自然地理學(xué)-冰川

自然地理學(xué)——冰川

冰川是陸地上由終年積雪積累演化而成,是具可塑性、能緩慢自行流動(dòng)得天然冰體?，F(xiàn)代冰川覆蓋得總面積達(dá)1622、75萬(wàn)km2,占陸地總面積約10、9％,其中南極和格陵蘭島面積占1465km2,我國(guó)冰川面積4、4km2,全球冰川總儲(chǔ)量為2406、4萬(wàn)km3,約占地表淡水資源總量得68、96％,其中約

99％分布在兩極地區(qū),是地球上重要得水體之一。冰川新西蘭冰川天山1號(hào)冰川

一、終年積雪和雪線

高緯和高山地區(qū),氣候寒冷,年平均氣溫常在0℃以下,因此,降落得固體降水(雪)不能在一年內(nèi)全部融化,而是長(zhǎng)年積累,這種地區(qū)一般稱(chēng)為雪原(snowfield)(或終年積雪區(qū)、萬(wàn)年積雪區(qū))。終年積雪區(qū)得下部界限,稱(chēng)為雪線(snowline)(也稱(chēng)平衡線)。雪線不是幾何學(xué)上得“線”,而是一個(gè)帶。在這個(gè)帶內(nèi),年平均固體降水量恰好等于年融化量和蒸發(fā)量。雪線以上年平均降水量超過(guò)年融化量和蒸發(fā)量,固體降水才能不斷積累,形成終年積雪;雪線以下,正好相反,不能形成終年積雪。西藏雪線雪線雪線控制著冰川得發(fā)育和分布,只有山地海拔超過(guò)該地雪線得高度,才會(huì)有固體降水得積累,才能成為終年積雪和形成冰川。雪線得高度受氣溫得支配,但降水量和地形也有影響。

首先,雪線得高度與氣溫成正比,溫度越高雪線也越高,溫度低雪線也低。一般氣溫由赤道向兩極降低。所以雪線得高度也從赤道向兩極減低。如赤道非洲雪線為5700－6000m,阿爾卑斯山為2400-3200m,挪威在1500m左右,北極圈內(nèi)則雪線已低達(dá)海平面附近。其次,雪線得高度與降水(雪)量成反比,降水(雪)量越多,雪線越低;降水(雪)量越小,雪線越高,根據(jù)緯度因素,赤道附近雪線應(yīng)是最高,事實(shí)上,雪線位置最高得地方,不在赤道附近,而在副熱帶高壓帶(如圖示)。這是因?yàn)楦睙釒Ц邏簬Ы邓?雪)量比赤道附近少造成得。再次,雪線高度也受地形影響。其影響有二個(gè)方面:一是坡度影響,陡坡上固體降水不易積存,雪線較高;緩坡或平坦地區(qū)降雪容易積聚,雪線較低。二是坡向影響,在北半球雪線在南坡比北坡高,西坡較東坡高,這是因?yàn)槟掀潞臀髌氯照蛰^強(qiáng),冰雪耗損較大,因而雪線較高。不過(guò),有些高大得山地,對(duì)氣流產(chǎn)生阻擋,而影響降水得變化,也影響了雪線得高度,如喜馬拉雅山南坡是向風(fēng)坡降水量豐沛,雪線在4000m,而北坡卻高達(dá)5800m以上。

二、冰川得形成

冰川是由積雪轉(zhuǎn)化而成得。初降得雪花為羽毛狀、片狀和多角狀得結(jié)晶體,密度只有0、085g/L;雪花落地后,先變成粒雪,再經(jīng)過(guò)成冰作用,變?yōu)槊芏冗_(dá)0、9g/L得冰川冰。由粒雪轉(zhuǎn)變?yōu)楸ū袃煞N方式:雪花雪花

在低溫干燥得環(huán)境,積雪不斷增厚得情況下,下部雪層受到上部雪層得重壓,進(jìn)行塑性變形,排出空氣,從而增大了密度,使粒雪緊密起來(lái),形成重結(jié)晶得冰川冰。在冷型成冰過(guò)程中,粒雪成冰只靠重力形成重結(jié)晶,因而所成得冰川冰密度小。氣泡多,成冰過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)。如南極大陸冰川中央,埋深2000多米,成冰需時(shí)近千年。這種依賴壓力得成冰過(guò)程稱(chēng)冷型成冰(或壓力成冰)作用。而隨著氣泡得減少,冰從白色逐步變?yōu)樘m色。(l)冷型成冰作用大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜

覆蓋地面得粒雪層,在太陽(yáng)照射下,氣溫較高接近0℃時(shí),冰雪消融活躍,部分水分子由于升華作用,附著在另外冰粒上,部分融水下滲附著于粒雪表面,經(jīng)過(guò)凍結(jié)再次結(jié)晶。這樣,冰粒體積不斷增大,在一個(gè)季節(jié)里,雪花即可轉(zhuǎn)變成粒雪冰。粒雪冰積累增厚,下部受到壓縮,排出粒間空氣,冰粒融合結(jié)晶在一起,形成少空隙、密度達(dá)0、90-0、96之間、完全透明得天藍(lán)色得冰川冰。這種依賴太陽(yáng)輻射熱力條件得成冰過(guò)程稱(chēng)暖型成冰作用。暖型成冰作用實(shí)際上是一個(gè)升華-凝華或重結(jié)晶過(guò)程。(2)暖型成冰作用

三、冰川得運(yùn)動(dòng)

通?，F(xiàn)代冰川包括積雪區(qū)和消融區(qū)兩部分。積雪區(qū)即冰川得上游部分,是冰雪積累和冰川冰得形成地區(qū),其降雪量大于消融量;消融區(qū)即冰川得下游部分,在冬季有雪和粒雪冰得堆積,夏季消融,配出冰川表面,消融量大于積雪量。冰川得運(yùn)動(dòng)取決于整個(gè)冰川得補(bǔ)給和消融得對(duì)比。冰川得年補(bǔ)給量大于年消融量時(shí),冰川厚度增加,流速增大,冰川呈前進(jìn)狀態(tài);相反,當(dāng)冰川年補(bǔ)給量小于年消融量時(shí),冰川厚度變薄,流速減慢,呈衰退狀態(tài);如果年補(bǔ)給量等于消融量時(shí),則出現(xiàn)暫時(shí)得穩(wěn)定平衡狀態(tài)。冰川得前進(jìn)、衰退和暫時(shí)得穩(wěn)定都是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行得。冰川得流動(dòng)具有如下特點(diǎn):

1、不同冰川得流動(dòng)速度是不一樣得,山岳冰川得表面流速一般是每年數(shù)十米至數(shù)百米,降水充分得喜馬拉雅山南坡諸川中,曾測(cè)得流速最快者達(dá)700—1300米/年。阿爾卑斯山降雪較多,其山谷冰川流速達(dá)80—150米/年。降雪少得地區(qū),冰層薄,冰川流速慢,如天山、昆侖山、祁連山得冰川,流速為幾十米/年。2、同一冰川不同部位,其流速也有不同,如我國(guó)祁連山得七一冰川,1958年7月16—1959年7月16日一年間,冰川兩側(cè)流動(dòng)了8米,但中間地帶流動(dòng)了16米。此外,由于冰川與冰床之間得摩擦阻力,使冰川下部流速較中部和上部慢。

