海洋上的波浪,其壯麗的造型美不勝收。它時而隆起,時而翻滾,時而拍打著海岸……可謂是海上的壹大奇景。
海上波浪的形成
波浪是如何形成的呢?在自然界,海水受風的作用和氣壓變化等影響,促使它難以維持原有的平衡狀態,而發生向上、向下、向前和向後方向運動,便形成了海上的波浪。波浪起伏活動具有規律性、周期性。當波浪向岸邊湧進時,由於海水越來越淺,下層水的上下運動受到了阻礙,受物體慣性的作用,海水的波浪壹浪疊壹浪,越湧越多,壹浪高過壹浪。與此同時,隨著水深的變淺,下層水的運動受到的阻力越來越大,最後它的運動速度慢於上層的運動速度,受慣性的影響,波浪最高處向前傾倒,拍打在礁石或海岸上,便會濺起碎玉般的浪花。
海浪根據其所帶來的後果,大概可分為破壞性及建設性兩種類型。
先來說說破壞性海浪。這種類型的波浪通常與高能量的環境和陡斜的海岸帶有關。巖石嶙峋的海岸線通常會因暴露於巨浪及高潮而遭受侵蝕。
在沙灘上,破壞性海浪通常會帶來嚴重的後果,它會使沙灘退減。因為回流(向海)比沖流(向陸)要有力得多,會將更多的物質帶回海中。
建設性海浪即“崩頂”或“激散”碎波。與破壞性海浪相反的是,它會建成海灘,因為沖流在運送物質時比回流更有效。此種類型波浪的形成與平坦的海岸帶和低能量的海岸密切相關。
值得壹提的是,海岸地形不僅受地貌營力左右,還受地質情況影響,如巖石類別及地質構造。地質構造加上巖石不同的抗風化及侵蝕能力,令海岸出現不規則的形態,例如岬角、港灣、海蝕柱及海蝕拱,它們的特征較為突出。
波浪要素
波浪的基本要素有:波峰、波谷、波頂、波底、波高、波長、波陡、周期、波速等統稱為波浪要素。通常情況用它們來表示波浪的大小和形狀。
波峰:指靜水面以上的波浪部分。
波谷:指靜水面以下的波浪部分。
波頂:指波峰的最高處。
波底:指波谷的最低處。
波高:指相鄰的波峰和波谷間的垂直距離。
波長:指兩個相鄰波頂間的水平距離。
波陡:指波高與半個波長之比。
波浪周期:指兩個相鄰的波峰或波谷經過同壹點所需要的時間。
波速:指在單位周期時間內波浪傳播的距離,表示波浪移動的速變,等於波長與波浪周期之比值。
洋流
世界表層洋流分布圖
相信有很多人都見過海洋,即使沒有親眼看到,也都通過電視、電影有所了解。現在我們可以想象壹下,站在海邊,眺望遠處海面,我們能感受到寧靜;但看向近處海岸,海水不斷地沖刷著沙灘,或輕輕地拍打著岸邊的礁石。從遠處和近處的差別,能看出海水並不是那麽平靜,而是時刻都處在運動中。其中,洋流是海水運動的主要方式之壹。
洋流的形成
洋流也稱海流,是海洋中以水平方向流動著的巨大水體,它具有壹定的規律性與穩定性。洋流的形成原因有很多,主要是因為長期定向風的推動。世界各大洋的主要洋流分布與風帶有著密切的關系,但洋流流動的方向和風向壹致,在北半球向右偏,南半球向左偏。在熱帶、副熱帶地區,北半球的洋流基本上是圍繞副熱帶高氣壓作順時針方向流動,在南半球作逆時針方向流動。值得壹提的是,由於每條洋流始終都是沿著固定的路線流動,因此,在無線電通訊尚未發明以前,航海者和遇難的船員常利用洋流來傳遞信息。他們將寫好的信密封在瓶子或其他容器裏,放入海洋中,讓洋流把它帶來其他地方。
洋流可分為寒流和暖流兩種。所謂寒流,簡單來說,就是從高緯度流向低緯度的洋流。環南極洋流,是在西風推動下由西向東環繞非洲、南美洲和澳大利亞與南極間的廣闊海域流動的洋流,屬於寒流。它不會受到大陸的阻礙,隨風自由漂流,所以又稱西風漂流。這股洋流寬約300~2000公裏,表層流速每小時1~2公裏,是世界大洋中規模最大的寒流,也是最大的洋流。冷洋(寒流流經區域)在與周圍環境進行熱量交換時,吸收大量熱能,使洋面和它上空的大氣失熱減濕。例如,北美洲的拉布拉多海岸,由於受拉布拉多寒流的影響,水面壹年有9個月都處於凍結狀態。寒流經過的區域,大氣比較穩定,降水量較小。像秘魯西海岸、澳大利亞西部和撒哈拉沙漠的西部,就是由於沿岸有寒流經過,導致當地氣候幹旱少雨,形成沙漠。
