你想想,如果风总是朝着一个方向吹,那么会怎样呢?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。
表面海水的流动,由摩擦力带动了下层海水也发生流动;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。
由于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,更是因盐度差异而形成密度流的典型例子。
海水具有连续性和不可压缩性,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。补偿流常常配合风海流和密度流,形成大洋表层巨大的环流。
根据洋流的温度,可以分为性质不同的暖流和寒流。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。
此外,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。
庞大的“暖水管”
大西洋的赤道南北,也有两个与太平洋位置大体相似的大洋环流。
北大西洋的北赤道洋流,大致从佛得角群岛开始,沿北纬15~20°之间自东向西流动,至安的列斯群岛附近,称安的列斯暖流。南大西洋的南赤道洋流,从非洲沿岸流向美洲沿岸,到南纬7°附近巴西东部向东突出的罗克角,分为南、北两支。
在大西洋南北两个环流中,以墨西哥湾暖流最著名。墨西哥湾暖流,又简称湾流,是世界大洋中宽度最大、流程最长、水温最高、影响最深远的暖流。习惯上,人们把佛罗里达暖流、墨西哥湾暖流和北大西洋暖流,合称为一个湾流系统。
这个规模巨大的湾流,总流量为7500~10000万立方米/秒,比黑潮暖流大近一倍,几乎相当于世界陆地上所有河流总流量的40倍。
湾流汇聚了大西洋南北两股赤道洋流,又在加勒比海和墨西哥湾内流动了较长的时间,成为热量丰富的强大暖流。据测量和计算,每小时约有900亿吨温暖的海水从墨西哥湾流入大西洋;湾流每供给英吉利海峡1米长海岸线的热量,约相当于燃烧6万吨煤的热量;每年带给挪威沿海的热量,约相当于这里太阳辐射量的1/3左右,用这些热量可以发出强大的电能。湾流的热量非常庞大,人们形象地称它为永不停息地输送热量的“暖水管”!
这个庞大的“暖水管”使流经地区的水温和气温显著上升。这样,西欧和北欧的西部,便形成了典型的温带海洋性气候。所以,西北欧的斯堪的纳维亚半岛上生长着郁郁葱葱的针叶林和混交林,而北美东北部的格陵兰岛则绝大部分是白雪皑皑的冰封世界。湾流对西北欧气候的影响,以冬季最为明显。挪威西部沿海1月平均气温为0℃左右,北极圈内的巴伦支海西南部终年不封冻,位于北纬69°附近的前苏联科拉半岛的摩尔曼斯克,成为举世罕见的高纬地区的不冻港。你如果到那一地区去,会发现许多奇特的自然现象:那里有南面吹来的凛冽寒风,有北方刮来的习习暖风;那里有夏季纷纷飘扬的六月雪,有冬天阴云缠绵的元月雨;那里有大雁春天向南飞行,海鸥则秋天向北展翅。
受湾流的影响,北大西洋东西两侧海域,气候迥然不同。英国设得兰群岛以东海域,1月平均气温约为3.4℃;而同纬度的加拿大拉布拉多半岛东北海域,却为-19℃。两者竟相差22.4℃!
“转向”环流和北冰洋洋流
印度洋的大洋环流,受地理环境的影响,南、北具有不同的组成和特点。
印度洋南部的大洋环流比较稳定。低纬海区在盛行东南信风的吹送下,南赤道洋流自东向西横过印度洋,势力强大,流向稳定。而印度洋北部因受大陆限制和季风环流的影响,冬夏洋流要“转向”,形成随着季节转换而变换流向的洋流系统。从10月到第二年4月,这里受东北季风的影响,北部海水自东向西流动,形成反时针方向的冬季环流,尤以12月和1月表现得最为明显。从5月到9月,这里受西南季风的影响,北部海水自西向东流动,形成顺时针方向的夏季环流,尤以7月和8月最为典型。
北冰洋地处高纬,面积最小,气候严寒,冰覆盖广,即使是夏季,冰雪覆盖的面积也在2/3左右。那么,北冰洋里有没有洋流呢?回答是:有。
北大西洋暖流有一支流向东北。同时,北冰洋海水经过格陵兰岛附近海域,分别形成拉布拉多、东格陵兰等寒流。这样,就组成了北冰洋这一海域反时针的大洋环流。
裂流
波浪到达海岸时也可以产生裂流,有时也被误称为裂潮。不慎卷入裂流的游泳者可能会被大海吞没。但是当人们了解裂流的特征后,就可以找到求生的办法。当波浪向岸边传播时,一系列的波峰线或波谷线平行海岸。冲浪者都知道,波浪的高度沿着这条线发生变化。波浪冲击海岸时,浪峰击岸处发生水的堆积,这些水由高处流向低处,然后流向大海,形成裂流。外海的海底地形通常控制着裂流的产生。同样,向海的水流经过海滩或者冲浪带的障碍物时也可以形成裂流。裂流虽然很危险,但其发生的范围很小。在与裂流抗争时,游泳者应沿着侧面或对角线游,而不应该逆流而上。