书城科普读物海洋知识小百科-气象篇
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第15章 变幻无常的海洋(3)

海面气温对上层海水的混合也有重要的影响作用。当气温高于海温时,海洋从大气得到感热,海水的稳定度会因此有所增加,使混合层深度变浅。当气温低于海温时,大气对海水起冷却作用,上层海水因失去热量而降低温度,增大密度,使海水的稳定度降低,使混合层深度变深。当强烈的冷却使海水出现不稳定时,造成海水的上下对流运动。在高纬度海区的冬季,因海水冷却降温引起的海水对流经常出现。在较浅的海区,这种冷却使海水上下对流可以使海水从表面到海底同时冻冰。

大气中的混合层是怎么形成的?

在海洋和大气的边界附近,上层海水因风的搅拌作用或气温的冷却作用形成了温度和盐度随深度几乎很少变化的混合层。海气界面附近大气中也存在这种温度和湿度随高度几乎没有变化的大气边界层混合层。海洋混合层由风的搅拌而成,大气混合层的形成又是与什么因素有关呢?

海面上方大气混合层的形成与海面对风的摩擦作用有关。由于风速相对大,风作用于海面的同时,海面对风也存在拖曳作用。另外海面的波涛起伏对边界附近风速的变化也有很大的影响。这样一来,海面的摩擦作用使贴近海面的风速变得很小,而离开海面上方不远的地方由于摩擦的减小,风速很快变大。大气中风速随高度的这种变化在大气边界层中也产生湍流涡旋,在湍流的混合作用下,使海气边界附近的一个层次中,气温和湿度变得很均匀,形成了大气的混合层。

大气混合层大体上也有100米的厚度。

为什么北太平洋上温带气旋的归宿地是阿留申群岛?

在北半球亚洲和太平洋地区发生的气旋除了在出海前减弱消失、寿终正寝者以外,绝大部分的气旋最终都移向了北太平洋的阿留申群岛海区。为什么温带气旋都“不约而同”地选择了阿留申海区作为它们的最终归宿地?这与东亚沿海附近大气中层上的东亚大槽有关。

原来,气旋生成后,一般都沿着高空低压槽前的气流移动,因为高空低压槽前方有利于气旋的发展。由于海陆分布和青藏高原对大气环流的影响,在东亚沿海存在着全球最强的低压槽,东亚大槽的槽前气流直通阿留申群岛,从亚洲大陆入海的气旋,当然要沿着这条“坦途”归去阿留申了。

为什么北大西洋上的温带气旋都移向冰岛?

同亚洲大陆和太平洋地区的原因类似,出现在美洲大陆和北大西洋地区的温带气旋,除了入海前消失者之外,绝大部分也都移向冰岛附近的海区。

这是由于在美洲大陆东部沿海地带,同样存在着势力仅次于东亚大槽的美洲大槽。槽前的西南气流,方向直指冰岛附近海区。因此,从美洲大陆入海进入北大西洋的温带气旋,最终的目的地自然是冰岛附近海区了。

为什么日本海的东部沿海冬季风雪天气多?

一般情况下,来自热带海洋上的气团由于温度高,常常携带大量的水汽。但来自较高纬度的冷气团也可以携带比较多的水分。在北风呼啸的我国大陆上,从西伯利亚吹来的空气又干又冷。但同样是来自西伯利亚的冷空气,经过日本海上空时,受海洋的影响,气团的性质出现了变化,当到达日本岛屿沿海时,空气变得又冷又湿。由于日本海沿岸多山,冷湿的空气受山坡的抬升,水汽就凝结成雪降落到地面上。

由于冬季冷空气活动频繁,冷空气不断将日本海中的水汽输送到日本去,使得该地区冬季的风雪天气也就特别多。

信风是什么样的风?

信风,又叫贸易风,是热带海面上方向比较恒定的风。信风带位于副热带高压中心的东南侧和东北侧,北半球的信风为东北信风,南半球的信风为东南信风。信风气流从两个半球副热带高压的中心辐散流出,在赤道辐合带中辐合上升,构成哈得莱环流的上升支。

热带海洋上空的信风对海洋造成了什么影响?

热带海洋上的信风常年从大洋的东部吹向西部。受南北两半球信风的影响,在赤道上层大洋中出现了向西流动的海流。由于南半球东南信风的范围、强度更加广阔和稳定,因此,在赤道上和南半球靠近赤道的地区为强劲的、向西的南赤道流,在北纬10度附近为向西的北赤道流。赤道附近这些向西流动的海流受大洋西岸的影响,使大量海水在赤道西部边界附近海区堆积,海面高度升高,西部出现指向东部的压力。在海水压力的作用下,一部分海水在南北两支赤道流的中间形成了赤道逆流,向大洋东部流去,一部分海水在赤道表层南赤道流以下形成了赤道潜流,流向大洋东部。

因此,热带海洋上的信风在赤道海区直接产生了南、北赤道流,间接形成了赤道逆流和赤道潜流。

海水结冰后,海面风还能影响海洋的运动吗?

