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海流
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海流(Ocean Current),又稱洋流,是海水運(yùn)動(dòng)的形式之一,也是海水的非周期運(yùn)動(dòng),指海洋中的海水規(guī)模大、具有相對(duì)穩(wěn)定速度的流動(dòng),

海流是海水因熱輻射、蒸發(fā)、降水、冷縮等而形成密度不同的水團(tuán),再加上風(fēng)應(yīng)力、地轉(zhuǎn)偏向力、引潮力等作用而形成的。海流是向量,流速的單位常用千牛和海里/天表示。海流的方向是指去向,有水平方向,也有垂直方向,常用8個(gè)方位或以度為單位表示。海流按其成因大致可以分為風(fēng)海流、地轉(zhuǎn)流、補(bǔ)償流和潮流;按海流熱力性質(zhì)可以將海流分為冷流、暖流和中性流;按海流流向與海岸的相對(duì)關(guān)系,海流又可以分為向岸流、離岸流及沿岸流。海流多以矢量分布圖來(lái)表示,常用的有流場(chǎng)分布圖和海流頻率玫瑰圖。

基本概念

海流又稱洋流,是海水因熱輻射、蒸發(fā)、降水、冷縮等而形成密度不同的水團(tuán),再加上風(fēng)應(yīng)力、地轉(zhuǎn)偏向力、引潮力等作用而大規(guī)模相對(duì)穩(wěn)定的流動(dòng),它是海水的普遍運(yùn)動(dòng)形式之一。海洋里有著許多海流,每條海流終年沿著比較固定的路線流動(dòng)。它象人體的血液循環(huán)一樣,把整個(gè)世界大洋聯(lián)系在一起,使整個(gè)世界大洋得以保持其各種水文、化學(xué)要素的長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定。

海流,現(xiàn)代海洋學(xué)術(shù)語(yǔ),又名“洋流”,古稱“洋”,洋字從水從羊,“水”指水流、水體,“羊”意為“馴順”。“水”與“羊”聯(lián)合起來(lái)表示“像羊群順走般流淌的水”,特指大海中浩蕩的海流,亙古以來(lái)從不逆反,像羊群一般馴順,可供水手駕馭、利用。

盛行風(fēng)是洋流的主要?jiǎng)恿ΓQ罄锬切┍容^大的水流,多是由強(qiáng)勁而穩(wěn)定的風(fēng)吹刮起來(lái)的。這種由風(fēng)直接產(chǎn)生的海流叫作“風(fēng)海流”,也有人叫作“漂流”。由于海水密度分布不均勻而產(chǎn)生的海水流動(dòng),稱為“密度流”。也叫“梯度流”或“地轉(zhuǎn)流”。海洋中最著名的海流是黑潮和灣流。

在研究海流的過(guò)程中,科學(xué)家們還常常按溫度特性,將海流分為暖流和寒流。還有一種是海水受月球、太陽(yáng)引潮力而產(chǎn)生的水平流動(dòng)現(xiàn)象,是同潮汐一起產(chǎn)生的潮流。

由于海水的連續(xù)性和不可壓縮性,一個(gè)地方的海水流走了,相鄰海區(qū)的海水也就流來(lái)補(bǔ)充,這樣就產(chǎn)生了補(bǔ)償流。補(bǔ)償流既有水平方向的,也有垂直方向的。在海洋的大陸架范圍或淺海處,由于海岸和海底摩擦顯著,加上潮流特別強(qiáng)等因素,便形成頗為復(fù)雜的大陸架環(huán)流、淺內(nèi)海環(huán)流、海峽海流等淺海海流。

在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天,已經(jīng)可以利用海流選擇航線、發(fā)電和捕魚(yú)等。

海流成因

海流形成的原因很多,但歸納起來(lái)不外乎兩種。

風(fēng)海流

第一是海面上的風(fēng)力驅(qū)動(dòng),形成風(fēng)生海流。由于海水運(yùn)動(dòng)中粘滯性對(duì)動(dòng)量的消耗,這種流動(dòng)隨深度的增大而減弱,直至小到可以忽略,其所涉及的深度通常只為幾百米,相對(duì)于幾千米深的大洋而言是一薄層。

海流形成之后,由于海水的連續(xù)性,在海水產(chǎn)生輻散或輻聚的地方,將導(dǎo)致升、降流的形成。

通常多用歐拉方法來(lái)測(cè)量和描述海流,即在海洋中某些站點(diǎn)同時(shí)對(duì)海流進(jìn)行觀測(cè),依測(cè)量結(jié)果,用向量表示海流的速度大小和方向,繪制流線圖來(lái)描述流場(chǎng)中速度的分布。如果流場(chǎng)不隨時(shí)間而變化,那么流線也就代表了水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

為了討論方便起見(jiàn),也可根據(jù)海水受力情況及其成因等,從不同角度對(duì)海流分類和命名。例如,由風(fēng)引起的海流稱為風(fēng)海流或漂流,由溫鹽變化引起的稱為熱鹽環(huán)流;從受力情況分又有地轉(zhuǎn)流、慣性流等稱謂;考慮發(fā)生的區(qū)域不同又有海流、陸架流、赤道流、東西邊界流等。

