书城科普读物认识海洋系列丛书:海洋中无处不在的科学
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第2章 地球与海洋科学(2)

从海洋学而不是从地理学的角度,一般把三大洋在南极洲附近连成一片的水域称为南大洋或南极海域。南大洋是世界上唯一一个完全环绕地球而没有被大陆分隔开的大洋。由于南极洲有2~2.5千米厚的冰覆盖,致使陆架深而窄,陆坡陡峭,洋底很深。它具有独特的潮波系统和环流系统,既是世界大洋底层水团的主要形成区,又对大洋环流起着重要作用。南极洋流是世界上最长的洋流,总长21,000千米,流量为每秒1亿3千万立方米,等于全世界所有河流流量总和的100倍。

海峡和海湾

1.海峡

海峡是位于两个大陆或大陆与邻近的沿岸岛屿或者岛屿与岛屿之间,两端连接两大海域的狭窄通道。它是由海水通过地峡的裂缝经长期侵蚀,或海水淹没下沉的陆地低凹处而形成。海峡一般水较深,水流急且多涡流。海峡内的海水温度、盐度、水色、透明度等水文要素的垂直和水平方向的变化较大,其底质多为坚硬的岩石或沙砾,较少细小的沉积物。

海峡不仅是交通要道、航运枢纽,而且历来是兵家必争之地。它们有的沟通两海(如台湾海峡沟通东海与南海),有的沟通两洋(如麦哲伦海峡沟通大西洋与太平洋),有的沟通海和洋(如直布罗陀海峡沟通地中海与大西洋)。因此,人们常把它称之为“海上走廊”、“黄金水道”。全世界共有上千个海峡,其中著名的约有50个。

世界上最长的海峡是位于非洲东南部国家莫桑比克与马达加斯加之间的莫桑比克海峡,长达1670千米。因它又宽又深,可通巨轮,因此成为南大西洋和印度洋之间的重要通道。

头戴两项“世界之最”桂冠的海峡是位于南美大陆和南极洲之间的德雷克海峡。它是世界上最深的海峡,最深处达5248米,同时它又是世界上最宽的海峡,南北宽达9704米,成为世界各地通向南极的重要通道。

马六甲海峡,位于马来半岛与苏门答腊岛之间,人称东南亚的“十字路口”。

英吉利海峡是大西洋的一部分,位于英格兰与法国之间,日通行船只在5000艘左右,成为世界上最繁忙的海峡。

直布罗陀海峡位于西班牙伊比利亚半岛最南部和非洲西北角之间,是地中海通向大西洋的唯一出口。从霍尔木兹海峡开出的油轮,源源不断地将石油运往欧美各国,因此霍尔木兹海峡被人们称为“西方世界的生命线”。

白令海峡则身兼多职,它是连接太平洋和北冰洋的水上通道,也是两大洲(亚洲和北美洲)、两个国家(俄罗斯和美国)、两个半岛(阿拉斯加半岛和楚克奇半岛)的分界线。国际日期变更线也从白令海峡的中央通过。

我国的海峡主要有三个,分别是台湾海峡、渤海海峡和琼州海峡。

台湾海峡:位于我国台湾省与福建省之间,沟通东海和南海,呈东北至西南走向,全长280千米,为我国最长的海峡。因它濒临我国第一大岛——台湾岛,故称它为台湾海峡。台湾海峡纵贯我国东南沿海,由南海北上,或由渤、黄、东海南下,必须经过这里,俗称我国的“海上走廊”。

渤海海峡:位于黄海和渤海,山东半岛和辽东半岛之间,是渤海内外海运交通的唯一通道。海峡宽约90千米,向东连接黄海,向西连接渤海,是联系黄海和渤海的咽喉要道。

琼州海峡:位于海南岛与广东省的雷州半岛之间,东西长约80千米,南北宽度20~40千米不等,平均宽度为29.5千米。琼州海峡西接北部湾,东连南海北部,呈东西向延伸,是东南沿海进入北部湾的海上要冲。

2.海湾

海或洋伸入陆地,深度逐渐变浅形成明显水区的海域称为海湾。通常三面为陆,一面为海,呈“U”形及圆弧形等,可与其主体部分进行自由的水体交换。其深入大陆的最远处称为湾顶,与外海相通的地方称湾口,湾口两岸海角间的连线为海湾与外海的分界线。

海湾由于特定的地形条件,即它的深度和宽度向陆地逐渐变小,其水文状况具有某些独特的性质,主要表现为潮差较大。例如,北美洲的芬迪湾,是世界上潮差最大的地方。

海湾由于两侧岸线的遮挡,在湾内形成波影区,使波浪、潮汐的能量辐散、降低,风浪扰动小,水体平静,易于泥沙堆积。沉积物在湾顶沉积而形成海滩。当运移沉积物的能量不足时,在湾口、湾中形成的“拦湾坝”,分别称为“湾口坝”、“湾中坝”。

