。寒流缺乏水汽,于是澳大利亚西部地区属于干旱气候,存在着大型沙漠。

既然北赤道暖流和南赤道暖流都是从东向西流。那么二者之间狭窄的水域,水的流向也从东向西吗?

答案刚好相反。

当两股赤道暖流受到南亚阻隔后,会各自分叉,北赤道暖流向南的分支和南赤道暖流向北的分支在赤道北边一点相遇后,抬高了这里的水位,于是形成了一条奇特的从西向东流动的赤道逆流。这一点特别像贪吃蛇游戏,在夹缝中逆行。

赤道逆流到达中美洲西部地区后,使得这里的水位也抬高。而中美洲东侧则是从南向北的墨西哥暖流,把水带走,水位相对低一些。别看这一点水位差,当初在修建巴拿马运河时可是造成了不小的麻烦。

在两亿年前,地球形成了一个巨大的统一大陆,叫做盘古大陆。后来印度、澳大利亚和南美洲逐渐和澳大利亚分开,在南半球高纬度地区打开了一条重要的水路通道。在南半球西风带位置,没有陆地阻拦,海水连在一起形成了一个统一的绕南极环流。

这里有一个奇怪的现象,北半球西风带下面的洋流属于暖流,而南半球的饶南极环流则正好相反,是一股寒流。这是为什么呢?

北半球的西风漂流属于大洋西侧暖流的分支。而绕南极环流则不同,它自成体系,挨着南极洲。南极的冰盖融化,以及和南极附近的冷水常年混合,使得绕南极环流最终成为一股寒流。

这股寒流把南半球的高纬和中低纬分割开,从赤道来的暖流无法到达南极洲,这样热量就被阻隔,随着时间的推移,南极洲越来越冷,最终在距离我们3300万年前,南极洲出现了冰盖,改变了全球的气候模式。

大西洋和太平洋相比,有两个不同特点,第一个是大西洋相对窄,第二个,大西洋北部是一个大开口,和北冰洋直接相连。而太平洋则不同,在太平洋和北冰洋之间有几道防线,从南到北依次是阿留申群岛、白令海、以及白令海峡。所以,北太平洋暖流被这些防线限制,不能直接一路向北到达北冰洋。而大西洋则不同,北大西洋暖流可以沿着欧洲西海岸一路向东北方向流动,形成挪威暖流,温暖了欧洲西部地区。而同一维度的格陵兰半岛则是冰天雪地,只有很少的人居住。可想而知,挪威暖流对欧洲是何等重要。要是这股暖流减弱,该地区的热量就会减少,很快就会像格陵兰一样冰天雪地。

在南半球,南太平洋和南大西洋的洋流模式与印度洋的模式几乎一致。但是,印度洋又有其独特性。受到亚洲陆地的限制,印度洋在北半球只有很小一片面积,无法形成大型的统一洋流,但是受到海陆交互的影响,这里盛行季风。

和贯穿全球的行星风带不同,季风是一种区域风,由海陆之间的压力差引起。夏天炎热,陆地增热快,气压低,于是风会从海洋向大陆吹。冬季则相反,大陆降温快,压力大,于是风从陆地吹向海洋。

从理论上讲,在印度洋北部,季风应该指向南北。但实际情况不是这样。冬季,从印度洋吹向大陆的风是东北风,而夏季则是西南风。这里面起作用的当然还是科里奥利力。如果风吹向正南正北,船也只能沿着这个方向行驶,在东西方面就无法形成回路。好在是西南东北风,架着帆船,在冬季可以把货物从东面的亚洲运送到西亚和非洲。到了夏天,装满货物,又可以从西面返回东面,完成一次贸易循环,商人大发其财。实际情况也是如此,印度洋地区的商业贸易自古就非常发达,如果没有这种特殊的季风,该区的商业就会黯淡许多。




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