描述海水運(yùn)動(dòng)的方法有兩種:一是約瑟夫·拉格朗日方法,一是歐拉方法。前者是跟蹤水質(zhì)點(diǎn)以描述它的時(shí)空變化,這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難,但近代用漂流瓶以及中性浮子等追蹤流跡,可近似地了解流的變化規(guī)律。

海流流速的單位,按SI單位制是米每秒,記為m/s;流向以地理方位角表示,指海水流去的方向。例如,海水以0.10m/s的速度向北流去,則流向記為0°(北),向東流動(dòng)則為90°,向南流動(dòng)為180°,向西流動(dòng)為270°,流向與風(fēng)向的定義恰恰相反,風(fēng)向指風(fēng)吹來(lái)的方向。繪制海流圖時(shí)常用態(tài)射符號(hào),矢長(zhǎng)度表示流速大小,箭頭方向表示流向。

海洋中除了由引潮力引起的潮汐運(yùn)動(dòng)外,海水沿一定途徑的大規(guī)模流動(dòng)。引起海流運(yùn)動(dòng)的因素可以是風(fēng),也可以是熱鹽效應(yīng)造成的海水密度分布的不均勻性。海水沿著一定的方向有規(guī)律的水平流動(dòng)。海流可以分為暖流和寒流。若海流的水溫比到達(dá)海區(qū)的水溫高,則稱為暖流;若海流的水溫比到達(dá)海區(qū)的水溫低,則稱為寒流。一般由低緯度流向高緯度的海流為暖流,由高緯度流向低緯度的海流為寒流。海流還可以按成因分為風(fēng)海流、密度流和補(bǔ)償流。盛行風(fēng)吹拂海面,推動(dòng)海水隨風(fēng)漂流,并且使上層海水帶動(dòng)下層海水流動(dòng),形成規(guī)模很大的海流,叫做風(fēng)海流。

世界大洋表層的海洋系統(tǒng),按其成因來(lái)說(shuō),大多屬于風(fēng)海流。

密度流

不同海域海水溫度和鹽度的不同會(huì)使海水密度產(chǎn)生差異,從而引起海水水位的差異,在海水密度不同的兩個(gè)海域之間便產(chǎn)生了海面的傾斜,造成海水的流動(dòng),這樣形成的海流稱為密度流。

當(dāng)某一海區(qū)的海水減少時(shí),相鄰海區(qū)的海水便來(lái)補(bǔ)充,這樣形成的海流稱為補(bǔ)償流。補(bǔ)償流既可以水平流動(dòng),也可以垂直流動(dòng),垂直補(bǔ)償流又可以分為上升流和下降流,如秘魯寒流屬于上升補(bǔ)償流。

綜上所述,產(chǎn)生海流的主要原因是風(fēng)力和海水密度差異。實(shí)際發(fā)生的海流總是多種因素綜合作用的結(jié)果。

大洋中深度小于200-300米的表層為風(fēng)漂流層,行星風(fēng)系作用在海面的風(fēng)應(yīng)力和水平湍流應(yīng)力的合力,與地轉(zhuǎn)偏向力平衡后,便生成風(fēng)漂流。行星風(fēng)系風(fēng)力的大小和方向,都隨緯度變化,導(dǎo)致海面海水的輻合和輻散。一方面,它使海水密度重新分布而出現(xiàn)水平壓強(qiáng)梯度力,當(dāng)它和地轉(zhuǎn)偏向力平衡時(shí),在相當(dāng)厚的水平層中形成水平方向的地轉(zhuǎn)流;另一方面,在赤道地區(qū)的風(fēng)漂流層底部,海水從次表層水中向上流動(dòng),或下降而流入次表層水中,形成了赤道地區(qū)的升降流。

大洋上的結(jié)冰、融冰、降水和蒸發(fā)等熱鹽效應(yīng),造成海水密度在大范圍海面分布不均勻,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(qiáng)梯度力的作用下,作水平方向的流動(dòng),并可通過(guò)中層水底部向上再流到表層,這就是大洋的熱鹽環(huán)流。

大洋表層生成的風(fēng)漂流,構(gòu)成大洋表層的風(fēng)生環(huán)流。其中,位于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(zhuǎn)而向北和向南流動(dòng),由于科里奧利參量隨緯度的變化(β-效應(yīng))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(qiáng)化流。每年由赤道地區(qū)傳輸?shù)?a href="/hebeideji/7196471799734190132.html">地球的高緯地帶的熱量中,有一半是大洋西邊界西向強(qiáng)化流傳輸?shù)摹_M(jìn)入大洋上層的熱鹽環(huán)流,在北半球由于和大洋西向強(qiáng)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(huán)流西向強(qiáng)化現(xiàn)象不太顯著。

大洋表層風(fēng)生環(huán)流在南半球的中緯度和高緯度地帶,由于沒(méi)有大陸海岸阻擋,形成了一支環(huán)繞南極大陸連續(xù)流動(dòng)的南極繞極流。