台湾海峡海湾地处陆地边缘,是人类开发利用海洋的重要区域。过去,人们在海湾捕鱼、航海,今天,它是现代海洋开发的基地。大的海湾,可以进行海洋的综合开发;较小的海湾,人们则根据其资源优势来从事不同类型的海洋开发活动。例如,水深浪小的海湾,适宜于船只停泊,成为海港;油气资源丰富的地方,适宜成为石油开采的海湾;气候宜人,风景秀丽的海湾,适合发展海滨旅游;地势平坦、潮汐带辽阔的海湾,适宜进行滩涂养殖。

随着现代海洋开发的迅速兴起和陆地上工业区向海岸带迁移,沿岸海区污染日益严重,海湾因其自然条件而首当其冲,成为最容易污染的地方。因此,在开发利用海湾的同时,保护海湾环境已刻不容缓。

世界上大大小小的海湾甚多,主要分布于北美、欧洲和亚洲沿岸,其中较大的有240多个。有些海湾,如北大西洋的墨西哥湾、印度洋的孟加拉湾和波斯湾等,实质上是海。

中国海岸线曲折,海湾众多。大体而言,面积在10平方千米以上的海湾有150余个。中国海湾的特征是:杭州湾以北,以平原性海湾为主,数量少,规模面积大,开阔壮观,如辽东湾、渤海湾、莱州湾、海州湾等;而杭州湾以南,多为山地丘陵基岩性海湾,数量多,范围小,狭长而海岸曲折,如三门湾、罗源湾、钦州湾等。

杭州湾

杭州湾位于中国浙江省东北部,是典型的喇叭形海湾。杭州湾的形成与长江三角洲的伸展和宁绍平原的成陆密切相关。泥沙以海域来沙为主,其中长江来沙对杭州湾的形成起着重要作用。物质以颗粒匀细的细粉砂为主,极为松散,抗冲能力小。冰后期海侵以来,长江三角洲的南沙嘴曾伸展到王盘山。公元3~4世纪后,由于长江流域山地大量开发,固体径流增多,三角洲迅速向东发展,湾口东移。湾口地形改变使外海潮流更加受到约束,促进潮流强度增加,从而又引起湾内地形的改变。

目前,杭州湾湾口宽达100千米,自口外向口内渐窄,到澉浦仅为20千米。湾底形态自湾口至乍浦地势平坦,从乍浦起,以0.1‰~2‰的坡度向西抬升,在钱塘江河口段形成巨大的沙坎。湾底的地貌形态和海湾的喇叭形特征,使这里常出现涌潮或暴涨潮。杭州湾以海宁潮(钱塘潮)著称,是中国沿海潮差最大的海湾,历史上最大潮差曾达8.93米(澉浦)。湾外为舟山群岛。

3.海平面

海平面是海的平均高度,指在某一时刻假设没有潮汐、波浪、海涌或其他扰动因素引起的海面波动时海洋所能保持的水平面。其高度是利用人工水尺和验潮仪长期观测而得。一般地,各个国家都采用一个平均海水面作为统一的高程基准面,由此高程基准面建立的高程系统称为国家高程系。1985年前,我国采用以1950—1956年青岛验潮站测定的平均海水面作为高程基准面,称为“1956年黄海高程系”。1985年开始启用“1985国家高程基准”(以1952—1979年青岛验潮站测定的平均海水面作为高程基准面)。

海平面其实并不平,其原因有二。一是涨潮、落潮、风暴和气压高低等因素,使海面始终不能归于平静;二是各个地方海底地形的差异。一般来说,海底是山脉的地区,海面就比其他海域高一些;而海底是一个盆地的地区,海面就比其他海域要低一些。比如,同是大西洋海域,波多黎各海下是一片凹地,因而这一地区的海面就比周围地区明显要低;而巴西东部由于海下有一座3500米的海岭,所以这里的海面就比周围其他地区要高。但是,因为海平面凹凸的变化在1000千米以上的广泛范围内逐渐变化,所以不容易被航海者察觉。

海平面高度并不是一成不变的,它是海水量、水圈运动、地壳运动和地球形态变化的综合反映,是地球演化的一个重要方面。这种变动不仅有短期的,也有长期的。短期的变动,如日变动、季节性变动、年变动和偶发性变动等,主要与波浪、潮汐、大气压、海水温度、盐度、风暴、海啸等因素有关,其升降幅度小,一般是局部的;长期的变动,即地质历史期间的海平面变动,其变动幅度大,区域广,甚至是全球性地引起沧海桑田的转换。因此研究海平面变化规律,预测其发展趋势,对研究第四纪地质、新构造运动、探索气候变化规律以及对于人类生活和生产都是极为重要的。

海岸带

海岸带是指海洋和陆地相互交接、相互作用的地带。这里也是地球上水圈、岩石圈、大气圈和生物圈相互作用最频繁、最活跃的地带,兼有独特的海、陆两种不同属性的环境特征。它包括紧临海岸的一定宽度的陆域和海域,是陆地和海洋的天然分界线。

无论是海洋还是陆地,都不是静止不变的。在自然界各种力的作用下,陆地的地形,海洋的深度,海岸的轮廓都处于不断地变化之中。

那么,到底是什么力量使海岸形成并发生改变的呢?