海水结冰后,海面风的吹刮仍然可以对海洋产生影响,特别是对于大洋中的浮冰。海水中冰山的移动就是风生海流“运输”的结果。当海面风将暖空气输送到海冰区后,可以使海冰融化,风的吹刮常常是形成海中“冰河”的原因之一。在南、北极附近的海区中,浮冰群的移动对航道安全影响很大。要摸清航道上浮冰情况的变化,或者选择通畅的航道,都离不开对海面风的了解。

大洋中的赤道潜流是怎么命名的?

在太平洋和大西洋的赤道海区中,表层海水在东南信风的吹送下形成南赤道流。在南赤道流的下方大约150米深度左右的层次上,存在着一支强劲向东流动的海流,这就是赤道潜流。最早发现赤道洋面下存在潜流的时间是1886年,但它并没有引起人们的重视。直到1952年,美国海洋学家克伦威尔等人在东太平洋东部进行调查时,才再次发现赤道潜流的存在。因而太平洋赤道潜流也被称为克伦威尔海流。1961年,以前苏联著名科学家罗蒙诺索夫命名的海洋调查船在大西洋考察时,证实赤道大西洋也存在着潜流。这样,大西洋赤道潜流又被称为罗蒙诺索夫海流。

为什么暧洋流海水中的含盐量过高?

从低纬度流向较高纬度的洋流由于来自温暖的热带,因此,洋流中的海水温度要比相邻海区中海水的温度高。如北大西洋中的湾流和北太平洋中的黑潮,都是著名的暖流。但观测发现,这些暖洋流除了水温较高的特点以外,海水的含盐量也比相邻海区的多。为什么暖洋流海水中的盐度高呢?原来,暖流的源头大多位于副热带地区,对应大气中的气压系统是副热带高压。在高气压的控制下,天空晴朗少云,辐射强烈。海水在阳光的加热下,不断有海水被蒸发为水汽进入大气中。因此,在副热带高压控制的海区中,海洋中因蒸发的水分不能被降水所补充,单位体积海水中的含盐量必然就会增大了。

南海海流为什么出现季节性的转换?

我国的南海,地处热带和副热带,是西太平洋的边缘海。南海海洋环流与北印度洋环流类似,具有非常明显的季节性变化。冬季,整个南海为一个逆时针的环流,夏季,南海基本上为一个顺时针的环流。为什么南海海洋环流在冬夏季节的方向相反呢?

南海环流的季节性转换与大气的季风环流有密切的关系。在北半球冬季,南海在东北季风的控制下,相应的环流为逆时针旋转;夏季,整个南海受西南季风的影响.因此南海的环流为顺时针旋转。

可以从山东经渤海海面步行到辽宁吗?

山东和辽宁隔着渤海海峡相望,直线距离很近。从山东到东北,如果不乘船或飞机,则只能沿着渤海湾绕圈才能到达。可你知道,在历史上,出现过从山东经渤海步行到辽宁的事吗?

据史书记载,晋朝成康二年(公元336年)前后,渤海海面从河北昌黎到辽宁营口一带,连续三年全部封冻,冰上曾来往数千人的军队。唐朝长庆二年(公元822年)2月,渤海莱州湾及其以东也出现过“海冻二百里”的事实,因此确实出现过从山东出发,经渤海的海冰直接步行到辽宁的事情。

几千年来,我国沿海地区的气候变化从渤海冰封的历史记录中也可以追寻出它的踪迹。中华民族几千年文明史的记录中不但包含了民族的兴衰循环,也包含了气候变化的规律。

海流对海上军事行动有什么影响?

海流就像大气中的风。我们都知道,顺风而行可以使人省时省力,逆风而动使人费力费时,横向风吹过来容易使人偏离方向。同样的道理,海洋中的舰船顺流而行将节省燃料,提高航速,逆流将增大燃料消耗,延长航行时间。潜艇和舰艇如果遇到横向的流则容易偏离航道。鱼雷和水下导弹受流的影响也会影响准确程度。

大气、海洋、社会、经济的变化有相似性吗?

大气和海洋的运动具有很强的相似性:流动、温度、上升和下沉、环流和涡旋等等。因此,大气和海洋的动力学方程组非常相似。但如果将大气、海洋的运动与社会、经济相提并论,许多人可能就会认为风马牛不相及了。

但如果从变化趋势的几何特征上来比较,则可以找出许多相似性来。在非线性科学的研究中,非线性系统变化过程的特点是具有自相似性(即:部分里面包含着整体的信息)。这种自相似性可以以大气温度的变化来说明:温度的季节变化是夏高冬低,30天~50天振荡的影响造成气温的高低相间,3天~5天高压和低压对一个地区的影响也使气温高低相间,昼夜气温的变化也是高低相间。无论取长的时间尺度还是取短的时间尺度,这种高低相间的特征是相似的,同样的,海洋中的行星尺度波动、潮波、风浪等,也具有非常明显的自相似特点。

证券市场价格的变化曲线,同样也具有这种自相似特征。预测市场变化的波浪理论实际上是对自相似过程的具体应用。同样,社会的变化也具有长时间的变化和短时间的曲折。

另外,对大气和海洋研究的主要目的是作出正确的预测。而对市场的正确预测可以得到直接的收益,因此,大气科学和海洋科学的“超前”意识将有益于正确理解经济和社会的变化。