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海水水體以及海洋中的各種組成物質,構成了對人類生存和發展有著重要意義的海洋環境。海水運動是海洋環境的核心內容,主要由四部分構成:海水運動形式;洋流的成因;表層洋流的分佈;洋流對地理環境的影響。

       

1 海水運動 -海水運動形式

①波浪:
       海水受海風的作用和氣壓變化等影響,促使它離開原來的平衡位置,而發生向上、向下、向前和向後方向運動。這就形成了海上的波浪。波浪是一種有規律的周期性的起伏運動。
當波浪湧上岸邊時,由於海水深度愈來愈淺,下層水的上下運動受到了阻礙,受物體慣性的作用,海水的波浪一浪疊一浪,越涌越多,一浪高過一浪。與此同時,隨著水深的變淺,下層水的運動,所受阻力越來越大,以至於到最後,它的運動速度慢於上層的運動速度,受慣性作用,波浪最高處向前傾倒,摔到海灘上,成為飛濺的浪花.
②潮汐:
       由於日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大氣圈中分別產生的周期性的運動和變化的總稱。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性—塑性形變,稱固體潮汐,簡稱固體潮或地潮;海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、漲落與進退,稱海洋潮汐,簡稱海潮;大氣各要素(如氣壓場、大氣風場、地球磁場等)受引潮力的作用而產生的周期性變化(如8、12、24小時)稱大氣潮汐,簡稱氣潮。其中由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮,由月球引起的稱太陰潮。因月球距地球比太陽近,月球與太陽引潮力之比為11:5,對海洋而言,太陰潮比太陽潮顯著。地潮、海潮和氣潮的原動力都是日、月對地球各處引力不同而引起的,三者之間互有影響。大洋底部地殼的彈性—塑性潮汐形變,會引起相應的海潮,即對海潮來說,存在著地潮效應的影響;而海潮引起的海水質量的遷移,改變著地殼所承受的負載,使地殼發生可復的變曲。氣潮在海潮之上,它作用於海面上引起其附加的振動,使海潮的變化更趨複雜。作為完整的潮汐科學,其研究對象應將地潮、海潮和氣潮作為一個統一的整體,但由於海潮現象十分明顯,且與人們的生活、經濟活動、交通運輸等關係密切,因而習慣上將潮汐(tide)一詞狹義理解為海洋潮汐。
③洋流:
       洋流又稱海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐運動外,海水沿一定途徑的大規模流動。引起海流運動的因素可以是風,也可以是熱鹽效應造成的海水密度分佈的不均勻性。前者表現為作用於海面的風應力,後者表現為海水中的水平壓強梯度力。加上地轉偏向力的作用,便造成海水既有水平流動,又有鉛直流動。由於海岸和海底的阻擋和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底處的表現,和在開闊海洋上有很大的差別。
    大洋中深度小於二三百米的表層為風漂流層,行星風系作用在海面的風應力和水平湍流應力的合力,與地轉偏向力平衡后,便生成風漂流。行星風系風力的大小和方向,都隨緯度變化,導致海面海水的輻合和輻散。一方面,它使海水密度重新分佈而出現水平壓強梯度力,當它和地轉偏向力平衡時,在相當厚的水平層中形成水平方向的地轉流;另一方面,在赤道地區的風漂流層底部,海水從次表層水中向上流動,或下降而流入次表層水中,形成了赤道地區的升降流。
    大洋上的結冰、融冰、降水和蒸發等熱鹽效應,造成海水密度在大範圍海面分佈不均勻,可使極地和高緯度某些海域表層生成高密度的海水,而下沉到深層和底層。在水平壓強梯度力的作用下,作水平方向的流動,並可通過中層水底部向上再流到表層,這就是大洋的熱鹽環流。
    大洋表層生成的風漂流,構成大洋表層的風生環流。其中,位於低緯度和中緯度處的北赤道流和南赤道流,在大洋的西邊界處受海岸的阻擋,其主流便分別轉而向北和向南流動,由於科里奧利參量隨緯度的變化(β-效應)和水平湍流摩擦力的作用,形成流輻變窄、流速加大的大洋西向強化流。每年由赤道地區傳輸到地球的高緯地帶的熱量中,有一半是大洋西邊界西向強化流傳輸的。進入大洋上層的熱鹽環流,在北半球由於和大洋西向強化流的方向相同,使流速增大;但在南半球則因方向相反,流速減緩,故大洋環流西向強化現象不太顯著。
     大洋表層風生環流在南半球的中緯度和高緯度地帶,由於沒有大陸海岸阻擋,形成了一支環繞南極大陸連續流動的南極繞極流。
     在大洋的東部和近岸海域,當風力長期地、幾乎沿海岸平行地均勻吹刮時,一方面生成風漂流,發生海水的水平輻合和輻散,而出現上升流和下降流;另一方面因海水在近岸處積聚和流失而造成海面傾斜,發生水平壓強梯度力而產生沿岸流,就形成沿岸的升降流。
     大洋西向強化流在北半球向北(南半球向南)流動,而後折向東流,至某特定地區時,流動開始不穩定,流軸在其平均位置附近便發生波狀的彎曲,出現海流彎曲(或蛇行)現象,最後形成環狀流而脫離母體,生成了中央分別為來自大陸架的冷水的冷流環和來自海洋內部的暖水的暖流環。這是一類具有中等尺度的中尺度渦。此外,在大洋的其他部分,由於海流的不穩定,也能形成其他種類的中尺度渦。這些中尺度渦集中了海洋中很大一部分能量,形成了疊加在大洋氣候式平均環流場之上的各種天氣式渦旋,使大洋環流更加複雜。
     在海洋的大陸架範圍或淺海處,由於海岸和海底摩擦顯著,加上潮流特彆強等因素,便形成頗為複雜的大陸架環流、淺內海環流、海峽海流等淺海海流。
     海流按其水溫低於或高於所流經的海域的水溫,可分為寒流和暖流兩種,前者來自水溫低處,後者來自水溫高處。表層海流的水平流速從幾厘米/秒到300厘米/秒,深處的水平流速則在10厘米/秒以下。垂直流速很小,從幾厘米/天到幾十厘米/時。海流以流去的方向作為流向,恰和風向的定義相反。
     海流對海洋中多種物理過程、化學過程、生物過程和地質過程,以及海洋上空的氣候和天氣的形成及變化,都有影響和制約的作用,故了解和掌握海流的規律、大尺度海-氣相互作用和長時期的氣候變化,對漁業、航運、排污和軍事等都有重要意義.