海洋学家的回答是:海浪。

当地球上有海陆分布以来,海浪便不断地拍打着海岸,海洋中不停地产生的波浪周而复始地一波又一波地向海岸涌去。

海风是形成和推动海浪形成的主要力量之一。通常在无风的日子,海面只有浅浅波纹,这便是我们所称的风平浪静,但有时并不如此,即使在无风的时候,还会有其他海区的海浪传来扑向海岸。而当微风吹起,立刻就可看到浪花涌向沿岸或沙滩的景象。至于暴风雨来临,那惊涛骇浪的景象就更加壮观了。

潮汐在近岸周期性的传播也称为潮波,它的涨退是海浪的力量源泉之一。当退潮时,我们可看到岸边的海浪会减弱;涨潮时,我们甚至能看到万马奔腾似的海浪拍击岸边的景象。

海浪冲击海岸,形成三种侵蚀力量。第一种是浪花迸裂后跌落地面所造成的水压;第二种是海浪扑向岩石,压迫岩石缝隙中的空气而产生的力量,就像空气枪压迫空气的原理一样,这样的力量可以压迫岩石,使细小的裂缝逐渐变宽;第三种是海浪带动大小石块、小沙粒,在岸边来回滚动所造成的磨蚀作用。在上述三种海浪力量的作用下,世界上没有哪个海岸能保持其原来的面貌。

根据不同的成因和景观,海岸一般分为三大类型:山地丘陵海岸、平原海岸和生物海岸。

山地丘陵海岸:这种海岸由比较坚硬的岩石组成。

山地丘陵海岸

人们往往看到,山水之间,气势磅礴的海水向海滩呼啸奔驰,卷起白沫飞溅的浪花。海水或直入山麓,环抱山岭,或绕过山脚伸入山岙,形成弯弯曲曲的海岸;这些岸线曲折、岬湾相间的海岸称为山地丘陵海岸,也称为石岸。

石岸的景色不完全相同,其形成和变化是海岸在波浪作用下不停地发生变化的过程。起初,在突出的海岬地区,波浪在该处“折射”,能量聚集,使该处遭受波浪的冲刷和打击力最强。岬角的岩石在波浪冲击与压力作用下崩裂破坏,破碎的岩屑又被波流夹带,像钻具一样,进一步凿磨、削刮岩石,这样使得岬角与海面相交接的地方被掏蚀后退,形成向海的凹穴,这种现象叫海蚀穴。海蚀穴不断被波浪掏蚀扩大,使得上部失去支持而崩塌下来,这样岬角就逐渐后退,造成了断崖陡壁,这种海滨陡崖叫海蚀崖。随着岬角向陆地后退,在海蚀崖前方造成一个崎岖不平的岩石滩地,简称为岩滩;岩滩上常有些残留的坚岩,有的成为石柱状,叫海蚀柱;有的成为门拱状,叫海穹;还有的成为蜡烛状、石林状等。人们常常根据它的形状称其为石公公、石婆婆、石蘑菇等,例如大连附近的黑石礁、青岛的石老人以及海南岛崖县的天涯海角等,都是岬角后退、残留于岩滩上的海蚀柱。

当岬角逐渐后退,而前方的岩滩增宽到相当距离后,这时波浪作用在它上面的力量已完全消耗尽,而达不到海蚀崖,因此,海岬的后退就减缓而趋于稳定了。

平原海岸岬角遭受破坏后退,形成的大量岩屑、泥沙在水中逐渐变细,海浪将它们沿岸推移,并搬运到海湾中停积下来。泥沙首先堆积在水深最浅、波浪作用力最小的海湾顶部,形成深受人们喜爱的海滨沙滩。随着泥沙的积聚,海滩逐渐变宽,使得海岸向海推移。波浪还可以在湾中与湾口形成横拦海湾的长条形堆积体,有的成为虎尾状,叫作沙嘴。还有的堆积体宽广巨大,围封了整个海湾,叫做沙坝。当海湾被沙坝围封后,其内侧的水域与大海逐渐隔离,这种被隔离的海湾水域叫做泻湖。泻湖慢慢地淤浅,就使得海湾被泥沙填充而形成了平原。还有的沙坝将海岸与岛屿连接起来,形成陆连岛。

平原海岸:平原与大海直接连接,这里海岸线比较平直,景色相对比较单调。海水不再湛蓝,在浮淤盈野的泥滩间,黄浊的海水在这里奔驰。涨潮时,海水没过平坦的泥滩,落潮后,浅滩上留下一层淤泥。站在岸边极目望去,海天一色。人们把这种宽阔、平坦、与平原相连的海岸称为平原海岸。

在大河河口的地方,河水和海水在此混合,不同的冲蚀作用和堆积作用使这里形成特有的海岸类型。我们把这种受河流的作用而形成的海岸叫做河口三角洲海岸。