3、大陸冰川比山岳冰川流動(dòng)慢(為什么？)?？傊?冰川運(yùn)動(dòng)得速度比河流緩慢得多,一般來(lái)說(shuō),冰川得流速只有河流得幾萬(wàn)分之一,是不能用肉眼覺(jué)察到得。此外,冰川運(yùn)動(dòng)得速度因受冰川部位、厚度和地形坡度影響而不同。冰川得底部和兩側(cè)因與冰床摩擦,流速較慢;冰川得中部和上部因阻力小,流速較快;冰川在雪線得部分,因厚度大,冰體溫度較高,可塑性增強(qiáng),故運(yùn)動(dòng)速度快于其他部分;在坡度影響下,冰川在陡坡流速大于緩坡。冰川得運(yùn)動(dòng)具有顯著侵蝕地面得作用和巨大得搬運(yùn)、堆積能力。四、冰川得類(lèi)型現(xiàn)代冰川由于發(fā)育條件和演化階段得不同,因而規(guī)模相差很大,類(lèi)型多種多樣。根據(jù)冰川得形態(tài)、規(guī)模和發(fā)育條件,現(xiàn)代冰川可分為兩個(gè)基本類(lèi)型:山岳冰川和大陸冰川。(一)山岳冰川山岳冰川又稱(chēng)山地冰川。它發(fā)育在中、低緯度得高山地區(qū)。其特點(diǎn)是:冰川面積小,厚度薄,受下伏地形限制,形狀與冰床起伏相適應(yīng)。根據(jù)它得形態(tài)、發(fā)育階段和地貌條件,又可進(jìn)一步分為:(l)懸冰川

它是山岳冰川中數(shù)量最多得一種。因短小得冰舌懸掛在山坡上,故稱(chēng)懸冰川;常因下端崩落而產(chǎn)生冰崩。冰體厚度陸,規(guī)模小,面積一般不超過(guò)1km2。山岳冰川懸冰川(2)冰斗冰川

是中等規(guī)模得山岳冰川,因其原地為得斗狀聚冰盆而得名。冰斗得規(guī)模,面積大得可達(dá)10km以上,小得不足1km2。冰斗口朝向山坡下方,冰體從冰斗口溢出,形成短小得冰舌。云南永寧冰川得冰斗

廬山大月山冰斗(3)山谷冰川

是山岳冰川中規(guī)模最大得一種,有長(zhǎng)大冰舌伸向山谷底部,循谷流動(dòng),像冰凍了得河流一樣,這種冰川稱(chēng)為山谷冰川。厚度可達(dá)數(shù)百米,長(zhǎng)度數(shù)公里至數(shù)十公里以上。有明顯得積雪區(qū)和消融區(qū),與之對(duì)應(yīng)得是有粒雪盆和長(zhǎng)大得冰舌。山谷冰川在流動(dòng)過(guò)程中,沿途可有分支冰川匯人,因而山谷冰川又可分為單式山谷冰川、復(fù)式山谷冰川和樹(shù)枝狀山谷冰川等。一條較大山谷冰川或多條山谷冰川流至山麓地帶,擴(kuò)展或匯合成一片寬廣冰體得,叫山麓冰川。

山谷冰川天山一號(hào)冰川(二)大陸冰川是發(fā)育在南極大陸和格陵蘭島得冰川。它得面積最廣,達(dá)1528、24萬(wàn)平方公里,約為現(xiàn)代冰川覆蓋面積得97％。其厚度達(dá)數(shù)千米,如南極大陸冰川最厚處達(dá)4267m。大陸冰川表面呈凸起得盾狀,中間厚邊緣薄。中央是積雪區(qū),邊緣為消融區(qū),冰川在自身巨大厚度所產(chǎn)生得壓力作用下,運(yùn)動(dòng)方向自中央向四周輻射。大陸冰川不受下伏地形得控制,它常淹沒(méi)規(guī)模宏大得山脈,只有極少數(shù)山峰在冰面上出露,形成冰原島山。當(dāng)冰川末端巨大冰塊注入海洋,被帶到未凍結(jié)得海域時(shí),就成為冰山。目前,地球上得冰川處于其演化過(guò)程得退化階段。它表現(xiàn)在冰川規(guī)模不斷縮小,大陸冰川向山岳冰川演化,下伏地形對(duì)冰川得控制增加,使原來(lái)相互結(jié)合得冰川系統(tǒng),開(kāi)始分離為山谷冰川、冰斗冰川和懸冰川。

南極大陸冰川五、冰川對(duì)自然地理環(huán)境得影響冰川對(duì)自然地理環(huán)境得影響是顯著得、多方面得。1、冰川是構(gòu)成兩極地區(qū)和中低緯高山地區(qū)自然地理環(huán)境得一個(gè)要素,它形成獨(dú)特得冰川地理景觀。也就是說(shuō),陸地總面積得近11％是由冰川景觀構(gòu)成得。

2、現(xiàn)代冰川得總儲(chǔ)水量,僅次于海洋。如果這些冰川全部融化,海平面將升高60余米,約占陸地面積1％得地方會(huì)被淹沒(méi)?？梢?jiàn),冰川在保持地球生態(tài)平衡方面所起得作用是重要得。

3、冰川發(fā)源于雪線以上,雪線高度是山地水熱組合得綜合反映,它是垂直帶譜中得一條重要界線,對(duì)垂直地帶得結(jié)構(gòu)有重要影響。4、目前,全世界冰川每年消融補(bǔ)給河流得總水量達(dá)3000km3,幾乎等于全世界河槽儲(chǔ)水量得1、42倍。表明冰川得積累和消融,積極參與了地球得水分循環(huán)。冰川從積累區(qū)向消融區(qū)運(yùn)動(dòng)得結(jié)果,使長(zhǎng)期處于固態(tài)得水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水。在低溫而濕潤(rùn)得年份,冰川融水受到抑制;而高溫干旱得年份,消融就加強(qiáng),從而對(duì)河川徑流起到調(diào)節(jié)作用。5、冰川是氣候和地貌得產(chǎn)物,但冰川本身反過(guò)來(lái)對(duì)氣候和地貌產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。如在同一高度,冰川表面得氣溫通常比非冰川表面得要低2℃左右,而濕度卻高得多;氣溫低、濕度大,水汽就容易飽和,有利于降水得形成,因而有冰川覆蓋得山區(qū)降水量要高于無(wú)冰川覆蓋得山區(qū)。大陸冰川對(duì)氣候影響得范圍要廣得多,如南極大陸冰川本身是一巨大“冷源”,在那里可形成穩(wěn)定得反氣旋,使南半球保持強(qiáng)勁和穩(wěn)定得極地東風(fēng)帶。作為特殊得下墊面,如果大陸冰川范圍進(jìn)一步擴(kuò)展或縮小,將會(huì)增強(qiáng)或減弱地球得反射率,進(jìn)而影響氣團(tuán)性質(zhì)和環(huán)流特征,引起氣候得變化。冰川對(duì)地貌得影響,在地貌一章中再進(jìn)行重點(diǎn)講述。

6、

冰川推進(jìn)時(shí),將毀滅它所覆蓋地區(qū)得植被,迫使動(dòng)物遷移,埋沒(méi)土壤,使上便形成過(guò)程中斷,自然地帶相應(yīng)向低緯度和低海拔地區(qū)移動(dòng)。冰川退縮時(shí),植物和動(dòng)物分布區(qū)重新分配,土壤形成過(guò)程在新得基礎(chǔ)上發(fā)展,自然地帶相應(yīng)向高緯度和高海拔地區(qū)移動(dòng)。

第六節(jié)

海

洋地球上廣大連續(xù)得咸水水體得總稱(chēng)為海洋。地球上陸地全部為海洋所分開(kāi)與包圍,所以陸地是斷開(kāi)得,沒(méi)有統(tǒng)一得世界大陸;而海洋卻是連成一片,各大洋相互溝通,它們之間得物質(zhì)和能量可以充分地進(jìn)行交流,形成統(tǒng)一得世界大洋,使海洋具有連續(xù)性、廣大性,成為地球上水圈得主體。一、海水得理化性質(zhì)(一)海水得化學(xué)性質(zhì)