2 海水運動 -洋流的成因以及分類

按照洋流形成原因,可以分為三類:
  1、風海流
  大氣運動和近地面風帶,是海洋水體運動的主要動力。盛行風吹拂海面 ,推動海洋水隨風漂流,並使上層海水帶動下層海水,形成規模很大的洋流,叫做風海流。對照世界風帶模式圖和世界洋流模式圖的A洋流、B洋流是怎麼形成的?
  A洋流是東北信風作用下形成的北赤道暖流;
  B洋流是盛行西風作用下形成的西風漂流。
  A在東北信風作用下,海水由東北向西南方面流動,這作水平運動過程中受地轉偏向力影響,最終偏轉成東向西流動的赤道暖流;B同樣道理,在中緯西風作用下,從西向東流。
  2、密度流
  由於各海域海水的溫度、鹽度不同,引起海水密度的差異,導致海水的流動,叫做密度流。
  提問:直布羅陀海峽兩則海水的鹽度有什麼不同?密度有什麼差異?直布羅陀海峽兩側海水是如何流動的?
  分析:連接地中海與大西洋之間的直布羅陀海峽,地中海地區是地中海氣候,夏季炎熱乾燥,冬季溫和濕潤,地中海蒸發量大,地中海海水鹽度較高,而大西洋的海水密度大,水面降低,鹽度比地中海低,密度較小,水面比地中海高。因此,大西洋水面較高,地中海水面較低,大西洋表層海水會經直布羅陀海峽流入地中海,而地中海底層海水會從海峽底層流入大西洋。
  例:二戰中,德軍潛水艇出入直布羅陀海峽,關閉了發動機,避開了英軍的監聽,繞到英軍背後,偷襲英軍得手。
  密度流不只分佈在直布羅陀海峽一處,再比如,(曼德海峽)紅海與印度洋,紅海與地中海,波羅的海與北海,地中海與黑海。
  問:曼 德海峽會不會是 密度流? 提問:海峽兩 側.海水怎樣流?
  印度洋表層海水流向紅海,紅海底部海水流向印度洋。
  密度流分佈規律:在封閉海區與開闊海洋之間的海峽,密度流的分佈一般都很明顯。
  直布羅陀海峽兩則海水的鹽度有什麼不同?密度有什麼差異?直布羅陀海峽兩側海水是如何流動的?
  3、補償流—海水的連續性,補償流失
  由風力和密度差異所形成的洋流,使海水流出的海區海水減少,由於海水連續性要求,補償流失,相鄰海區的海水便會流來補充,這樣形成的洋流叫做補償流。補償流形成與風海流,密度流緊密聯繫。
  可分
  垂直補償流主要發生在沿岸地區,在海岸附近,海水受風力作用發生運動,受離岸風或迎岸風的影響。
  a、受離岸風影響 由於離岸風吹送,表層海水離岸而去,導致鄰近海區海水流速來補償海水缺失,下層海水也上升到海面,來補償流去的海水,形成上升流(低緯信風帶大陸兩岸)寒流。
  當表層海水遇到海岸或島嶼阻擋時,海水聚集在水平方向上發生分流,在垂直方向上產生下降流。
  影響:上升流能把底層的營養鹽類物質帶到表層,使浮游生物大量生長,為魚類提供餌料,因此,上升流海區往往形成重要的漁場,比如秘魯漁場得益於秘魯寒流(上升補償流)。
  世界海洋上還有其他海區也分佈著上升補償流,地圖冊P25如加利福利亞寒流、本格拉寒流、加那利寒流。
  洋流的形成除了受上面這些因素影響外,還受到陸地形狀和地轉偏向力影響,陸地形狀和地轉偏向力會迫使洋流在運動過程中,洋流的流動方向發生改變。洋流形成是受多種因素綜合作用的結果,這使洋流的分佈很複雜,但也是有一定規律的。

