逍遥右脑 2014-09-08 11:54
每周推荐阅读第三辑
语文数学英语物理化学生物政治历史地理 试题海流(洋流)犹如大洋中的河流，会向某一特定的方向流动，流动的路径大致固定，惟有在陆地沿岸，会因潮汐、地形及河水的注入等影响其变化。其中，洋流是海洋中大股海水的定向流动，洋流的温度、盐度和流向在各地大致一定。洋流如按成因而分，有因风的摩擦应力而产生吹送流(drift currt)，因海水密度不均而生的密度流(density current)，因海面倾斜而生的倾斜流(slope current)，及因流体的连续性而发生的补偿流(compensation current)。其中以盛行风吹拂的吹送流最为普遍，次为密度差异而生的密度流。洋流如依本身与周围海域之温度差异而分为暖流及寒流。前者为洋流本身比周围海域高温，後者则比周围海域低温者。至於凉流则是从温带流向热热的一种寒流。
海(洋)流随其成因的不同而有不同的性质，以下一一作简述：
1.吹送流：
固定风向的风持续吹过海面，其对海面施加的摩擦力造成海水的流动。
有关吹送流的理论，直至艾克曼(Ekman)考虑流体摩擦力与地球自转偏向力後，才奠定了吹送流的理论。例如：北赤道海流就是东北信风引起的，而北太平洋海流主要是靠西风吹送所致，因此又称为「西风漂流」。
2.密度流：
因温度、盐度及所含悬浮物的不同，海洋内部的海水密度分布得很不均匀，水压的差异会导致海水的流动(就像大气气压的差异会形成风的道理一样)。像是在为陆地所环绕的海湾?，海水的盐度通常会比较高。地中海表层海水的蒸发量每秒钟约高达10万吨，所以海水盐度高达37%0(仅次於红海的41%0)，特别在清冷的冬季，沉重的表层水会下沉至海底，再向西流出直布罗陀海峡，而大西洋盐度较小的海水会从潜流出去的高盐度水上层反向流入地中海，以补充地中海流失的水量。第二次世界大战期间，德国潜艇就曾为了躲避敌方的侦察而关掉马达，再利用上、下两层反向流动的洋流，顺流进出地中海。
图片：海洋寒暖流之分布
图片：因海盐与密度效应产生的温盐环流与全球盐分传递系统。在北大西洋深海所形成的高盐分海水贯越整个大西洋，绕过非洲大陆，经过印度洋，最後北上进入太平洋之深处。这股海水在北太平洋涌升至表面，然後沿著表面寻路回到北大西洋的起始点。
温盐环流对於全球气候的影响并不亚於位於较为浅海部分地理上比较熟知的几个洋流系统。因为盐分对於气候长期变化的影响可说相当深远的。例如盐指学说(salt fingers)，salt fingers於1960年被提出来以後，一般认为这个现象对混合表层以下的海水相当重要，它可以有效混合中、深层海水中的盐分及热量。对温盐环流及全球气候有不可忽略的影响。海水因为温度及盐度的影响有明显的层化现象。接近表面的海水由於与大气接触，可受风力驱动并由机械性紊流混合海水。混合层以下的海水则主要靠温度及盐度的改变来造成海水密度变化而驱动环流，也就是所谓的温盐环流，相对於表层的风生环流，温盐环流的流动缓慢，主要沿著等密度面流动。在层化的海洋中，如果上层海水温度、盐度较高，下层海水较冷、盐度较低，则在这两层海水交界处，上层温暖的海水由於接触到下层低温的海水，温度会逐渐下降，密度逐渐提高，这些较重的海水会向下沉，像手指头一样伸入下层海水，这个现象称为『盐指』，是一种小尺度的混合作用。由於盐指的温度可以很快跟周围达到热平衡，比盐度的混合迅速，这些下沉的海水密度会继续提高，盐指也就继续往下伸展，同时也将下层海水置换到上层，达到混合两层海水的作用。盐指是海洋中非常重要的混合作用之一。海洋中小小的盐分变化也有可能影响较大尺度的环流组成，而更大一点的环流变化可能对全球的气候发生重大的影响。像是最近的一些气候学假说中就认为全球变暖将使海洋温度上升，并使更多的淡水流入海洋(如气候变暖将加快冰山的溶解速度)。而通过一些气象模型的演示，我们认为海洋表面温度的上升以及海水盐度的减小可能减缓温盐环流甚至使其完全停滞。也就有可能发生电影“後天”中的某些场景。
