海水溫度
水的熱力學性質
水的熱力學性質決定著海水溫度狀況。水具有很大的熱容量①它比土壤大2—3倍,比岩石大5—7倍,比空氣大3000多倍。地表熱能主要來自太陽輻射。海洋面積遼闊、水量多、熱容量大,所以海水溫度變化緩慢、變化幅度很小。來自太陽輻射的能量主要儲于海洋中,它對全球氣候有著顯著的調節作用。
海水溫度的變化
這裡海水溫度指海洋表面的水溫,具有日變化與季節變化。海水溫度的日變化,在熱帶為0.5—1℃,在溫帶為0.4℃左右,在寒帶只有0.1℃,內海因受大陸影響可達2—4℃。
日變化所及深度,一般不超過30米。海水溫度季節變化,在大洋中心部分很少超過1—2℃,在熱帶與寒帶一般不超過2—3℃,溫帶海水溫度受大氣溫度變化影響較大,可達5℃左右。在洋流流經的海域,水溫季節變化可達5—10℃;
內海、邊緣海超過15°,例如我國渤海深入內陸,又處於溫帶,水溫季節變化大於20℃。季節變化所及深度,可達300—400米。這一層水溫幾乎常年不變,稱為常溫層。該層以下,海水溫度隨深度增加而降低,至3000—4000米深海,水溫大致在2—3℃或更低,無論在熱帶或寒帶,都是如此。這是因為,海水溫度在2—1℃時,海水密度最大,以至兩極冷水下沉到底部並緩慢地流向赤道,而赤道表層暖水流向兩極,以補充極地大洋底部流出的冷水。
海水溫度的分布
海水錶層溫度的水平分布,主要受地理緯度的制約。大洋表層年平均溫度,在赤道為27℃左右,南北緯30°—40°為18℃左右,兩極水域低於0℃。由於南半球海洋面積更廣,北半球大陸相對集中,以致相同緯度,北半球的海水錶層溫度比南半球高,但底層差別不大。大洋與海的表層水溫狀況有所不同。大洋中心部分不受大陸影響,表層水溫穩定,而內海、邊緣海受大陸或所在地區氣候影響顯著,表層水溫差異很大。例如,波斯灣、紅海、既處於熱帶乾燥氣候區域,又深入大陸內部,深受大陸影響,其表層水溫可達35℃,反比赤道帶海洋表層水溫高。海水溫度垂直分布相當簡單,在常溫層以下,大致深度每增加1000米,溫度降低1—2℃。
海水鹽度
海水中的主要鹽類
自然界中的水是很好的溶劑,有許多物質可以溶解於水中。海水不僅有鹹味,而且還有點苦。這是因為海水中含有大量的鹽類,鹹味來自氯化鈉,苦味來自氯化鎂,這兩者構成海水鹽類的主要部分。其次有硫酸鈣、氯化鈣等。而河水中的鹽類主要是碳酸鹽類。
海水鹽度
表層海水中溶解的鹽與純水的比率稱為海水的鹽度。通常以千分比(‰)為表示單位,即1000克海水中含有多少克鹽類。例如,1000克海水中含有各種鹽類30克,海水鹽度就是30‰。
海水鹽度的分布
世界大洋平均鹽度是35‰,海洋表面鹽度分布的基本規律是:從南北半球的回歸高壓帶(亞熱帶海域)分別向兩側的高緯度和低緯度遞減。赤道帶的氣溫雖高,但降水量大於蒸發量,所以海水鹽度低於平均值,約為34‰。副熱帶高壓帶、信風帶,或因氣流下沉、降水少、蒸發旺盛,或因風大,海水鹽度高於平均值,約為37‰。兩極區域,緯度高、氣溫低、蒸發微弱,冰雪融化對海水起淡化作用,所以海水鹽度偏低,約為32‰。大洋面積廣闊,水體連續,而且不受大陸影響,海水鹽度比較穩定。而鄰近大陸或被大陸包圍的邊緣海、內海的海水鹽度,因受大陸影響,變化很大。例如,介於亞、非之間的紅海,處於副熱帶高壓帶,氣候炎熱乾燥,蒸發特別旺盛,鹽度高達40‰。而歐洲的波羅的海則因所處的緯度偏高,氣溫低、蒸發量小,又有不少河流注入,所以海水鹽度很低,
只有5—10‰。我國長江口附近海水鹽度不超過25‰。
洋流
洋流及其形成
洋流 又稱海流。這裡所說的洋流指的是表層水平流。海洋中大規模海水沿著一定的方向、相對穩定的流速的水流,稱為洋流。暖流通常自較低緯度流向較高緯度其溫度高於流經海域水溫為暖流,在海流圖上以紅色表示;由通常自較高緯度流向較低緯度,其溫度低於流經海域的水溫為寒流,在海流圖上以藍色表示。洋流形成的主要原因如下:
