2021-10-09 19:12:09

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海洋
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海水是一种流体,永远处于不停地运动之中,海水运动使海洋中的物质、能量的循环有较高的速率。海水水体以及海洋中的各种组成物质,构成了对人类生存和发展有着重要意义的海洋环境。海水运动是海洋环境的核心内容,主要由四部分构成:海水运动形式;洋流的成因;表层洋流的分布;洋流对地理环境的影响。

基本信息

  • 中文名称

    海水运动

  • 外文名称

    The movement of the sea

  • 因素

    海风的作用和气压变化等

  • 特点

    规律的周期性

  • 主要运动形式

    波浪、潮汐、洋流

折叠 编辑本段 运动形式

折叠 波浪

波浪海水受海风的作用和气压变化等影响,促使它离开原来的平衡位置,而发生向上、向下、向前和向后方向运动。这就形成了海上的波浪。波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。

当波浪涌上岸边时,由于海水深度愈来愈浅,下层水的上下运动受到了阻碍,受物体惯性的作用,海水的波浪一浪叠一浪,越涌越多,一浪高过一浪。与此同时,随着水深的变浅,下层水的运动,所受阻力越来越大,以至于到最后,它的运动速度慢于上层的运动速度,受惯性作用,波浪最高处向前倾倒,摔到海滩上,成为飞溅的浪花。

折叠 潮汐

因月球距地球比太阳近,月球与太阳引潮力之比为11∶5,对海洋而言,月亮潮比太阳潮显著。地潮、海潮和气潮的原动力都是日、月对地球各处引力不同而引起的,三者之间互有影响。大洋底部地壳的弹性-塑性潮汐形变,会引起相应的海潮,即对海潮来说,存在着地潮效应的影响;而海潮引起的海水质量的迁移,改变着地壳所承受的负载,使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上,它作用于海面上引起其附加的振动,使海潮的变化更趋复杂。作为完整的潮汐科学,其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体,但由于海潮现象十分明显,且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切,因而习惯上将潮汐(tide)一词狭义理解为海洋潮汐。由于日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性-塑性形变,称固体潮汐,简称固体潮或地潮;海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退,称海洋潮汐,简称海潮;大气各要素(如气压场、大气风场、地球磁场等)受引潮力的作用而产生的周期性变化(如8、12、24小时)称大气潮汐,简称气潮。其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮,由月球引起的称太阴潮。

折叠 洋流

洋流又称海流,是海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外,海水沿一定途径的大规模流动。引起海流运动的因素可以是风,也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。前者表现为作用于海面的风应力,后者表现为海水中的水平压强梯度力。加上地转偏向力的作用,便造成海水既有水平流动,又有垂直流动。由于海岸和海底的阻挡和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底处的表现,和在开阔海洋上有很大的差别。

大洋上的结冰、融冰、降水和蒸发等热盐效应,造成海水密度在大范围海面分布不均匀,可使极地和高纬度某些海域表层生成高密度的海水,而下沉到深层和底层。在水平压强梯度力的作用下,作水平方向的流动,并可通过中层水底部向上再流到表层,这就是大洋的热盐环流。

大洋表层生成的风漂流,构成大洋表层的风生环流。其中,位于低纬度和中纬度处的北赤道流和南赤道流,在大洋的西边界处受海岸的阻挡,其主流便分别转而向北和向南流动,由于科里奥利参量随纬度的变化(β-效应)和水平湍流摩擦力的作用,形成流辐变窄、流速加大的大洋西向强化流。每年由赤道地区传输到地球的高纬地带的热量中,有一半是大洋西边界西向强化流传输的。进入大洋上层的热盐环流,在北半球由于和大洋西向强化流的方向相同,使流速增大;但在南半球则因方向相反,流速减缓,故大洋环流西向强化现象不太显著。

大洋中深度小于二三百米的表层为风漂流层,行星风系作用在海面的风应力和水平湍流应力的合力,与地转偏向力平衡后,便生成风漂流。行星风系风力的大小和方向,都随纬度变化,导致海面海水的辐合和辐散。一方面,它使海水密度重新分布而出现水平压强梯度力,当它和地转偏向力平衡时,在相当厚的水平层中形成水平方向的地转流;另一方面,在赤道地区的风漂流层底部,海水从次表层水中向上流动,或下降而流入次表层水中,形成了赤道地区的升降流。