在大洋的東部和近岸海域,當(dāng)風(fēng)力長(zhǎng)期地、幾乎沿海岸平行地均勻吹刮時(shí),一方面生成風(fēng)漂流,發(fā)生海水的水平輻合和輻散,而出現(xiàn)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(fā)生水平壓強(qiáng)梯度力而產(chǎn)生沿岸流,就形成沿岸的升降流。

大洋西向強(qiáng)化流在北半球向北(南半球向南)流動(dòng),而后折向東流,至某特定地區(qū)時(shí),流動(dòng)開(kāi)始不穩(wěn)定,流軸在其平均位置附近便發(fā)生波狀的彎曲,出現(xiàn)海流彎曲(或蛇行)現(xiàn)象,最后形成環(huán)狀流而脫離母體,生成了中央分別為來(lái)自大陸架的冷水的冷流環(huán)和來(lái)自海洋內(nèi)部的暖水的暖流環(huán)。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,由于海流的不穩(wěn)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(huán)流場(chǎng)之上的各種天氣式渦旋,使大洋環(huán)流更加復(fù)雜。

在海洋的大陸架范圍或淺海處,由于海岸和海底摩擦顯著,加上潮流特別強(qiáng)等因素,便形成頗為復(fù)雜的大陸架環(huán)流、淺內(nèi)海環(huán)流、海峽海流等淺海海流。

海流分類

海流按其水溫低于或高于所流經(jīng)的海域的水溫,可分為寒流和暖流兩種,前者來(lái)自水溫低處,后者來(lái)自水溫高處。表層海流的水平流速?gòu)膸桌迕?秒到300厘米/秒,深處的水平流速則在10厘米/秒以下。鉛直流速很小,從幾厘米/天到幾十厘米/時(shí)。海流以流去的方向作為流向,恰和風(fēng)向的定義相反。

海流按其成因大致可分為以下幾類:

漂流

由風(fēng)的拖曳效應(yīng)形成的海流。

地轉(zhuǎn)流

在忽略湍流摩擦力作用的海洋中,海水水平壓強(qiáng)梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力平衡時(shí)的穩(wěn)定海流。

潮流

海洋潮汐在漲落的同時(shí),還有周期性的水平流動(dòng),這種水平流動(dòng)稱為潮流。

補(bǔ)償流

由另一海域的海水流來(lái)補(bǔ)充海水流失而形成的海流。有水平補(bǔ)償流和鉛直補(bǔ)償流

河川泄流

由于河川徑流的入海,在河口附近的海區(qū)所引起的海水流動(dòng)稱為河川泄流。

裂流

海浪由外海向海岸傳播至波浪破碎帶破碎時(shí)產(chǎn)生的由岸向深水方向的海流。

順岸流

海浪由外海向海岸傳播至破碎帶破碎后產(chǎn)生的一支平行于海岸運(yùn)動(dòng)的海流。

海流作用

海流對(duì)海洋中多種物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程、生物過(guò)程和地質(zhì)過(guò)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:

1.暖流對(duì)沿岸氣候有增溫增濕作用,寒流對(duì)沿岸氣候有降溫減濕作用。

2.寒暖流交匯的海區(qū),海水受到擾動(dòng),可以將下層營(yíng)養(yǎng)鹽類帶到表層,有利于魚(yú)類大量繁殖,為魚(yú)類提供誘餌;兩種海流還可以形成“水障”,阻礙魚(yú)類活動(dòng),使得魚(yú)魚(yú)群集中,易于形成大規(guī)模漁場(chǎng),如紐芬蘭與拉布拉多省漁場(chǎng)和北海道漁場(chǎng);有些海區(qū)受離岸風(fēng)影響,深層海水上涌把大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶到表層,從而形成漁場(chǎng),如秘魯漁場(chǎng)。

3.海輪順海流航行可以節(jié)約燃料,加快速度。暖寒流相遇,往往形成海霧,對(duì)海上航行不利。此外,每海流從北極地區(qū)攜帶冰山南下,給海上航運(yùn)造成較大威脅。

4.海流還可以把近海的污染物質(zhì)攜帶到其他海域,有利于污染的擴(kuò)散,加快凈化速度。但是,其他海域也可能因此受到污染,使污染范圍更大。

故了解和掌握海流的規(guī)律、大尺度海-氣相互作用和長(zhǎng)時(shí)期的氣候變化,對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)、排污和軍事等都有重要意義。

顧名思義,海流就是海洋中的河流。浩瀚的海洋中除了有潮水的漲落和波浪的上下起伏之外,有一部分海水經(jīng)常是朝著一定方向流動(dòng)的。它猶如人體中流動(dòng)著的血液,又好比是陸地上奔騰著的黃河小溪,在海洋中常年默默奔流著。海流和陸地上的河流一樣,也有一定的長(zhǎng)度、寬度、深度和流速。一般情況下,海流長(zhǎng)達(dá)幾千公里,比長(zhǎng)江、黃河還要長(zhǎng);而其寬度卻比一般河流要大得多,可以是長(zhǎng)江寬度的幾十倍甚至上百倍;海流的速度通常為每小時(shí)1~2海里,有些可達(dá)到4~5海里。海流的速度一般在海洋表面比較大,而隨著深度的增加則很快減小。