1.風海流 大氣環流和行星風系的存在,成為大洋水體運動的主要動力。穩定的盛行風對海水產生摩擦和壓力,迫使海水沿著風向移動。由盛行風引起的洋流,稱為風海流或漂流。例如,南北半球的盛行西風帶,風力較強,風向穩定,形成西風漂流,其規模大、流程遠。
2.密度流 海水的溫度和鹽度不同,引起海水密度差異也可以形成洋流。例如,地中海因蒸發旺盛,鹽度高、密度大,海水面降低,而大西洋的鹽度比地中海低、密度小,水面比地中海高。於是,大西洋表面海水經由直布羅陀海峽流入地中海,地中海的海水由底部流入大西洋。這種因海水密度差異而形成的洋流,稱為密度流。
3.補償流 水是流動性的液體,它總是力圖保持在同一個水平面上。洋流既然客觀存在,當一股海水從某一海區流到另一個海區,流出海區將產生減水,流入海區將產生增水,這樣,流出海區必然由另外海區海水來補償。這種一個海區的海水流出後,由另一海區海水來補償而形成的洋流,稱為補償流。它是風海流構成的洋流系統的重要部分,並形成洋流運動循環。例如,太平洋東部赤道海水在赤道東風吹送下向西流,形成赤道流,此時,北太平洋加利福尼亞洋流和南太平洋的秘魯洋流前來補充,而赤道流則參加北太平洋和南太平洋洋流系統循環(見圖1—64)。
此外,地轉偏向力以及大陸形狀、陸地分布也參與洋流系統的形成。例如,北半球海水運動產生向右偏,南半球向左偏;大陸形狀突出,如南美洲臨大西洋海岸的突出部位,迫使大西洋赤道流產生分支,使洋流的方向發生改變。
洋流的分布
1.在熱帶與副熱帶海區,北半球形成以副熱帶為中心的大洋環流,它呈順時針方向流動。南半球相反。南半球東南信風和北半球東北信風在赤道帶形成東風,驅使赤道帶海水由東向西流,稱為赤道洋流。在太平洋,赤道流把中美洲的海水帶到菲律賓東岸,受阻後分為兩支:向南一支在赤道附近折向東流,成為赤道逆流的一部分,大部分向澳大利亞東岸流去,叫東澳大利亞暖流,再向高緯流去,加入西風漂流;向北一支,除一部分形成赤道逆流外,大部分沿亞洲邊緣島嶼流至日本島,稱日本暖流,又稱為黑潮;再向高緯流去,加入北太平洋西風漂流稱為北太平洋暖流。同樣,大西洋也自成一個大洋環流系統。北半球洋流系統中,以北太平洋暖流和墨西哥灣流、北大西洋暖流勢力最強,影響最大。
2.北半球高緯度海區,大洋環流呈反時針方向流動。例如,北太平洋西風漂流,自西向東流,至北美大陸海岸,受大陸阻擋分為南北兩支:向南一支是加利福尼亞寒流(補償流),向北一支就是阿留申暖流。而千島寒流(親潮)則由北向南流,共同形成反時針方向環流。北大西洋高緯度海
區的洋流也類似這種環流。
3.印度洋北部海區,受季風影響顯著。夏季盛行西南風,海水向東流,呈順時針方向流動;冬季盛行東北風,海水向西流,呈反時針方向流動。
4.南極大陸外圍,海面遼闊。在南緯40°以南廣大海域,終年受強勁的西風影響,形成規模巨大的西風漂流。
洋流對地理環境與漁場及航運的影響
全球性大洋環流系統,通過寒流與暖流交換,對全球熱量平衡起著巨大的作用。寒流流經的海域,低層大氣變冷,氣層穩定,降水稀少。南美洲秘魯海岸的阿塔卡馬沙漠、澳大利亞西岸荒漠的形成都與寒流有重要關係;暖流流經的海域,低層大氣變暖,氣層不穩定,降水增多。西歐海洋性氣候的形成,使地處北緯約69°北冰洋沿岸的摩爾曼斯克港冬季不結冰,都與北大西洋暖流起著巨大作用有關。陸地上的污染物通過河流帶到海洋,洋流運動可將污染物帶到其他海域,加速稀釋、淨化,但別的海域同時也受到一定的污染。
洋流對海洋生物分布有顯著影響。寒暖流交匯海域,浮游生物增多,為魚類提供了豐富的餌料。紐芬蘭、日本北海道附近海域成為世界著名的漁場,與寒暖流交匯有密切關係。秘魯附近海域水產也相當豐富,這同本海區上升流將海水深處磷酸鹽、矽酸鹽帶到海水上層,提供浮游生物需要,而浮游生物又為魚類提供餌料有關。
洋流既然有一定的流向與流速,根據洋流分布規律,洋流的特點,為航海業利用,順其流向而行。例如,北美西岸加利福尼亞洋流由北而南流,南美西岸秘魯洋流由南往北流。但是,同樣對航運又有不利的一面,迫使航船逆流而行。例如,由大西洋經直布羅陀海峽進入地中海是順向流;反之,是逆向流。