我国海洋科学工作者于1980年去南太平洋进行了一次科学考察。返航途中,横渡赤道时,考察船上有一位名叫周镭的科学工作者,突然想起人们在海上用瓶子传递信息的事,便急忙给妻子写了一封信。
他把写好的信装进信封,在右角上贴了一张印有五星红旗图案的邮票,并在左上角画了一个箭头指向“中国”二字,还用英语和俄语加以注明,然后把信装进一个啤酒瓶中,用白蜡密封,在考察船穿过赤道的时候投入茫茫的大海。
两个多月后,周镭返回了祖国。除茶余饭后的话题之外,谁也没把投瓶的事放在心上。不料有一天,他突然收到来自巴布亚新几内亚的一封来信,打开一看,是一位中国血统的名叫陈国祥的先生寄来的。信中除了有周镭写给他妻子玉萍的家书外,陈先生还附有一封热情洋溢的书信。信中不仅讲明了周镭家书拾到的时间、地点和过程,还提到他与祖国的血肉关系,并希望今后加强联系。
不用说大家也猜得出,这两个故事中的邮递员,就是前面我们提到的洋流。
但是,洋流邮递只是人们在万般无奈的情况下的一种碰运气的举动,实际上是常常靠不住的。1498年,哥伦布为了解脱航行中的困境,曾在一张羊皮纸上给西班牙国王写了一份报告,装在一个椰子壳里投入大海,希望海流迅速把它带到西班牙去。可是,海流把它漂到大西洋比斯开湾的一个荒滩上,直到1856年才被人们发现,整整延误了358年!
今天,海洋里还漂着许多载有各种信息的瓶子,不过大多是为了研究海流而由科学工作者投放的。假如你有幸在海边拾到这样的“邮瓶”,并回答了里面的问题,把卡片寄给了投放者,那你就成为一名协助科学工作者研究海流的有功之臣了。
洋流来自何方
人们经过大量研究后发现,洋流既可以是一支浅而狭窄的水流,仅仅沿着海洋表面流动,也可以是一股深而广阔的洪流,数百万吨海水一齐向前奔流。
洋流形成的影响因素很多,主要是风“玩”的把戏,其次是海水密度不同的作用,而地球的自转、大陆轮廓和岛屿的分布、海底的起伏、季节的变化和江河入海的水量等等,也对洋流的形成与分布产生不小的影响。
读者可以想一想,如果风总是朝着一个方向吹,结果会怎样呢?盛行风在海洋表面吹过时,风对海面的摩擦力,以及风对波浪迎风面施加的风压,迫使海水顺着风的方向在浩瀚的海洋里作长距离的远征,这样形成的洋流称为风海流。风海流也叫漂流,是洋流系统中规模最大、流程最远的洋流。同时,受地球自转偏向力的影响,表面海水的流动方向则与风向发生偏离,北半球表面洋流的流向偏往风向的右方,而南半球则偏向左方,即北半球向右偏,南半球向左偏。
由于摩擦力的作用,表面海水的流动也带动了下层海水发生流动;由于自上而下的层层牵引,深层海水也可以流动。只是流速受摩擦力的影响越来越小。到达某一深度时,流速只有表面流速的4.3%左右。这个深度就是风海流向深层水域影响的下限,称为风海流的摩擦深度,大洋中一般在200~300米深处。例如,表面洋流的流速若是50厘米/秒,这个深度上的流速仅为2厘米/秒。
海洋表面风力越强,风速越大,表面风海流的流速就越大,它所能影响的深度也越大。
海水密度在水平方向上分布不均匀而产生的海水流动,称为密度流。
世界上一些著名的洋流,如湾流、黑潮、赤道流等,都是与海洋水密度分布有关的洋流。而大西洋与地中海之间,地中海与黑海之间,分别通过直布罗陀海峡和土耳其海峡的水体交换,更是由于盐度差异而形成密度流的典型例子。
海水具有不可压缩和性连续性等特点,一个海区的海水流出,相邻海区的海水就要来补充,这样形成的洋流称为补偿流,补偿流既有水平方向的,也有垂直方向的。例如,在离岸风的长期吹送下,表层海水离开海岸,相邻海区的海水就会流到这个海区,形成水平方向上的补偿流;同时,下层海水也上升到海面,来补偿离岸流去的海水,形成垂直方向上的上升流。上升流在大陆的西海岸比较明显,秘鲁和智利海岸、加利福尼亚海岸、非洲的西南和西北海岸都有分布。洋流在表层流动遇到海岸或岛屿时,不仅在水平方向上发生分流,而且在垂直方向上产生下降流和底层流。补偿流常常伴随着风海流和密度流,形成大洋表层巨大的环流。
海洋上,洋流的形成往往是多方面综合因素形成的,上面分成的三种类型,有时是很难严格地加以区别的。
根据洋流的温度,可以把它分为暖流和寒流。洋流的水温比流经海区水温高的称为暖流,水温比流经海区水温低的称为寒流。暖流大多发源于低纬海区,从较低纬度流向较高纬度,一般水温较高,盐度较大,含氧量较低,浮游生物的数量较少,海水透明度较大,水色大多发蓝。寒流大多发源于高纬海区,从较高纬度流向较低纬度,一般水温较低,盐度较小,含氧量较高,浮游生物数量较多,海水透明度较小,水色多呈暗绿色。通常,在北半球,由南向北流的是暖流,从北向南流的是寒流,南半球则正好相反。
另外,根据海洋的垂直分布状况,还可以分为表层洋流和深层洋流;根据洋流流向流速的变化大小,还可以分为稳定流和非稳定流,一般我们常说的洋流,大多是指稳定流。
黑潮、亲潮和秘鲁寒流
太平洋作为世界上面积最大的大洋,纵贯南北半球,在赤道至南北纬40°~50°的范围内,南北各有一个大洋环流。
其中的北赤道洋流,长达14000公里,宽数百公里,平均每天流动距离约35公里。北赤道洋流大致从中美洲西部海域开始,向东向西流动,至菲律宾群岛,主流沿群岛东侧北上,形成黑潮。
黑潮的温度高,盐度大,是北赤道洋流的延续。它的水色呈现蓝黑色,透明度大,是世界上仅次于湾流的第二大暖流。
黑潮全长约6000公里,宽约200~350公里,厚度平均约400米,最长厚度可达1000多米,流速50~250厘米/秒,大致每昼夜可流动60~90公里,水面的温度夏季约29℃~30℃,即使是严寒的冬季,水温也在20℃以上。黑潮在东海时的流量约为长江流量的1000倍,相当于世界河流总流量的20倍,浩浩荡荡,奔流不息,是太平洋西部引人注目的一股暖流。
亲潮又称为千岛寒流,它发源于白令海峡,沿堪察加半岛海岸和千岛群岛南下。亲潮比黑潮规模小,流至北纬30°~40°附近海区,与黑潮汇合,折向东流,并与阿拉斯加暖流共同组成反时针方向流动的副极地环流。
秘鲁寒流从南纬45°左右的西风流开始,经智利、秘鲁、厄瓜多尔等国沿海北上,直达赤道海域的加拉帕戈斯群岛附近,流程长达4500多公里,是世界大洋中行程最长的一支寒流。它的平均宽度在智利海岸附近为180多公里,秘鲁沿海为450多公里,流速每昼夜约11公里,水温在15℃~19℃之间,比邻近海区的水温低7℃~10℃,是世界著名的寒流之一。