海洋是地球水圈得主體,是全球水循環(huán)得主要起點(diǎn)和歸宿,也是各大陸外流區(qū)得巖石風(fēng)化產(chǎn)物最終得聚集場(chǎng)所。海水得歷史可追溯到地殼形成得初期,在漫長(zhǎng)得歲月里,由于地殼得變動(dòng)和廣泛得生物活動(dòng),改變著海水得某些化學(xué)成分。

1、海水得化學(xué)組成

海水是一種成分復(fù)雜得混合溶液。它所包含得物質(zhì)可分為三類(lèi):①溶解物質(zhì),包括各種鹽類(lèi)、有機(jī)化合物和溶解氣體;②氣泡;③固體物質(zhì),包括有機(jī)固體、無(wú)機(jī)固體和膠體顆粒。海洋總體積中,有96％－97％是水,3％－4％是溶解于水中得各種化學(xué)元素和其他物質(zhì)。

目前海水中已發(fā)現(xiàn)80多種化學(xué)元素,但其含量差別很大。主要化學(xué)元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、銳、硼、硅、氟等12種(表5、5),含量約占全部海水化學(xué)元素總量得90、8％－90、9％,因此,被稱(chēng)為海水得大量元素。其他元素在海洋中含量極少,都在1mg/L以下,稱(chēng)為海水得微量元素。海水化學(xué)元素最大特點(diǎn)之一,是上述12種主要離子濃度之間得比例幾乎不變,因此稱(chēng)為海水組成得恒定性。它對(duì)計(jì)算海水鹽度具有重要意義。溶解在海水中得元素絕大部分是以離子形式存在得。海水中主要得鹽類(lèi)含量差別很大(表5、6)。由表5、6可知,氯化物含量最高,占88、6％,其次是硫酸鹽,占10、8％。

*海水中鹽分得來(lái)源,主要來(lái)自兩個(gè)方面:一是河流從大陸帶來(lái)。河流不斷地將其所溶解得鹽類(lèi)輸送到海洋里,其成分雖與海水不同(表5、7)(海水中以氯化物為最多,河水則以碳酸鹽類(lèi)占優(yōu)勢(shì)),但是,因?yàn)樘妓猁}得溶解度小,流到海洋里以后很容易沉淀。另一方面,海洋生物大量地吸收碳酸鹽構(gòu)成骨胳等、甲殼,當(dāng)這些生物死后,它們得外殼、骨胳等就沉積在海底,這么一來(lái),使海水中得碳酸鹽大為減少。硫酸鹽得收支近于平衡,而氯化物消耗最少。由于長(zhǎng)年累月生物作用得結(jié)果,就使海水中得鹽分與河水大不相同。二是海水中得氯和鈉由巖漿活動(dòng)中分離得來(lái)。這從海洋古地理研究和從古代巖鹽得沉積、以及最古老得海洋生物進(jìn)體都可證實(shí)古海水也是咸得?？傊?這兩種來(lái)源是相輔相成得。

海水鹽度——是1000g海水中所含溶解得鹽類(lèi)物質(zhì)得總量,叫鹽度(絕對(duì)鹽度)。

世界大洋鹽度得空間分布和時(shí)間變化,主要取決于影響海水鹽度得各自然環(huán)境因素和各種過(guò)程(降水、蒸發(fā)等)。這些因素在不同自然地理區(qū)所起得作用是不同得。在低緯區(qū),降水、蒸發(fā)、洋流和海水得渦動(dòng)、對(duì)流混合起主要作用。降水大于蒸發(fā),使海水沖淡、鹽度降低;蒸發(fā)大于降水,則鹽度升高。鹽度較高得洋流流經(jīng)一海區(qū)時(shí),可使鹽度增加;反之,可使鹽度降低。在高緯區(qū),除受上述因素影響外,結(jié)冰和田冰也能影響鹽度。在大陸沿岸海區(qū),因河流得淡水注人可使鹽度降低。例如,我國(guó)長(zhǎng)江口附近,在夏季因流量增加,使海水沖淡,鹽度值可降低到11、5×10-3左右。

2、海水得鹽度世界大洋絕大部分海域表面鹽度變化在

33×10-3～

37×10-3之間。海洋表面鹽度分布規(guī)律為:①?gòu)膩啛釒Ш^(qū)向高低緯遞減,形成馬鞍形;②鹽度等值線大體與緯線平行,但寒暖流交匯處等值線密集,鹽度水平梯度增大;③大洋中得鹽度比近岸海區(qū)得鹽度高;④世界最高鹽度(＞40×10-3)在紅海,最低鹽度在波羅得海(3×10-3～

10×10-3)。

大洋表層鹽度隨時(shí)間變化得幅度很小,一般日變幅不超過(guò)0、05×10-3,年變幅不超過(guò)2×10-3。只有大河河口附近,或有大量海冰融化得海域,鹽度得年變福才比較大。

3、海水中得氣體

溶解于海水得氣體,以氧和二氧化碳較為重要。

當(dāng)海生植物茂盛,光合作用強(qiáng)烈時(shí),水中得溶解氧含量多,二氧化碳少;當(dāng)生物殘?bào)w多、植物光合作用弱時(shí),水中二氧化碳多,而氧含量少。當(dāng)水溫增高時(shí),海水中得氧含量減少;當(dāng)水溫降低時(shí),海水中得氧含量增多。海水中二氧化碳得溶解度是有限得,但海生植物能消耗相當(dāng)多得二氧化碳,而且在微堿性環(huán)境中,海水中二氧化碳還可與鈣離子結(jié)合生成碳酸鈣沉淀。這樣,大氣中得二氧化碳就可以不斷地溶于海水中,故在海洋上或海岸邊,空氣總是十分清新得,海洋是自然界“二氧化碳得巨大調(diào)節(jié)器。

(二)海水得物理性質(zhì)

海水得物理性質(zhì)主要包括溫度、密度、水色、透明度、海冰等?，F(xiàn)簡(jiǎn)述于下:

1、海水溫度

海水主要是靠吸收太陽(yáng)光能得輻射熱來(lái)增高溫度得。因此,海水溫度因時(shí)、因地而異。海面水溫得變化比陸地溫度得變化要小得多,不論日較差或年較差都很小。據(jù)觀察,海洋表面平均日較差一般不超過(guò)1℃,年較差則為l－17℃。陸地上氣溫得平均較差卻大得多,日較差最大可達(dá)50℃,年較差最大可達(dá)70-80m℃。

海水溫度由低緯向高緯減低得趨勢(shì)要較陸地緩慢得多。據(jù)觀察,海洋表面最低溫度是-2℃,最高溫度是36℃,溫度得絕對(duì)較差只有38℃。而在陸地上,溫度絕對(duì)較差可達(dá)100℃以上。世界大洋表面水溫分布具有如下規(guī)律:(l)水溫從低緯向高緯遞減,等溫線大體呈帶狀分布。(2)北半球水溫(平均為19、2℃)較南半球水溫(平均為16℃)高。(3)水溫等溫線從低緯向高緯疏密相間,低、高緯等溫線較疏,緯度40～50℃地帶等溫線較密。(4)大洋東西兩惻,水溫分布有明顯差異,在低緯區(qū),水溫西高東低;在高緯區(qū),水溫則東高西低;在緯度40～50℃地帶,等溫線西密東疏。(5)夏季大洋表面水溫普遍高于冬季,可是水溫水平梯度冬季大于夏季。世界大洋表面水溫分布具有如下規(guī)律:世界大洋水溫得垂直分布規(guī)律是:從海面向海底呈不均勻遞減得趨勢(shì);在南北緯400之間,海水可分為表層暖水對(duì)流層和深層冷水平流層(圖5、31)。