大洋表层风生环流在南半球的中纬度和高纬度地带,由于没有大陆海岸阻挡,形成了一支环绕南极大陆连续流动的南极绕极流。

在大洋的东部和近岸海域,当风力长期地、几乎沿海岸平行地均匀吹刮时,一方面生成风漂流,发生海水的水平辐合和辐散,而出现上升流和下降流;另一方面因海水在近岸处积聚和流失而造成海面倾斜,发生水平压强梯度力而产生沿岸流,就形成沿岸的升降流。

大洋西向强化流在北半球向北(南半球向南)流动,而后折向东流,至某特定地区时,流动开始不稳定,流轴在其平均位置附近便发生波状的弯曲,出现海流弯曲(或蛇行)现象,最后形成环状流而脱离母体,生成了中央分别为来自大陆架的冷水的冷流环和来自海洋内部的暖水的暖流环。这是一类具有中等尺度的中尺度涡。此外,在大洋的其他部分,由于海流的不稳定,也能形成其他种类的中尺度涡。这些中尺度涡集中了海洋中很大一部分能量,形成了叠加在大洋气候式平均环流场之上的各种天气式涡旋,使大洋环流更加复杂。

在海洋的大陆架范围或浅海处,由于海岸和海底摩擦显著,加上潮流特别强等因素,便形成颇为复杂的大陆架环流、浅内海环流、海峡海流等浅海海流。

海流按其水温低于或高于所流经的海域的水温,可分为寒流和暖流两种,前者来自水温低处,后者来自水温高处。表层海流的水平流速从几厘米/秒到300厘米/秒,深处的水平流速则在10厘米/秒以下。垂直流速很小,从几厘米/天到几十厘米/时。海流以流去的方向作为流向,恰和风向的定义相反。

折叠 重要意义

海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程,以及海洋上空的气候和天气的形成及变化,都有影响和制约的作用,故了解和掌握海流的规律、大尺度海-气相互作用和长时期的气候变化,对渔业、航运、排污和军事等都有重要意义。

折叠 编辑本段 洋流成因

按照洋流形成原因,可以分为三类:

折叠 风海流

大气运动和近地面风带,是海洋水体运动的主要动力。盛行风吹拂海面,推动海洋水随风漂流,并使上层海水带动下层海水,形成规模很大的洋流,叫做风海流。例如北赤道暖流A在东北信风作用下,海水由东北向西南方面流动,这作水平运动过程中受地转偏向力影响,最终偏转成东向西流动的赤道暖流。

折叠 密度流

由于各海域海水的温度、盐度不同,引起海水密度的差异,导致海水的流动,叫做密度流。

密度流不只分布在直布罗陀海峡一处,再比如,(曼德海峡)红海与印度洋,红海与地中海,波罗的海与北海,地中海与黑海。印度洋表层海水流向红海,红海底部海水流向印度洋。

密度流分布规律:在封闭海区与开阔海洋之间的海峡,密度流的分布一般都很明显。

密度流的典型例子是连接地中海与大西洋之间的直布罗陀海峡,地中海地区是地中海气候,夏季炎热干燥,冬季温和湿润,地中海蒸发量大,地中海海水盐度较高,而大西洋的海水密度大,水面降低,盐度比地中海低,密度较小,水面比地中海高。因此,大西洋水面较高,地中海水面较低,大西洋表层海水会经直布罗陀海峡流入地中海,而地中海底层海水会从海峡底层流入大西洋。二战中,德军潜水艇出入直布罗陀海峡正是利用这一原理,关闭了发动机,避开了英军的监听,绕到英军背后,从而偷袭英军得手。

折叠 补偿流

由风力和密度差异所形成的洋流,使海水流出的海区海水减少,由于海水连续性要求,补偿流失,相邻海区的海水便会流来补充,这样形成的洋流叫做补偿流。补偿流形成与风海流,密度流紧密联系。可分水平补偿流,另一种是垂直补偿流。后者亦称升降流,包括上升流和下降流。

垂直补偿流主要发生在沿岸地区,在海岸附近,海水受风力作用发生运动,受离岸风或迎岸风的影响。

受离岸风影响。由于离岸风吹送,表层海水离岸而去,导致邻近海区海水流速来补偿海水缺失,下层海水也上升到海面,来补偿流去的海水,形成上升流(低纬信风带大陆两岸)寒流。当表层海水遇到海岸或岛屿阻挡时,海水聚集在水平方向上发生分流,在垂直方向上产生下降流。