風(fēng)力的大小和海水密度不同是產(chǎn)生海流的主要原因。由定向風(fēng)持續(xù)地吹拂海面所引起的海流稱為風(fēng)海流;而由于海水密度不同所產(chǎn)生的海流稱為密度流。歸根結(jié)底,這兩種海流的能量都來(lái)源于太陽(yáng)的輻射能。海流和河流一樣,也蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)能,它在流動(dòng)中有很大的沖擊力和潛能,因而也可以用來(lái)發(fā)電。據(jù)估計(jì),世界大洋中所有海流的總功率達(dá)50億千瓦左右,是海洋能中蘊(yùn)藏量最大的一種。

我國(guó)海域遼闊,既有風(fēng)海流,又有密度流;有沿岸海流,也有深海海流。這些海流的流速多在每小時(shí)0.5海里,流量變化不大,而且流向比較穩(wěn)定。若以平均流量每秒100立方米計(jì)算,我國(guó)近海和沿岸海流的能量就可達(dá)到一億千瓦以上,其中以臺(tái)灣海峽南海的海流能量最為豐富,它們將為發(fā)展我國(guó)沿海地區(qū)工業(yè)提供充足而廉價(jià)的電力。

利用海流發(fā)電比陸地上的河流優(yōu)越得多,它既不受洪水的威脅,又不受枯水季節(jié)的影響,幾乎以常年不變的水量和一定的流速流動(dòng),完全可成為人類可靠的能源。

海流發(fā)電是依靠海流的沖擊力使水輪機(jī)旋轉(zhuǎn),然后再變換成高速,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前,海流發(fā)電站多是浮在海面上的。例如,一種叫“花環(huán)式”的海流發(fā)電站,是用一串螺旋槳組成的,它的兩端固定在浮筒上,浮筒里裝有發(fā)電機(jī)。整個(gè)電站迎著海流的方向漂浮在海面上,就像獻(xiàn)給客人的花環(huán)一樣。這種發(fā)電站之所以用一串螺旋槳組成,主要是因?yàn)楹A鞯牧魉傩。瑔挝惑w積內(nèi)所具有能量小的緣故。它的發(fā)電能力通常是比較小的,一般只能為燈塔和燈船提供電力,至多不過(guò)為潛水艇上的蓄電池充電而已。

美國(guó)曾設(shè)計(jì)過(guò)一種駁船式海流發(fā)電站,其發(fā)電能力比花環(huán)式發(fā)電站要大得多。這種發(fā)電站實(shí)際上就是一艘船,因此叫發(fā)電船似乎更合適些。在船舷兩側(cè)裝著巨大的筒車(chē),它們?cè)诤A魍苿?dòng)下不斷地轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所發(fā)出的電力通過(guò)海底電纜送到岸上。這種駁船式發(fā)電站的發(fā)電能力約為五萬(wàn)千瓦,而且由于發(fā)電站是建在船上,所以當(dāng)有狂風(fēng)巨浪襲擊時(shí),它可以駛到附近港口躲避,以保證發(fā)電設(shè)備的安全。

70年代末期,國(guó)外研制了一種設(shè)計(jì)新穎的傘式海流發(fā)電站,這種電站也是建在船上的。它是將50個(gè)降落傘串在一根很長(zhǎng)的繩子上來(lái)聚集海流能量的,繩子的兩端相連,形成一個(gè)環(huán)形。然后,將繩子套在錨泊于海流的船尾的兩個(gè)輪子上。置于海流中的降落傘由強(qiáng)大海流推動(dòng)著,而處于逆流的傘就像大風(fēng)把傘吸脹撐開(kāi)一樣,順著海流方向運(yùn)動(dòng)。于是拴著降落傘的繩于又帶動(dòng)船上兩個(gè)輪子,連接著輪子的發(fā)電機(jī)也就跟著轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)出電來(lái),它所發(fā)出的電力通過(guò)電纜輸送到岸上。

海流列表

太平洋

海流名稱地理位置出現(xiàn)頻率(%)流速(公里/小時(shí))