2、海水密度海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水得質(zhì)量,其單位是g/cm3,但習(xí)慣上使用得密度是指海水得比重,即是指一個(gè)大氣壓下,海水得密度與水溫在3、98℃時(shí)蒸餾水密度之比。因此在數(shù)值上密度和比重是相等得。海水得密度狀況,是決定海流運(yùn)動(dòng)得最重要因子之一。

海水得密度,是鹽度、水溫和壓力得函數(shù)。因此,海水密度可用產(chǎn)s,t,p來(lái)表示。

在現(xiàn)場(chǎng)溫度、鹽度和壓力條件下所測(cè)定得海水密度,稱(chēng)為現(xiàn)場(chǎng)密度或當(dāng)場(chǎng)密度。當(dāng)大氣壓等于零時(shí)得密度,稱(chēng)為條件密度,用s,t,0表示。

海水得密度與溫度、鹽度和壓力得關(guān)系比較復(fù)雜。凡是影響海水溫度和鹽度變化得地理因素,都影響密度變化。雖然各大洋不同季節(jié)得密度在數(shù)值上有所變化,但其分布規(guī)律大體是相同得,即大洋表面密度隨緯度得增高而增大,等密度線大致與緯線平行。赤道地區(qū)由于溫度很高,降水多,鹽度較低,因而表面海水得密度很小,約1、02300。亞熱帶海區(qū)鹽度雖然很高,但那里得溫度也很高,所以密度仍然不大,一般在1、02400左右。極地海區(qū)由于溫度很低,降水少,所以密度最大。在三大洋得南極海區(qū),密度均很大,可達(dá)1、02700以上。

因?yàn)楹Ｋ妹芏纫话愣即笥?,例如,1、01600,1、02814等,并精確到小數(shù)5位,為書(shū)寫(xiě)得方便,可將密度數(shù)值減去l再乘以100,并用s,t,p表示。即:s,t,p=(s,t,p－

1)×1000例如:s,t,p為1、02545時(shí),s,t,p為25、45在垂直方向上,海水得結(jié)構(gòu)總是穩(wěn)定得,密度向下遞增。在南北緯且已之間100m左右水層內(nèi),密度最小,并且在50米以內(nèi)垂直梯度極小,幾乎沒(méi)有變化;50-100米深度上,密度垂直梯度最大,出現(xiàn)密度得突變層(躍層)。它對(duì)聲波有折射作用,潛艇在其下面航行或停留,不易被上部偵測(cè)發(fā)現(xiàn),故有液體海底之稱(chēng)。約從1500m開(kāi)始,密度垂直梯度很小;在深層大于3000m,密度幾乎不隨深度而變化。

3、水色所謂水色,是指自海面及海水中發(fā)出于海面外得光得顏色。它并不是太陽(yáng)光線透人海水中得光得顏色,也不是日常所說(shuō)得海水得顏色。它取決于海水得光學(xué)性質(zhì)和光線得強(qiáng)弱,以及海水中懸浮質(zhì)和浮游生物得顏色,也與天空狀況和海底得底質(zhì)有關(guān)。由于水體對(duì)光有選擇吸收和散射得作用,即太陽(yáng)光線中得紅、橙、黃等長(zhǎng)光波易被水吸收而增溫,而藍(lán)、綠、青等短光波散射得最強(qiáng),故海水多呈藍(lán)、綠色。水色常用水色計(jì)測(cè)定。水色計(jì)由21種顏色組成,由深藍(lán)到黃綠直到褐色,并以號(hào)碼l－21代表水色。號(hào)碼越小,水色越高;號(hào)碼越大,水色越低。

4、海水得透明度

海水得透明度,是指海水得能見(jiàn)度。也是指海水清澈得程度。它表示水體透光得能力,但不是光線所能達(dá)到得絕對(duì)深度。它決定于光線強(qiáng)度和水中得懸浮物和浮游生物得多少。光線強(qiáng),透明度大,反之則小。水色越高,透明度越大;水色越低,透明度越小。

透明度得測(cè)定:用一個(gè)直徑30cm得白色圓盤(pán),垂直放到海水中,直到肉眼隱約可見(jiàn)圓盤(pán)為止,這時(shí)得深度,則為透明度。世界以大西洋中部得馬尾藻海透明度最大,達(dá)66、5m。我國(guó)南海為20－30m,黃海為l－2m。

5、海冰淡水得冰點(diǎn)為0℃,最大密度得溫度是4℃;而海水得冰點(diǎn)和最大密度得溫度都隨鹽度得增大而降低,但冰點(diǎn)降低較和緩。當(dāng)海水得鹽度大于24、695×10－3時(shí),最大密度得溫度低于冰點(diǎn)溫度;而鹽度小于24、695×10－3時(shí),最大密度得溫度高于冰點(diǎn)溫度;只有鹽度在24、695×10－3時(shí),海水得最大密度得溫度才與冰點(diǎn)溫度相同,為－1、332℃(圖5、32)。

海水結(jié)冰較淡水困難。因大洋表面鹽度一般均大于24、695×10－3,故冰點(diǎn)更低;當(dāng)海面水溫達(dá)到冰點(diǎn)時(shí),因密度增大形成對(duì)流,使下層溫度較高得海水上升,故較難結(jié)冰;當(dāng)整層海水達(dá)到冰點(diǎn),海水結(jié)冰時(shí),又要不斷得析出鹽分,使未結(jié)冰得海水鹽度增大,密度也增大,從而加強(qiáng)了對(duì)流和降低了冰點(diǎn),阻礙海冰得進(jìn)一步增長(zhǎng)。二、海水得運(yùn)動(dòng)

海水運(yùn)動(dòng)得形式主要是波浪、潮汐和洋流。(一)波浪

波浪就是海水質(zhì)點(diǎn)在它得平衡位置附近產(chǎn)生一種周期性得振動(dòng)運(yùn)動(dòng)和能量得傳播。

波浪運(yùn)動(dòng)只是波形得向前傳播,水質(zhì)點(diǎn)并沒(méi)有隨波前進(jìn),這就是波浪運(yùn)動(dòng)得實(shí)質(zhì)。這是由于水質(zhì)點(diǎn)同時(shí)受到動(dòng)力和復(fù)原力這兩個(gè)互相垂直得力共同作用得結(jié)果。動(dòng)力,如風(fēng)力、潮汐、地震或局部大氣壓力得變動(dòng)等,使水質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生水平位移。

復(fù)原力(物理學(xué)稱(chēng)為彈性力),如重力、水壓力和表面張力等,使水質(zhì)點(diǎn)恢復(fù)原位。

因此,水質(zhì)點(diǎn)在動(dòng)力得作用下產(chǎn)生水平位移得同時(shí),受復(fù)原力得作用有恢復(fù)原位得趨勢(shì)而產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng),這樣水質(zhì)點(diǎn)便沿著上述兩個(gè)力得合力方向運(yùn)動(dòng)得結(jié)果,便在它得平衡位置附近產(chǎn)生了一種周期性得圓周運(yùn)動(dòng)。而運(yùn)動(dòng)著得水質(zhì)點(diǎn)又將它所獲得得能量依次相傳,于是連續(xù)得“能流”就隨波前進(jìn)。故波浪只是形狀得前進(jìn),水質(zhì)點(diǎn)并沒(méi)有隨波前進(jìn)。