影响:上升流能把底层的营养盐类物质带到表层,使浮游生物大量生长,为鱼类提供饵料,因此,上升流海区往往形成重要的渔场,比如秘鲁渔场得益于秘鲁寒流(上升补偿流)。

世界海洋上还有其他海区也分布着上升补偿流,如加利福利亚寒流、本格拉寒流、加那利寒流。

折叠 其它

洋流的形成除了受上面这些因素影响外,还受到陆地形状和地转偏向力影响,陆地形状和地转偏向力会迫使洋流在运动过程中,洋流的流动方向发生改变。洋流形成是受多种因素综合作用的结果,这使洋流的分布很复杂,但也是有一定规律的。

折叠 编辑本段 洋流分布

各大洋洋流的分布和流动的方向虽然很复杂,但还是有规律可循的。

(1)在赤道至南北纬40°或60°之间,形成一低纬度环流,其流向在北半球呈顺时针方向,南半球成逆时针方向。每个环流的西部都是暖流,东部都是属于寒流。

(2)在北纬40°或60°以北形成一高纬环流。其环流方向为逆时针方向,环流西部为寒流,东部为暖流。

(3)赤道以北的北印度洋,因位于北回归线以南属季风洋流。冬季吹东北季风,表层海水向西流,洋流呈反时针方向流动;夏季吹西南季风,表层海水向东流,洋流呈顺时针方向流动。

(4)东西方向流动的洋流,除南半球的西风漂流外,都具暖流性质。洋流对大陆沿岸气候有很大影响,寒流经过的地区对气候有降温、减湿的影响;而暖流则对沿途气候有增温、增湿的作用。

折叠 编辑本段 地理环境影响

概述

全球的大洋环流,对高、低纬度间的热量输送和交换、调节全球的热量分布有重要意义。洋流对流经海区的沿岸气候、海洋生物分布和渔业生产,航海等都有影响,对人类文明进程和社会生活有着重要的贡献。

对气候的影响

暖流对流经沿岸地区的气候起增温、增湿的作用。例如:西欧海洋性气候的形成受北大西洋暖流的影响。寒流对流经沿岸地区的气候起降温、减湿的作用。例如:沿岸寒流对澳大利亚西海岸、秘鲁太平洋沿岸荒漠环境的形成有一定的作用。如果洋流的异常,就会使全球的大气环流发生异常,从而影响到气候。如:厄尔尼诺现象。

解释厄尔尼诺现象

在全球范围、正常的情况下,在太平洋东部,受洋流和信风的影响,东部海区的海水随南赤道暖流向

西北流动,大洋东部有上升流补偿,表现为东部海区的水温低,西部的水温高。而当厄尔尼诺发生时,由于大洋东岸、秘鲁沿岸温度升高,致使秘鲁沿岸冷水上翻停止,上升流消失,使大气环流异常,降水发生变化。如1982-1983年的厄尔尼诺,使赤道东太平洋沿岸秘鲁的降水骤增,洪水泛滥;太平洋西侧的澳大利亚、印尼等地持续干旱,并引发森林大火,整个非洲更是干旱异常;我国也受其影响。如1998年我国长江流域发生的特大洪涝灾害的自然原因之一就是受到了厄尔尼诺的影响。

对于厄尔尼诺,我们还没有完全掌握其活动规律,科学家们也在积极研究之中,因此,我们应积极关注,实行国际合作,建立全球性的海洋与大气监测网,把损失降到最低。

对海洋生物分布的影响

洋流对海洋生物分布的影响主要是形成渔场,全球四大渔场分为两类:一类是分布在寒暖流交汇的地方,另一类是分布在上升补偿流的地方(秘鲁渔场)。因为寒暖流交汇处和上升流都能把营养盐类带至海洋表层。

寒、暖流交汇处,海水受到扰动,引起上下翻腾,于是把下层丰富的营养盐类带到表层,促使浮游生物大量繁殖,各种鱼类都集中到这里觅食,这就形成了渔场。世界著名的三大渔场都分布在寒、暖流交汇的海区,它们是北海道渔场(日本)、北海渔场(英国)、纽芬兰渔场(加拿大)。

对海洋污染的影响

陆地上的污染物质进入海洋之后,洋流可以把近海的污染物质携带到其他海域,使污染范围扩大。但是,随着洋流的运动,污染物质会传到其他海域,加快净化速度。如近日在西班牙海域的油轮燃料油泄漏,已使350公里的海岸受到严重污染,给当地的渔业生产和生态环境造成严重破坏。但燃油的迅速流到其它海域,也相对缓减了这一海域的污染。

对航海事业的影响

我们平常顺风、顺水走的速度要比逆风、逆水走的速度快的道理一样。航海一般选择近岸顺风、顺水。

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