3 海水運動 -表層洋流的分佈

  各大洋洋流的分佈和流動的方向雖然很複雜,但還是有規律可循的。
  (1)在赤道至南北緯40°或60°之間,形成一低緯度環流,其流向在北半球呈順時針方向,南半球成逆時針方向。每個環流的西部都是暖流,東部都是屬於寒流。
  (2)在北緯40°或60°以北形成一高緯環流。其環流方向為逆時針方向,環流西部為寒流,東部為暖流。
  (3)赤道以北的北印度洋,因位於北回歸線以南屬季風洋流。冬季吹東北季風,表層海水向西流,洋流呈反時針方向流動;夏季吹西南季風,表層海水向東流,洋流呈順時針方向流動。
  (4)東西方向流動的洋流,除南半球的西風漂流外,都具暖流性質。洋流對大陸沿岸氣候有很大影響,寒流經過的地區對氣候有降溫、減濕的影響;而暖流則對沿途氣候有增溫、增濕的作用。

4 海水運動 -洋流對地理環境的影響


  全球的大洋環流,對高、低緯度間的熱量輸送和交換、調節全球的熱量分佈有重要意義。洋流對流經海區的沿岸氣候、海洋生物分佈和漁業生產,航海等都有影響,對人類文明進程和社會生活有著重要的貢獻
1、 對氣候的影響  

       暖流對流經沿岸地區的氣候起增溫、增濕的作用。
  例如:西歐海洋性氣候的形成受北大西洋暖流的影響,寒流對流經沿岸地區的氣候起降溫、減濕的作用。
  例如:沿岸寒流對澳大利亞西海岸、秘魯太平洋沿岸荒漠環境的形成有一定的作用。
  如果洋流的異常,就會使全球的大氣環流發生異常,從而影響到氣候。如厄爾尼諾現象。
  解釋厄爾尼諾現象:
  在全球範圍、正常的情況下,在太平洋東部,受洋流和信風的影響,東部海區的海水隨南赤道暖流向
  西北流動,大洋東部有上升流補償,表現為東部海區的水溫低,西部的水溫高。而當厄爾尼諾發生時,由於大洋東岸、秘魯沿岸溫度升高,致使秘魯沿岸冷水上翻停止,上升流消失,使大氣環流異常,降水發生變化。如1982-1983年的厄爾尼諾,使赤道東太平洋沿岸秘魯的降水驟增,洪水泛濫;太平洋西側的澳大利亞、印尼等地持續乾旱,並引發森林大火,整個非洲更是乾旱異常;中國也受其影響。如1998年中國長江流域發生的特大洪澇災害的自然原因之一就是受到了厄爾尼諾的影響。
  對於厄爾尼諾,我們還沒有完全掌握其活動規律,科學家們也在積極研究之中,因此,我們應積極關注,實行國際合作,建立全球性的海洋與大氣監測網,把損失降到最低。
2、 對海洋生物的分佈的影響
  洋流對海洋生物分佈的影響主要是形成漁場,全球四大漁場分為兩類:一類是分佈在寒暖流交匯的地方,另一類是分佈在上升補償流的地方(秘魯漁場)。因為寒暖流交匯處和上升流都能把營養鹽類帶至海洋表層。
寒、暖流交匯處,海水受到擾動,引起上下翻騰,於是把下層豐富的營養鹽類帶到表層,促使浮游生物大量繁殖,各種魚類都集中到這裡覓食,這就形成了漁場。世界著名的三大漁場都分佈在寒、暖流交匯的海區,它們是北海道漁場(日本)、北海漁場(英國)、紐芬蘭漁場(加拿大)。
3、 對海洋污染的影響
  陸地上的污染物質進入海洋之後,洋流可以把近海的污染物質攜帶到其他海域,使污染範圍擴大。但是,隨著洋流的運動,污染物質會傳到其他海域,加快凈化速度。如近日 在西班牙海域的油輪燃料油泄漏、已使350公里的海岸受到嚴重污染,給當地的漁業生產和生態環境造成嚴重破壞。
4、 對航海事業的影響  我們平常順風、順水走的速度要比逆風、逆水走的速度快的道理一樣。航海一般選擇近岸順風、順水。

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