1、波浪要素——波浪得基本要素有:波峰、波頂、波谷、波底、波高、波長(zhǎng)、周期、波速、波向線和波峰線等

波峰是靜水面以上得波浪部分。波頂是波峰得最高點(diǎn)。波谷是靜水面以下得波浪部分。波底是波谷得最低點(diǎn)。波高h(yuǎn),是波頂與波底之間得垂直距離。波長(zhǎng),是相鄰波頂(或波底)間得水平距離。周期,是相鄰波頂(或波底)經(jīng)空間同一點(diǎn)所需要得時(shí)間。波速c,是波形移動(dòng)得速度,即。波峰線,是指垂直波浪傳播方向上各波頂?shù)眠B線。波向線,是指波動(dòng)傳播得方向。1、波浪分類(lèi)

波浪得種類(lèi)很多,這里介紹幾種主要得分類(lèi)方法:(l)按成因分類(lèi)風(fēng)浪和涌浪:在風(fēng)力得直接作用下形成得波浪,稱(chēng)為風(fēng)浪;當(dāng)風(fēng)停止,或當(dāng)波浪離開(kāi)風(fēng)區(qū)時(shí),這時(shí)得波浪便稱(chēng)為涌浪。兩者得性質(zhì)、波形、波高、波長(zhǎng)、波速等都不同。風(fēng)浪得性質(zhì)屬于強(qiáng)制波,其波形得輪廓和余擺線差別大,波峰尖陡,波谷平廣,海面凹凸不平,此起皮伏;其波高較高,波長(zhǎng)較短;波速較慢,最大僅達(dá)40－50km/h。而涌浪得性質(zhì)是屬于自由波,其波形得輪廓和余擺線較接近,波峰測(cè)滑,海面較規(guī)則,波浪呈一排排得樣子,其波高較矮,波長(zhǎng)較長(zhǎng)(可達(dá)500m至600m,甚至800m以上),波速較快,每小時(shí)能達(dá)100多km,發(fā)可以比風(fēng)速大,可利用它來(lái)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)或風(fēng)暴。

內(nèi)波:發(fā)生在海水得內(nèi)部,由兩種密度不同得海水作相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起得波動(dòng)現(xiàn)象。潮波:海水在引潮力作用下產(chǎn)生得波浪。

海嘯:由火山、地震或風(fēng)暴等引起得巨浪。(2)按水深分類(lèi)按水深相對(duì)波長(zhǎng)大小可分為深水波和淺水波。

深水波:是水深相對(duì)波長(zhǎng)很大得波。這種波動(dòng)主要集中在海面以下一個(gè)較薄得水層勺,又稱(chēng)為表面波或短波。

淺水波:是水深相對(duì)波長(zhǎng)很小得波,又稱(chēng)為長(zhǎng)波。(3)按波形得傳播性質(zhì)分類(lèi)

前進(jìn)波:波形不斷地向前傳播得波浪,稱(chēng)前進(jìn)波或進(jìn)行波。

駐波:波形不向前傳播,只是波峰和波谷在固定點(diǎn)不斷地升降交替著得波浪,稱(chēng)駐波。

3、余擺線波(正弦波)

早在1802年捷克學(xué)者格爾斯特納(Gerstner)就提出了波浪得余擺線理論。

海洋中得波浪按所及水深和水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可分深水波與淺水波。其臨界水深為H=/2(即:水深為波長(zhǎng)1/2),故余擺線理論又可分深水波和淺水波二種。(l)深水波得余擺線理論

深水波余擺線理論是從以下幾個(gè)假定條件出發(fā)得:①海是無(wú)限深廣得;②海水是由許多水質(zhì)點(diǎn)組成得,它們之間沒(méi)有內(nèi)摩擦力存在;③參加波動(dòng)得一切水質(zhì)點(diǎn)均作圓周軌跡運(yùn)動(dòng),并且當(dāng)水質(zhì)點(diǎn)作圓周軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí),在水平方向上,它們得半徑相等,在垂直方向上,則自水面以下逐漸減少,在波動(dòng)前位于同一直線上得一切水質(zhì)點(diǎn),在波動(dòng)時(shí)角速度均相等。

這樣波浪發(fā)生時(shí),水質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近運(yùn)動(dòng),水質(zhì)點(diǎn)未前進(jìn),只是波形向前傳遞,如此所形成得波形曲線是余擺線(圖5、34)。

根據(jù)深水波得余擺線理論,可得出深水波得特性:若以角度Ф來(lái)表示水質(zhì)點(diǎn)在圓周上得位置,則在水平方向上是隨著波浪推進(jìn)距離得增加,位相角Ф角逐漸變小;在垂直方向上,位相角Ф角則大小相等。水質(zhì)點(diǎn)得運(yùn)動(dòng)半徑在水平方向上則相等;在垂直方向上,則隨水深得增加而按指數(shù)規(guī)律遞減,即:

(5、32)式中:rz為z水深處水質(zhì)點(diǎn)得運(yùn)動(dòng)半徑;r0為表面水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)半徑;e為自然對(duì)數(shù)得底數(shù);為圓周率;幾為波長(zhǎng);z為水深。

而周期r和波長(zhǎng)不變,當(dāng)水深z等于波長(zhǎng)時(shí),波浪幾乎靜止,故波浪得影響深度為一個(gè)波長(zhǎng)那么深。深水波得波速c、波長(zhǎng)、周期r之間得關(guān)系為:

式中:g為重力加速度。

(2)淺水波得橢圓余擺線理論。當(dāng)水深小于1/2波長(zhǎng)時(shí),其波浪便為淺水波。當(dāng)波浪進(jìn)入淺水區(qū)以后,因受海底摩阻力得影響,波浪能量除了繼續(xù)損耗外,又引起波浪能量得重新分布,波形即發(fā)生變化。其特點(diǎn)是:波速減小,波長(zhǎng)變短,波高略增。波高得增加是波能集中較淺得水深中所致,因此,波得外形就趨于尖突。這時(shí)水質(zhì)點(diǎn)得運(yùn)動(dòng)軌跡也由圓形變?yōu)闄E圓形,這樣得波形即成為橢圓余擺線形(圖5、35)。

根據(jù)淺水波得橢圓余擺線理論,可得出淺水波得特性:淺水波中,水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得橢圓軌跡得大小,在水平方向上都相同;在垂直方向上,則自水面以下趨于偏小,但焦點(diǎn)距保持不變,在水底半短軸為零,水質(zhì)點(diǎn)在兩焦點(diǎn)之間作直線得往復(fù)運(yùn)動(dòng)。非常淺水波(水深小于等于/25)水質(zhì)點(diǎn)得運(yùn)動(dòng),只在兩焦點(diǎn)之間作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。非常淺水波得波速取決于水深而與波長(zhǎng)無(wú)關(guān),即:。

4、近岸浪及其作用

當(dāng)波浪傳入淺水區(qū)或近岸后,由于波頂運(yùn)動(dòng)速度大于波底,當(dāng)波峰部分越過(guò)波谷部分時(shí),將導(dǎo)致波浪得倒卷和破碎。這種破浪現(xiàn)象若發(fā)生在離岸較遠(yuǎn)得地區(qū),如海中得暗礁或沙洲上,稱(chēng)為破浪;若發(fā)生在海岸附近,稱(chēng)為拍岸浪(圖5、36)。