北赤道暖流大體沿北緯10°流動(dòng)25-750.9-2.8

臺(tái)灣暖流(日本暖流,即黑潮)沿臺(tái)灣省東岸、日本群島南岸及東岸流動(dòng)25-75以上0.9-2.8

北太平洋暖流平行于北緯40°流動(dòng)25-750.9-1.9

阿拉斯加雪橇犬暖流沿阿拉斯加灣岸流動(dòng)夏季25-50,冬季25-750.9-1.9

堪察加邊疆區(qū)寒流(親潮)沿堪察加半島東岸流動(dòng)25-75≤0.9

千島群島寒流(親潮)沿千島群島東岸流動(dòng)25-75≤0.9

濱海寒流沿蘇聯(lián)遠(yuǎn)東區(qū)濱海邊區(qū)南部沿岸流動(dòng)夏季25-50,冬季25-75≤0.9

加利福尼亞州寒流沿北美洲西岸流動(dòng)≤25≤0.9

赤道逆流(反赤道流,系暖流)大體平等于北緯5°-8°流動(dòng)冬季25-75夏季25-75以上0.9-2.8以上

棉蘭老島暖流沿菲律賓棉蘭老島東岸流動(dòng)25-750.9-2.8以上

南赤道暖流沿赤道南側(cè)流動(dòng)25-75以上0.9-2.8

澳大利亞暖流沿澳大利亞?wèn)|岸流動(dòng)25-750.9-1.9

西風(fēng)漂流(寒流)平行于南緯45°-50°流動(dòng)25-500.9-1.9

合恩角寒流沿大火地島西南岸流動(dòng)25-750.9-1.9

秘魯寒流(洪堡德海流)沿南美洲西岸流動(dòng)25-75≤0.9

埃爾。尼紐暖流南美洲秘魯西北岸附近——約1

大西洋

海流名稱地理位置出現(xiàn)頻率(%)流速(公里/小時(shí))

北赤道暖流平行于北緯15°-20°流動(dòng)25-75以上0.9-1.9

圭亞那暖流沿南美洲東北岸流動(dòng)25-75以上0.9-2.8

加勒比海暖流沿安的列斯群島往南25-75以上0.9-2.8以上

佛羅里達(dá)州暖流佛羅里達(dá)半島東南海域≥75≥2.8

安的列斯暖流沿安的列斯群島往北25-75以上0.9-1.9

墨西哥灣暖流(簡(jiǎn)稱灣流)沿北美洲東南岸往北到西經(jīng)40°附近25-75以上0.9-2.8以上

北大西洋暖流從西經(jīng)40°附件往北到不列顛群島北岸25-750.9-1.9

伊爾敏格爾暖流冰島南海域25-75<0.9

西格陵蘭暖流沿格陵蘭島西南岸流動(dòng)25-750.9-1.9

拉布拉多寒流沿加拿大拉布拉多半島東北岸流動(dòng)25-750.9-1.9

加那利寒流沿非洲西北岸流動(dòng)25-750.9-1.9

赤道逆流(暖流)沿平行于北緯5-10°流動(dòng)25-750.9-2.8

幾內(nèi)亞暖流沿非洲幾內(nèi)亞灣岸流動(dòng)25-75以上0.9-2.8以上

南赤道暖流沿赤道南側(cè)流動(dòng)25-75以上0.9-2.8

巴西暖流沿南美大陸東南岸流動(dòng)25-750.9-1.9

合恩角寒流沿南美洲南端流動(dòng)25-75≤0.9

馬爾維納斯(福克蘭)寒流由馬爾維納斯(福克蘭)群島往北25-750.9(冬季達(dá)1.9)

西風(fēng)漂流(寒流)平行于南緯42-48°流動(dòng)25-750.9-1.9

本格拉寒流沿南部非洲西岸流動(dòng)25-750.9-1.9

厄加勒斯暖流沿非洲大陸以南海域流動(dòng)25-750.9-2.8

印度洋

海流名稱地理位置出現(xiàn)頻率(%)流速(公里/小時(shí))

季風(fēng)暖流印度洋北部赤道以北海域25-75以上0.9-2.8

赤道逆流(暖流)沿平等于南緯5°流動(dòng)25-750.9-1.9

南赤道逆流沿平行于南緯10°-15°流動(dòng)25-75以上0.9-2.8

索馬里暖流沿索馬里半島沿岸流動(dòng)50-75以上夏季0.9-2.8冬季0.9-1.9

莫桑比克暖流沿莫桑比克海峽的大陸沿岸流動(dòng)25-75以上冬季0.9-2.8夏季0.9-1.9

馬達(dá)加斯加暖流沿馬達(dá)加斯加島東岸流動(dòng)25-75以上0.9-1.9

厄加勒斯暖流沿非洲大陸東南岸流動(dòng)25-75以上0.9-2.8以上

西風(fēng)漂流(寒流)位于南緯40°-50°間25-750.9-1.9

西澳大利亞寒流沿澳大利亞西岸流動(dòng)25-75≤0.9

北冰洋

海流名稱地理位置出現(xiàn)頻率(%)流速(公里/小時(shí))

挪威暖流沿挪威西岸流動(dòng)25-750.9-1.9

北角暖流沿挪威北岸流動(dòng)≤250.9-1.9

斯匹次卑爾根暖流沿斯瓦爾巴群島西南、西岸流動(dòng)25-750.9-1.9

北冰洋寒流沿北冰洋北極地區(qū)大陸架流動(dòng)25-750.9-1.9

東格陵蘭寒流沿格陵蘭島東岸流動(dòng)25-750.9-1.9

冰島寒流沿冰島東北岸流動(dòng)25-500.9-1.9

海流發(fā)電

在海洋運(yùn)動(dòng)中,海流則對(duì)地球的氣候和生態(tài)平衡扮演著重要的角色。海流循著一定的路線周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)著,其規(guī)模比起陸地上的巨江大川則要大出成千上萬(wàn)倍。海水流動(dòng)可以推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電,為人們輸送綠色能源。中國(guó)的海流能源也很豐富,沿海海流的理論平均功率為1.4億千瓦。