地球气候自脱离上一冰河期之後，在一万年前左右温度突然下降，形成一短暂的冷期，称为新仙女木(Younger Dryas)。美国哥伦比亚大学Broecker等人认为温盐环流的改变是造成此一现象的主因。他们的的看法是: 天文因素的变化使地球逐渐脱离上一个冰期( 约1万8千年前 )，北美冰河大量溶化，某种因素改变了淡水向南流入墨西哥湾的现象，反使得大量淡水向北流入北大西洋，表面海水因之变轻(因为，含盐量变小)，下沈海水量变少，温盐环流因而变弱。海表面往北洋流也连带的减弱，北传的热量减少，降低海洋调节高纬大气的功能，气温因此迅速下降。
有些科学家利用大气/海洋耦合模式去模拟温盐环流对新仙女木气候的影响他们假设二种状况，一种是有温盐环流，即在北大西洋海水下沈，另一种是无海水下沈。结果显示温盐环流不但使北大西洋气温升高，北半球平均气温也升高，但是南半球气温则下降。相反的，如果没有温盐环流，北大西洋及北半球平均气温皆将下降。他们的研究证实了Broecker等人的看法。
除了影响气候，北大西洋也具有调节大气中二氧化碳浓度的作用。这是因为，大量二氧化碳在北大西洋溶解於海水，随著海水下沈进入温盐环流，使得北大西洋成为吸收二氧化碳的主要海洋地区之一。
温盐环流的影响甚至并不只是长期的气候变化，还有短期非特定型态的天气变异因子。科罗拉多州立大学的资深飓风研究员葛瑞(William M. Gray)则相信，飓风的长周期变化可能与全球海洋环流有关，因为洋流会将热带温暖的高盐水，千里迢迢带到北大西洋。当这个温盐环流很强劲时，北大西洋会比较温暖，而且产生较多大型飓风;当环流减弱时(也许是因为北极海冰的淡水注入)，飓风的活动也随之减缓。
至於较为浅海的环流以及洋流系统主要影响并调控大陆的气候组成。在地球表面，海洋与大陆的分布直接影响气候分布的组成。在陆地局部和海洋局部地区，影响气候分布的因素主要有地形和洋流。二亿年以前，地球表面只有一个超级大陆，二亿年前左右，由於海底扩张，大陆板块开始分裂漂移，最後形成了现今的海陆分布状况：大部分陆地集中在北半球，尤其在北纬30度到60度之间，而海洋占地球总面积的71%，陆地仅占29%。海洋和大陆由於物理性质不同，在同样的辐射之下，它们的增温和冷却有著很大的差异。陆地的比热小而且是固态，对於太阳辐射变化的反应几乎是立即的，快速地增温与冷却，且无法有效率地传输热量;反之，海洋的比热大，太阳辐射的季节变化无法立即改变海水温度，此一延迟效应，使得海洋在夏天储存多馀能量，冬天时再释出。因此冬季，大陆气温低於海洋，夏季，大陆气温高於海洋。海陆分布对气候影响，在地球上形成了差别很大的大陆性气候和海洋性气候。大陆性气候的特点是变化快、变化大，因此大陆性气候的日温差、年温差数值都较大，而海洋性气候则相反。大陆性气候最高温出现在7月，最低温出现在1月，海洋性气候一般最高温出现在8月，最低温出现在2月，气温变化晚於大陆。在同一纬度，春夏的气温，陆上较高，海上较低;相反，冬秋的气温，陆上较低，海上较高。从而大陆性气候具有春温高於秋温的特点，而海洋性气候则有秋温高於春温的特点。在湿度和降水方面，海洋性气候的特徵是相对湿度较大，相对湿度年变化小，云量多、降水量多，降水的年变化小，秋冬降水较多。而大陆性气候的特色是，相对湿度较小，相对湿度的年变化大，云量少，晴天多，降水量少，降水的年变化大，夏季降水较多。
海陆对气压和风也有明显的影响，季风主要就是导因於海陆分布产生的加热不均匀。气压分布随气温分布而变化，夏季，大陆是热源，海洋为冷源，因此陆上气压低，海上气压高，导致风从海洋吹向大陆;冬季，海洋是热源，大陆为冷源，海上气压低，陆上气压高，於是风从陆上吹向海洋。此外，海陆分布也影响海洋环流，间接影响气候。例如，大约在三千年前，原来相连的南美洲与南极洲分裂漂移开，於是两者之间形成了绕南极的洋流，使原本来自热带的洋流被截断，无法继续将热能传送至南极大陆附近的海域。
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