波浪可以繞過(guò)障阻進(jìn)入被島嶼、海岬或防波堤等遮蔽得水域,這種現(xiàn)象叫波浪繞射。由于越過(guò)障阻物后,波向被隱蔽得水域擴(kuò)散,所以波高將變低。當(dāng)波浪傳播方向不垂直于海岸時(shí),由于波峰線兩端受海底摩阻力影響大小不一,因而使波向發(fā)生轉(zhuǎn)折,波峰線總是平行于海岸線,稱(chēng)為波浪得折射。波浪從風(fēng)那里獲得了能量,在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中又不斷地消耗能量,推動(dòng)著波浪得產(chǎn)生、發(fā)展和消亡。波浪以其巨大得能量,不但侵蝕著海岸,而且引起泥沙得運(yùn)動(dòng)和造成沉積作用。

(二)潮汐和潮流1、潮汐及其類(lèi)型(1)概念潮汐是海水位周期性漲落得現(xiàn)象。潮汐主要在地球得低緯度海區(qū)最為顯著,因?yàn)槌毕堑厍蜃赞D(zhuǎn)及日月引力所致。一般一個(gè)太陰日有兩次漲落,白天得稱(chēng)潮,晚上得稱(chēng)汐,合稱(chēng)潮汐。在潮汐現(xiàn)象中,水位上升叫漲潮,水位下降叫落潮。漲潮至最高水位,稱(chēng)為高潮;落潮至最低水位,稱(chēng)為低潮。當(dāng)潮汐達(dá)到高潮或低潮時(shí),海面在一段時(shí)間內(nèi)既不上升,也不下降,把這種狀態(tài)分別稱(chēng)為平潮和停潮。平潮得中間時(shí)刻,叫高潮時(shí);停潮得中間時(shí)刻,稱(chēng)為低潮時(shí)。由月球上中天時(shí)刻到其后第一次高潮時(shí)得時(shí)間稱(chēng)為高潮間隙;把至低潮時(shí)得時(shí)間稱(chēng)為低潮間隙;把高潮間隙和低潮間隙統(tǒng)稱(chēng)為月潮間隙。相鄰二次高潮時(shí)或低潮時(shí)得時(shí)間間隔,稱(chēng)為潮期(潮周期)。相鄰高潮與低潮得水位差,叫潮差。潮汐類(lèi)型可分為半日潮、全日潮和混合潮三種類(lèi)型。

半日潮:在一個(gè)太陰日內(nèi),兩漲兩落彼此大致相同得潮汐。

(2)類(lèi)型全日潮:在一個(gè)太陰日內(nèi),只有一次漲落得潮汐。混合潮:可分為不規(guī)則得半日潮和不規(guī)則得全日潮。不規(guī)則得半日潮,一般在一個(gè)太陰日中,也有兩次高低潮,但潮差和潮期不等。不規(guī)得全日潮,則是在半個(gè)月中出現(xiàn)全日潮得天數(shù)不超過(guò)7天,其余天數(shù)為不規(guī)則得半日潮。

2、潮汐得成因引起海洋潮汐得內(nèi)因是海洋為一種具有自由表面、富于流動(dòng)性得廣大水體;而外因是天體得引潮力。即是說(shuō),在天體引潮力得作用下,具有自由表面而富于流動(dòng)性得廣大水體——海洋中便產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成了潮汐現(xiàn)象。天體得引力與地球繞地月公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生得慣性離心力組成得合力,叫做引潮力。它是引起潮汐得原動(dòng)力。

就地月系統(tǒng)來(lái)說(shuō),存在著兩種運(yùn)動(dòng),即地月系統(tǒng)繞其公共質(zhì)心得運(yùn)動(dòng)和地球得自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),地球表面上任一水質(zhì)點(diǎn)都受到地心引力和地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生得慣性離心力得作用。但對(duì)于地球上每一點(diǎn)來(lái)說(shuō),其大小和作用方向都是不變得,所以通常都被包括在重力概念之中,它們得作用只決定著地球得理論狀態(tài),而對(duì)潮汐現(xiàn)象沒(méi)有影響。故在引潮力分析中,可假定地球是不自轉(zhuǎn)得。慣性離心力得作用引潮力在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)都不相同。在地球上處于月球直射點(diǎn)得位置,吸引力大于慣性離心力,所漲得潮稱(chēng)為順潮;在地球上處于月球?qū)χ狐c(diǎn)得位置(下中天),則離心力大于引力,亦同時(shí)漲潮,稱(chēng)為對(duì)潮。在距直射點(diǎn)900處,則出現(xiàn)低潮。地球自轉(zhuǎn)一周,地面上任意一點(diǎn)與月球得關(guān)系都經(jīng)過(guò)不同得位置,所以對(duì)同一地點(diǎn)來(lái)說(shuō),有時(shí)漲潮,有時(shí)落潮。3、湖汐得變化(1)天文因素影響下得潮汐變化

1)潮汐得日變:可分為半日周期潮和日周期潮。①半日周期潮:當(dāng)月球赤緯為零時(shí),即月球在赤道上空,海面任一點(diǎn)都為半日潮(圖5、40)。潮汐高度從赤道向兩極遞減,并以赤道為對(duì)稱(chēng),故稱(chēng)為赤道潮(或分點(diǎn)潮)。②日周期潮:當(dāng)月球赤緯不為零時(shí),不同緯度得潮型不同:在赤道為半日潮;在赤道至中緯地區(qū)為混合潮;在高緯地區(qū)為全日潮。當(dāng)月球赤緯增大到回歸線附近時(shí),潮汐周日不等現(xiàn)象最顯著,這時(shí)得潮汐稱(chēng)為回歸潮。

半月周期潮:它是由月、日、地三者所處位置不同而產(chǎn)生得。當(dāng)朔、望日時(shí),月、日、地三個(gè)天體中心大致位于同一直線上,由于月球和太陽(yáng)得引潮力疊加,故它們所合成得引潮力在一個(gè)月內(nèi)是最大得,所漲得潮為大潮;而當(dāng)月相處于上、下弦時(shí),月、日、地三者得位置形成直角,月、日得引潮力相互抵消一部分,故這時(shí)合成得引潮力在一個(gè)月內(nèi)為最小,所得漲得潮為小潮(圖5、42)。大潮和小潮變化周期都為半個(gè)月,故稱(chēng)半月周期潮。2)潮汐得月變:可分為半月周期潮和月周期潮。月周期潮:它是由于月球繞地球旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生得。當(dāng)月球運(yùn)行到近地點(diǎn)時(shí),所漲得近地潮大,而當(dāng)月球運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí),所漲得遠(yuǎn)地潮小。近地潮較遠(yuǎn)地潮約大40％。月球繞地球轉(zhuǎn)一因?yàn)橐粋€(gè)月,故一個(gè)月內(nèi)有一大潮和一小潮,故稱(chēng)月周期潮。3)潮汐得年變和多年變;可分為年周期潮和多年周期潮。年周期潮:地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)時(shí),當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)時(shí)所漲得近日潮為大潮;而當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)所漲得遠(yuǎn)日潮為小潮。近日潮比遠(yuǎn)日潮大10％。地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)一周為一年,故形成年周期潮。

多年周期潮:月球得軌道長(zhǎng)軸方向上不斷變化,其近地點(diǎn)得變化周期為8、85年,故潮汐有8、85年長(zhǎng)周期變化。又由于黃道與白道交點(diǎn)得移動(dòng)周期為18、61年,故潮汐也有18、61年得周期變化。(2)地形對(duì)潮汐得影響

以上只考慮天文因素對(duì)潮汐得影響,實(shí)際上潮汐還要受當(dāng)?shù)刈匀坏乩項(xiàng)l件得影響。各地海水對(duì)天體引潮力得反應(yīng),視海區(qū)形態(tài)而定。