在所有的海流中,有一條規(guī)模十分巨大,堪稱海流中的“巨人”,這就是著名的美國(guó)墨西哥灣流。它寬60公里~80公里,厚700米,總流量達(dá)到7400萬(wàn)立方米/秒~9300萬(wàn)立方米/秒,它大約相當(dāng)于長(zhǎng)江流量的2600倍,或黃河的57000倍。墨西哥灣流與北大西洋海流和加那利海流共同作用后,調(diào)節(jié)西歐與北歐的氣候。

美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所的研究人員指出,墨西哥灣流宇航公司受到風(fēng)力、地球自轉(zhuǎn)和朝向北極前進(jìn)的熱量所驅(qū)使,所帶來(lái)的能量等同于美國(guó)發(fā)電能力的2000倍。若能成功利用這股強(qiáng)大的海流,驅(qū)動(dòng)設(shè)置在海底的渦輪發(fā)電機(jī),就足以產(chǎn)生相當(dāng)10座核能發(fā)電廠的電能,供應(yīng)佛羅里達(dá)州1\3的電力需求。佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)的研究人員計(jì)劃于幾個(gè)月內(nèi)測(cè)試一座小型的渦輪發(fā)電機(jī)

佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)“海洋科技中心”的研究人員說(shuō):“佛羅里達(dá)是世界上發(fā)展海流發(fā)電的首選之地,因?yàn)檫@里常年都有強(qiáng)大的海流。在這里建立的海流發(fā)電廠可以全天候發(fā)電,一年到頭都可發(fā)電。”但是,由于海流發(fā)電相關(guān)技術(shù)還不成熟,不但建設(shè)電廠的經(jīng)費(fèi)無(wú)法估算,一些未知因素和可能造成的危險(xiǎn)尚待克服。比如,海底運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)螺旋槳有可能讓魚(yú)類和其他海洋生物致死。如果海流發(fā)電廠不能解決生態(tài)問(wèn)題,它將會(huì)遭受動(dòng)物愛(ài)好者的反對(duì)。

美國(guó)西岸的加利福尼亞海流不充沛,那里的研究人員因而轉(zhuǎn)向海浪發(fā)電。加拿大一家電力公司將與南加州的電力公司合作,建造一座發(fā)電量達(dá)2000千瓦的“海浪發(fā)電農(nóng)場(chǎng)”,預(yù)計(jì)于2012年竣工,屆時(shí)將供應(yīng)600戶家庭用電,但電力公司希望最終可以提供3萬(wàn)戶家庭的用電。

美國(guó)電力公司研究中心在一項(xiàng)報(bào)告中分析認(rèn)為,海浪與潮汐發(fā)電將可滿足6.5%的電力需求。未來(lái)若是海流、海浪與潮汐發(fā)電技術(shù)純熟,將不失為沿海國(guó)家解決能源問(wèn)題的福音。海洋發(fā)電的支持者表示,海洋發(fā)電即便不能解決所有的需求,但是非常值得考慮的一種低污染、取之不盡的能源來(lái)源。

在浩瀚的海洋上,奔騰著許多巨大的海流,它們?cè)陲L(fēng)和其它動(dòng)力的推動(dòng)下,循著一定的路線周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)著,其規(guī)模比起陸地上的巨江大川則要大出成千上萬(wàn)倍。而所有的海流中,有一條規(guī)模十分巨大,堪稱海流中的“巨人”,這就是著名的墨西哥灣暖流,簡(jiǎn)稱為灣流。

灣流的規(guī)模非常宏大。它寬60-80公里,厚700米,總流量達(dá)到7400萬(wàn)到9300萬(wàn)立方米/秒,比世界第二大海流——北太平洋上的黑潮要大將近1倍,比陸地上所有河流的總量則要超出80倍。若與我國(guó)的河流相比,它大約要相當(dāng)于長(zhǎng)江流量的2600倍,或黃河的57000倍。

各地海流

黑潮

黑潮是太平洋地區(qū)最強(qiáng)的海流,因水色深藍(lán),看起來(lái)似黑色而得名。相對(duì)于它所流經(jīng)的海域來(lái)講,具有高溫、高鹽的特征,故有黑潮暖流之稱。它起源于臺(tái)灣東南、巴布延群島以東海域,是北赤道流向北的一個(gè)分支的延伸。主流沿臺(tái)灣東岸北上,經(jīng)蘇澳—與那國(guó)島間的水道進(jìn)入東海;然后沿東海大陸架邊緣與大陸坡毗連區(qū)域流向東北,至奄美大島以西約北緯29°、東經(jīng)128°附近開(kāi)始分支,主流折向東,經(jīng)吐噶喇和大隅海峽離開(kāi)東海返回太平洋,沿日本南岸向東北至北緯35°附近。

進(jìn)入東海的黑潮有若干分支。按傳統(tǒng)說(shuō)法,奄美大島以西沿九州西岸北上的一支稱對(duì)馬暖流。約在五島列島以南又分兩股:主流向東北通過(guò)朝鮮海峽流入日本海;西分支又在濟(jì)州島南進(jìn)入南黃海,構(gòu)成黃海暖流。黑潮主干①在釣魚(yú)島附近有一小股指向西北,朝浙江省近海流動(dòng),抵達(dá)舟山群島外折向東,與黃海南伸的冷水混合變性,這支海流叫臺(tái)灣暖流。