物體失去外力作用后還能自行振動(dòng),這振動(dòng)稱(chēng)為自由振動(dòng)。其振動(dòng)周期稱(chēng)為自然周期。潮汐是一種受迫振動(dòng),當(dāng)受迫振動(dòng)周期與海水本身得自然振動(dòng)周期相接近時(shí),便會(huì)產(chǎn)生共振,反應(yīng)就強(qiáng)烈,振動(dòng)就特大,否則相反。而海水振動(dòng)得自然周期與海區(qū)形態(tài)和深度有密切關(guān)系,故各海區(qū)對(duì)天體得引潮力反應(yīng)也不同。例如,在雷州半島西側(cè)得北部灣為全日潮,而東側(cè)得湛江港則為半日潮。又例如錢(qián)塘江口,由于呈喇叭形,故常出現(xiàn)涌潮。其特點(diǎn)是潮波來(lái)勢(shì)迅猛,潮端陡立,水花飛濺,潮流上涌,聲聞數(shù)十里,如萬(wàn)馬奔騰,排山倒海,異常壯觀。這一奇特景觀也叫怒潮,潮高可達(dá)6-8米,最大可達(dá)12米,前進(jìn)速度6-7米/秒,吼聲在幾十公里外都可聽(tīng)見(jiàn)。錢(qián)塘江潮水

4、潮流潮流是指海水在天體引潮力作用下所形成得周期性水平流動(dòng)。隨著漲潮而產(chǎn)生得潮流,稱(chēng)為漲潮流;隨著落潮而產(chǎn)生得潮流,稱(chēng)為落潮流。

潮流得運(yùn)動(dòng)形式,可分為回轉(zhuǎn)流和往復(fù)流。(1)回轉(zhuǎn)流

在外海和開(kāi)闊海區(qū),潮流受地轉(zhuǎn)偏向力作用而成回轉(zhuǎn)流(也叫八卦流)。回轉(zhuǎn)流得方向在北半球?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?在南半球則為逆時(shí)針?lè)较?。旋轉(zhuǎn)得次數(shù)取決于潮汐類(lèi)型,半日周期潮在一個(gè)太陰日內(nèi)測(cè)轉(zhuǎn)兩次;全日潮則回轉(zhuǎn)一次。其流速?gòu)淖畲蟮阶钚?再到相反方向得最大,再到最小,不斷往復(fù)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)(圖5、43)。(2)往復(fù)流

在海峽、河口、窄灣內(nèi),受地形影響,潮流便成了往復(fù)流。其流速?gòu)牧愕阶畲?再到零,再到相反方向得最大,再到零,這樣不斷循環(huán)(圖5、44)。其往復(fù)得次數(shù)也取決于潮汐類(lèi)型。當(dāng)半日潮時(shí),一個(gè)太陰日內(nèi),水流往復(fù)兩次;當(dāng)全日潮時(shí),一個(gè)太陰日內(nèi),水流則往復(fù)只有一次。往復(fù)流得最大流速較回轉(zhuǎn)流大,每小時(shí)可達(dá)18－22km,而回轉(zhuǎn)流一般每小時(shí)只達(dá)4－5km。實(shí)際海洋上得水流,既不是純粹得潮流,也不是純粹得海流,而是兩者合成得結(jié)果。(三)洋流

洋流是海水沿著一定方向得大規(guī)模流動(dòng),也稱(chēng)海流。

1、洋流得分類(lèi)

(1)按水溫分類(lèi)可分為暖流和寒流。暖流:若洋流帶來(lái)得海水溫度比到達(dá)海區(qū)得水溫高,這樣得洋流叫暖流。如,由低緯流向高緯得洋流屬于暖流。在洋流日中,一般用紅色箭頭表示。寒流:與暖流相反,若洋流所帶來(lái)得海水溫度比到達(dá)海區(qū)得水溫低,就叫寒流。如,由高緯流向低緯得洋流屬于寒流。一般在洋流圖中用藍(lán)色箭頭表示?？煞譃轱L(fēng)海流、密度流和補(bǔ)償流三類(lèi)。

風(fēng)海流:是海水在風(fēng)得摩擦力(切應(yīng)力)作用下形成得水平運(yùn)動(dòng)。也稱(chēng)漂流或吹流。風(fēng)力作用于海面時(shí),可產(chǎn)生對(duì)海面得正壓力和摩擦力,故風(fēng)作用于海面時(shí),可同時(shí)產(chǎn)生波浪運(yùn)動(dòng)和使海水向前運(yùn)動(dòng)得洋流。深水風(fēng)海流和淺水風(fēng)海流得特性不同。(2)按成因分類(lèi)太平洋得風(fēng)速與風(fēng)向圖1893年～1896年,海洋調(diào)查船“弗拉姆”號(hào)在北冰洋調(diào)查時(shí),發(fā)現(xiàn)漂浮在海面上得冰塊并非沿著風(fēng)吹去得方向漂流,而是偏在風(fēng)向之右20°～40°得角度,表明冰塊是隨海水流動(dòng)得。它為什么偏離風(fēng)向呢？海洋學(xué)家南森認(rèn)為,這是地球自轉(zhuǎn)引起得現(xiàn)象,并指出,海面以下得水層偏離風(fēng)向得程度應(yīng)更大些。根據(jù)南森得建議,艾克曼進(jìn)行了理論上得研究,并在1905年建立了“艾克曼漂流理論”。艾克曼假定:當(dāng)海區(qū)無(wú)限深廣;沒(méi)有發(fā)生增減水現(xiàn)象,并且海水密度可認(rèn)為是一個(gè)常量;作用在海面上得風(fēng)場(chǎng)是均勻得,時(shí)間是足夠長(zhǎng)得。在這些假定條件下,他得出深水風(fēng)海流得特性:風(fēng)海流得表層流向與風(fēng)向成450夾角,在南半球偏向風(fēng)向得左邊,在北半球偏向風(fēng)向得右邊;流向隨水深增加而與風(fēng)向得夾角越大,到達(dá)某一深度,流向與表面流流向相反,流速只有表面流流速得二十三分之一(4、3%)。這個(gè)深度之下,流速很小,可以略而不計(jì),這個(gè)深度就是風(fēng)海流得摩擦深度,也就是風(fēng)海流作用得下限,在大洋中一般為200米～300米得深度。一直到與表層流方向相反為止。這時(shí)得深度,稱(chēng)為摩擦深度。艾克曼漂流理論例如,表面流得流速若為每秒鐘50厘米,那么在這個(gè)深度上得流速只有每秒鐘2厘米。風(fēng)速愈大,表面風(fēng)海流得速度愈大,風(fēng)海流所能影響得深度范圍也就愈深。但是,在同樣風(fēng)速條件下,表面風(fēng)海流得速度及其所影響得深度,卻隨著緯度得增高而減小。例如,平均風(fēng)速為每秒7米得風(fēng),長(zhǎng)時(shí)間吹襲后,風(fēng)海流得深度在緯度5度得地方為200米左右得深處,在緯度15度得地方為100米,到45度得地方只有60米～70米了。摩擦深度(D)可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,即:式中w為風(fēng)速(m/s),

為地理緯度。風(fēng)海流得表層流境最大、表層流速(v。)可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、即:式中符號(hào)得物理意義同上。流速隨水深增加而按指數(shù)規(guī)律遞減,即:

式中。z為水深,e為自然對(duì)數(shù)得底數(shù),

為圓周率,D為摩擦深度,v。為表層流速。當(dāng)D＝z時(shí),則vz=v0e-=0、043v。＝4、3％v。,可見(jiàn)在摩擦深度處得流速很小,當(dāng)超過(guò)摩擦深度時(shí),風(fēng)海流即可認(rèn)為不存在。風(fēng)海流水體輸送方向與風(fēng)向得夾角為900,北半球偏風(fēng)向得右側(cè),南半球則偏風(fēng)向得左側(cè)。淺水風(fēng)海流得特性,是表層風(fēng)海流得流向與風(fēng)向間得偏角隨海水深度(H)與摩擦深度(D)得比值(H／D)得減小而減小。當(dāng)H＝0、1D時(shí),風(fēng)海流與風(fēng)向一致;當(dāng)H＝0、25D時(shí),風(fēng)海流流向與風(fēng)向成21、50角度;當(dāng)H=1/2D時(shí),其夾角增大到450;當(dāng)H

1/2D時(shí),風(fēng)海流流向與風(fēng)向得偏角幾乎不變(為450)。

此外,風(fēng)海流還造成岸邊得升降流。

密度流:密度流是由于海水密度差異而引起得海流。這是由于海水密度分布不均,使海區(qū)形成了壓力梯度,在壓力梯度力作用下,海水產(chǎn)生了流動(dòng)。故密度流也稱(chēng)梯度流。補(bǔ)償流:由風(fēng)力和密度差異所形成得洋流,使海水流出得海區(qū)海水減少,相鄰海區(qū)得海水便會(huì)流來(lái)補(bǔ)充,這樣形成得洋流叫做補(bǔ)償流。

綜上所述,產(chǎn)生洋流得主要原因是風(fēng)力和密度差異。實(shí)際海洋中得洋流總是由幾種原因綜合作用得結(jié)果。

2、世界大洋表層環(huán)流系統(tǒng)

大氣與海洋之間處于相互作用、相互影響、相互制約之中,大氣在海洋上獲得能量而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),大氣運(yùn)動(dòng)又驅(qū)動(dòng)著海水,這樣多次得動(dòng)量、能量和物質(zhì)交換,就控制著大氣環(huán)流和大洋環(huán)流。海面上得氣壓場(chǎng)和大氣環(huán)流決定著大洋表層環(huán)流系統(tǒng)。(世界夏季洋流分布圖)

從世界大洋表層洋流分布圖中,可得出世界大洋表層環(huán)流結(jié)構(gòu)得特點(diǎn):以南北回歸線高壓帶為中心形成反氣旋型大洋環(huán)流;以北半球中高緯海上低壓區(qū)為中心,形成氣旋型大洋環(huán)流;南半球中高緯海區(qū)沒(méi)有氣旋型大洋環(huán)流,而被西風(fēng)漂流所代替;在南極大陸周?chē)纬衫@極環(huán)流(自東向西流);北印度洋海區(qū),由于季風(fēng)得影響,洋流具有明顯得季節(jié)變化,冬季呈反時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng),夏季呈順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。反氣旋型大洋環(huán)流:在信風(fēng)(東北信風(fēng)和東南信風(fēng))作用下,海水從東向西流動(dòng),形成赤道流(北赤道流和南赤道流)。遇大陸后分為兩支:一支向低緯流得在赤道附近則從西向東流形成逆赤道流。另一支向高緯流去,到緯度40°－50°時(shí)遇酉風(fēng),在西風(fēng)作用下,海水從西向東流,形成西風(fēng)漂流。遇陸地后分兩支。其中一支向低緯流去,接上赤道流,這便完成了反氣旋型大洋環(huán)流。反氣旋型大洋環(huán)流在北半球呈順針?lè)较蛄?在南半球則呈逆時(shí)針?lè)较蛄?。氣旋型大洋環(huán)流:分布在北緯45°－70°之間。在西風(fēng)漂流通陸后分兩支,向高緯流去得,到高緯區(qū),由于極地東風(fēng)得作用,海水又沿西海岸向低緯流,到北緯40°—50°進(jìn)入西風(fēng)帶,轉(zhuǎn)為西風(fēng)漂流,這樣便完成了氣旋型大洋環(huán)流。

南極繞極環(huán)流:在南極海區(qū),在極地東風(fēng)得作用下,形成自東向西流得繞極環(huán)流。

北印度洋季風(fēng)漂流:北印度洋海區(qū)在冬、夏季風(fēng)作用下形成季風(fēng)漂流。冬季,北印度洋盛行東北季風(fēng),形成東北季風(fēng)漂流,海水從孟加拉灣出發(fā),沿海岸向西流,并順海岸向南流,在赤道附近折而向東流。遇陸地分兩支:向北流得一支流入孟加拉灣,便形成逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)得冬季環(huán)流。夏季,北印度洋盛吹西南季風(fēng),南赤道流向西流去,遇陸地,分兩支。其中向北流得,在西南風(fēng)作用下,沿海岸流,一直流進(jìn)孟加拉灣,再順海岸向南流接上南赤道流,這便完成了夏季環(huán)流,呈順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。南半球中高緯西風(fēng)漂流:由于南半球中高緯海區(qū)三大洋連成一片,故海水從西向東流,形成環(huán)球得西風(fēng)漂流。它由于受南極冰蓋得影響,水溫較低,形成寒流性質(zhì)得洋流。

3、洋流得作用

a、對(duì)氣候得影響

洋流對(duì)高低緯度之間熱能得輸送和交換,對(duì)全球得熱量平衡,有重大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì),從低緯地區(qū)輸送到高緯地區(qū)得熱量,約有一半是由洋流完成得。

一般來(lái)說(shuō),暖流流經(jīng)得地區(qū),氣溫增高,降水機(jī)會(huì)多;寒流流經(jīng)得地區(qū),氣溫降低,降水得機(jī)會(huì)極少。如大西洋西岸受灣流影響,使高緯地區(qū)得西北歐氣候終年溫和多雨,冬季最冷月均溫比同緯度高16－20℃,呈現(xiàn)森林景觀;而同緯度得北美洲東海岸,由于受拉布拉多寒流影響,一年冰凍期達(dá)9個(gè)月,出現(xiàn)凍原景觀。在寒流和暖流相遇得地區(qū),由于溫度不同得空氣混合冷卻,常常是多霧地區(qū);在寒暖流分歧得大陸西岸,出現(xiàn)地中海式得氣候。

海洋中得浮游生物隨著洋流漂流,暖流和寒流相遇,有機(jī)物質(zhì)十分豐富。因?yàn)楹鹘粎R,把熱帶和寒帶得浮游生物混合在一起,使海水中有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量增加,吸引著大批魚(yú)群向這里集中尋餌,形成大漁場(chǎng)。b、對(duì)海洋生物分布得影響陸地上排放到海洋中得污染物質(zhì),可以被洋流擴(kuò)散到別得海域,雖使污染范圍擴(kuò)大,但也能加快污染物凈化得速度。c、對(duì)海洋污染得影響:d、對(duì)航海事業(yè)得影響

在這方面得影響是顯而易見(jiàn)得。正如我們平常順風(fēng)、順?biāo)叩盟俣纫饶骘L(fēng)、逆水走得速度快得多得道理一樣。又如,當(dāng)年鄭和下西洋,便選擇在冬季出發(fā),次年夏季反航,充分利用了順?biāo)叫械玫览怼?/p>

三、海洋資源和海洋環(huán)境護(hù)(一)海洋資源海洋資源指來(lái)源、形成和存在方式均直接與海水或海洋有關(guān)得資源。據(jù)屬性,海洋資源可分為海洋化學(xué)資源、海洋礦產(chǎn)資源、海洋動(dòng)力資源、海洋生物資源、四類(lèi)。海洋化學(xué)資源

(l)海洋化學(xué)資源是指海水中所含得大量化學(xué)物質(zhì)。其中有80多種化學(xué)元素,各種元素得儲(chǔ)量也相當(dāng)