黑潮在臺(tái)灣東南海域分為兩支。主流向北。另一支向西北進(jìn)入巴士、巴林塘海峽(黑潮西分支),然后在臺(tái)灣以南又分兩支:較大的一支向西南流入南海,構(gòu)成南海冬季環(huán)流的一部分;另一小支入臺(tái)灣海峽,沿海峽東側(cè)北上。

黑潮以流速?gòu)?qiáng)、流幅窄和厚度大而著稱。流速一般1~3節(jié),蘇澳以東達(dá)3.5節(jié)。進(jìn)入東海后,流速有所減弱,通常1~2節(jié);至北緯26°、東經(jīng)126°附近,流速又復(fù)增,可達(dá)2.5~3節(jié);至屋久島西南達(dá)3.4節(jié)。在流速斷面上,黑潮常有兩個(gè)向北或東北的流核,中間隔著一個(gè)反向的流核,較強(qiáng)的流核位于靠近海岸一側(cè),表明大洋環(huán)流向西岸強(qiáng)化的特征。在沖繩縣、奄美附近,困于地形摩擦,使黑潮主干右側(cè)經(jīng)常發(fā)生逆流現(xiàn)象。逆流流速不大,約0.3~0.5節(jié);厚度較淺,平均流量只有主流的1/5左右。

黑潮的流幅較窄,平均不到100海里,2節(jié)以上的強(qiáng)流帶也不過(guò)25海里。黑潮的厚度大約800米,自上而下可分為4個(gè)水層:表層水、次表層水、中層水和深層水。

黑潮在東海的平均流量約35×106立方米/秒,相當(dāng)于長(zhǎng)江徑流的1000倍,亦即長(zhǎng)江一年所輸送的徑流量,黑潮只要8個(gè)小時(shí)就輸送完畢。可見(jiàn)黑潮的流量是何等巨大!黑潮雖是一支穩(wěn)定的強(qiáng)大海流,但流速、流量和流幅都有明顯的變化,流軸也有擺動(dòng)和彎曲。從時(shí)間上講,有長(zhǎng)、中、短各種周期;從空間上看,有中、小尺度的變化。如臺(tái)灣以東,黑潮向北的流量和流速存在著半年周期,最大值發(fā)生在春、秋(流速為120厘米/秒),最小值出現(xiàn)在冬、夏(流速為50厘米/秒)。此外,黑潮兩側(cè)還有幾處冷渦和暖渦出現(xiàn)。

對(duì)馬暖流

其流量為2×106~4×106立方米/秒,流速為0.5~1.0節(jié),最大1.8節(jié),流幅40~80海里,最大100海里,夏季稍寬,冬季較窄。它在北上流入日本海的過(guò)程中,隨著深度變淺而厚度也變薄,在海峽處可達(dá)海底;九州以西冬季達(dá)200~300米,夏季僅50~100米。因對(duì)馬島橫立于海峽中,把海峽中的對(duì)馬暖流分隔為東、西兩支。西支勢(shì)力較強(qiáng),流幅窄,厚度深而流速?gòu)?qiáng)。夏季表層最大流速1.5~1.8節(jié),下層0.5~1.0節(jié);冬季只及夏季的1/3。流量占流入朝鮮海峽總流量的70%。東支勢(shì)力較弱,厚度淺,流幅較寬,流速小。夏季表層最大流速1~1.3節(jié);冬季表層0.5~0.6節(jié),下層流速均為0.4節(jié)左右。流量占朝鮮海峽總流量的30%。

傳統(tǒng)看法認(rèn)為,對(duì)馬暖流與黑潮的分叉點(diǎn)約在北緯28°30′~29°30′、東經(jīng)128°~129°范圍內(nèi)。流軸位置各年不一,有時(shí)差異很大,大致有兩種情形。一是自黑潮分出后,直接北上流入朝鮮海峽;二是自黑潮分出后,先指向九州方向,再轉(zhuǎn)向西北,最后折向東北進(jìn)入朝鮮海峽。當(dāng)黃海水團(tuán)向南擴(kuò)展時(shí),對(duì)馬暖流的路徑偏西且平直;當(dāng)黃海水團(tuán)向東伸展時(shí),其路徑偏東多彎曲。

對(duì)馬暖流除流速具有夏強(qiáng)冬弱的年周期外,還有7~9年的長(zhǎng)周期變化。近期,有人對(duì)對(duì)馬暖流的來(lái)源問(wèn)題提出了新的見(jiàn)解,認(rèn)為不能簡(jiǎn)單地解釋為黑潮的分支,而把它看作為黑潮水與大陸沿岸水在東海中部相遇時(shí)所形成的混合水的一支海流。

黃海暖流

為對(duì)馬暖流在東南向西伸入黃海的一個(gè)分支,大致沿“黃海槽”北上,在向北流動(dòng)過(guò)程中,因受沿岸水文氣象因子的影響逐漸變性,暖流的特性也隨著進(jìn)入黃海的距離增大而減弱。因黃、渤海是強(qiáng)潮流區(qū),相比之下,海流很弱,以潮流為主。海流流速只及潮流的1/10左右(約0.2~0.3節(jié)),所以,海流常被潮流掩蓋而不易辨別。但在溫度和鹽度分布上,特別是冬季,明顯地存在著高溫、高鹽水舌,從南黃海一直伸到渤海。夏季,因黃海深層冷水盤(pán)踞在黃海深處,阻礙了暖流的北上,使這支海流可能僅限于表層。也有人認(rèn)為,夏季不存在這一支海流。按傳統(tǒng)的概念,暖流抵達(dá)北緯35°附近,向左側(cè)分出一小股,與南下的沿岸流構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針的小環(huán)流。主流繼續(xù)北上,在成山角以東又分出一小股往東,匯入西朝鮮沿岸流南下。進(jìn)入北黃海的暖流余脈,主要向西從渤海海峽北部進(jìn)入渤海,此時(shí),勢(shì)力已非常微弱。當(dāng)它抵達(dá)渤海西部時(shí),受陸地阻擋而分為兩小股,一股向東北入遼東灣,另一股往南入渤海灣

渤海的環(huán)流由兩部分組成。南部終年為一個(gè)左旋環(huán)流,系由北面的暖流余脈與南面的魯北沿岸流構(gòu)成。遼東灣的環(huán)流隨季風(fēng)更替。冬季偏北季風(fēng)把遼河入海的徑流吹向遼東灣東岸并南下,與北上的暖流余脈構(gòu)成一個(gè)順時(shí)針環(huán)流;夏季偏南季風(fēng)又把遼河沖淡水推向遼東灣西岸,曖流余脈沿該灣東岸北上,構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針環(huán)流。

黃海暖流的季節(jié)變化為冬強(qiáng)夏弱,這除了與黃海冷水團(tuán)有關(guān)外,還與對(duì)馬暖流通過(guò)朝鮮海峽的流速、流量有關(guān)。當(dāng)朝鮮海峽處流速減弱時(shí),黃海暖流就加強(qiáng);反之,則減弱。黃海暖流的流向比較穩(wěn)定,終年偏北,大致沿高鹽水舌軸線方向流動(dòng)。

臺(tái)灣暖流

指出現(xiàn)在長(zhǎng)江口以南和浙閩近海,終年具有高溫、高鹽特征的海流。它自黑潮主干在臺(tái)灣東北海域分出后,沿東海大陸架底坡北上,沿途受海底地形影響,流速逐漸減弱,約0.5節(jié)。該海流除表面易受季風(fēng)影響外,中、下層的流向比較穩(wěn)定,終年向北。其前鋒在長(zhǎng)江口外與南下的沿岸水混合,然后折向東北,其中一部分海水匯入對(duì)馬暖流,另一部分匯入黃海暖流。夏季西南季風(fēng)盛行時(shí),迫使海水離岸輸送,這時(shí)臺(tái)灣暖流與沿岸流同向,兩者匯成一片,流幅寬而勢(shì)力強(qiáng),幾乎遍及東海西部的淺水區(qū),流速0.3~0.4節(jié),冬季東北風(fēng)盛行時(shí),迫使海水向岸輸送,暖流方向與沿岸流方向相反,此時(shí)臺(tái)灣暖流勢(shì)力減弱,流幅變窄,流速0.1~0.3節(jié)。浙江省近海的暖流和沿岸流之間形成明顯的鋒面,鋒面以西為沿岸流南下,以東為暖流北上。

中國(guó)沿岸流

是構(gòu)成整個(gè)海區(qū)環(huán)流的一個(gè)部分。它始于渤海灣西部,沿中國(guó)海岸南下,主要是由江河入海的徑流所組成的低鹽水流。因它在南下的流動(dòng)中并不完全連續(xù),故按所在地區(qū)不同而有不同名稱,自北向南有遼南沿岸流、魯北沿岸流、蘇北沿岸流、浙閩沿岸流和廣東省沿岸流。

遼南沿岸流指遼東半島南岸自鴨綠江口向西南流動(dòng)的一股海流,系北黃海氣旋環(huán)流的一個(gè)組成部分。它主要由鴨綠江的徑流組成,其季節(jié)變化主要取決于鴨綠江的徑流量和遼南一帶的風(fēng)。該沿岸流的特點(diǎn)是流向終年不變,夏季流速稍大,流幅較窄,強(qiáng)盛時(shí)可越過(guò)渤海海峽進(jìn)入渤海口;冬季流速較小,流幅較寬。

魯北沿岸流由黃河海河等入海的徑流組成。從渤海灣西部起,沿山東北岸東流經(jīng)成頭山南下,以流動(dòng)路徑終年不變?yōu)槠渲饕卣鳌T诔缮浇歉浇〔糠謪R入黃海暖流外,絕大部分海水往南或西南流動(dòng)。成山角以南,因進(jìn)入寬闊海面,勢(shì)力減弱,流速減小。

參考資料 >

知識(shí)科普|海流.南海海洋資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.2024-03-21

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