而暖流則是從低緯度流向高緯度的洋流。墨西哥灣暖流(簡稱灣流),是世界上最強大、影響最深遠的壹支暖流。該暖流在佛羅裏達海峽流過時,流速可達每晝夜130~150公裏。它寬約150公裏,深約800米,表層水溫達27℃~28℃,總流量每秒7400~9300萬立方米,幾乎是全世界河流總流量的60倍!暖流攜帶的大量熱能,使北美東部沿海壹帶和歐洲西北部的氣候顯得溫暖濕潤。如緯度較高的英國、挪威等國港口,能夠終年不封凍,甚至使位於北極圈內的摩爾曼斯克港也成為不凍港。再如,對我國東部沿海地區的氣候影響重大的“黑潮”,是北太平洋中的壹股強大的、較活躍的暖性洋流。它流經東海時,夏季表層水溫達到30℃左右,比同緯度相鄰的海域高出2℃~6℃,比我國東部同緯度的陸地亦偏高2℃左右。黑潮不僅提到了沿海地區的溫度,還為我國的夏季風增添了大量水汽。根據研究資料表明,氣溫相對低而且氣壓高的北太平洋海面吹向我國的夏季風,只有經過黑潮的增溫加濕,才會給我國東部地區帶來充沛的降水和熱量,才會使我國東部地區受夏季風影響,並形成夏季高溫多雨的氣候特點。
洋流之所以會影響氣候變化,主要是通過氣團活動而發生的間接影響。因為洋流是它上空氣團的下墊面,它能使氣團下部發生變性,氣團運動時便會將這些特征帶到它所經過的區域,使氣候產生變化。通常來說,只要有暖洋經過,當地的氣候就會比同緯度的地方溫暖;只要是冷洋流經過的沿岸,氣候比同緯度的地方寒冷。這就是洋流帶來的氣候變化。
正是由於洋流壹直在不停地運動,南來北往,川流不息,對高低緯度間海洋熱能的輸送與交換,對全球的熱量平衡起著重要作用,從而幫助調節地球的氣候。
大洋環流
眾所周知,人和動物的體內都有血液,血管遍布全身,靠它來生命所需物質,維持身體健康。但妳可能不知道,海洋也流淌著血液。打開壹張海流圖妳會發現,上面那些像蚯蚓般的曲線,代表著海水流動的大概路線。它們首尾相連,反復循環,其實這就是大洋環流,人們形象地將它稱為“海洋的血液”。
大洋中的洋流規模非常大,它的流動形式也是多種多樣,除表層環流外,還有在下層裏暗自流動的潛流、由下往上的上升流、向底層下沈的下降流等。由此可知,洋流並不都是朝著同壹方向流動的。在北太平洋,表層有壹個順時針環流外,在南太平洋還有壹個反方向的環流。它們由南赤道流、東澳大利亞梳、西風漂流和秘魯海流組成的逆時針方向的環流。在大西洋的南部和北部也各有壹個環流,規模形式與太平洋相差無幾。北大西洋環流由北赤道流、墨西哥灣流、北大西洋流和加那利海流組成;南大西洋環流由南赤道流、巴西海流、西風漂流和本格拉海流組成。印度洋有著與以上兩大洋明顯的區別,它只在赤道以南有個環流,位於印度洋中部赤道以北,洋域太小,又受陸地影響,所以環流長年不穩定。由於季節變化,印度洋北部的洋流方向,在夏季是從東向西流,並在孟加拉灣和阿拉伯海形成兩個順時針的小環流;冬季則相反,洋流由西向東流。北冰洋由於地理位置較特殊,且受大西洋洋流的支配,因此只有壹個順時針的環流。
那麽,為何會形成大洋環流呢?風、大洋的位置、海陸分布形態、地球自轉產生的偏向力(稱為科氏力)等都施加了影響,可以說是多種因素綜合在壹起的結果。大風不僅會掀起浪,還能吹送海水成流。常年穩定的風力作用,可以形成壹支勢頭旺盛的海流。長久不停息的赤道流,就是被信風帶吹刮的偏東風而形成的。穩定的西風漂流,則要歸功於強有力的西風帶。所以,海洋表層流又被稱作是“風海流”。但是,大洋環流形成的“環”,並不都是風的作用。大陸的分布和地轉偏向力的作用,也是不容忽視的。當赤道流壹路西行,來到大洋西部時,大陸阻擋了它前進的方向,此時它有兩種選擇,壹是原路返回東岸,二是繞過去。但是,由於“後續部隊”洶湧澎湃、源源不斷地跟進來,全部返回是很難的,只好分出壹小股潛入下層返回,成為赤道潛流;其他大部分只能轉彎另辟蹊徑,繼續前進。究竟該往哪裏轉彎呢?這時,地轉偏向力為它提供了幫助。在地球的北部,洋流受地轉偏向力的作用,會向右轉,而在地球的南部則使它向左轉。加上大陸的阻擋,水到渠成,大部分洋流便會向極地方向彎曲。在洋流向極地方向進軍的過程中,地轉力壹刻也沒有停歇,拉偏的勁頭越來越足,大約到緯度40°時,強大的西風帶與地轉偏向力形成合力,使海流成為向東的西風漂流。同樣的道理,西風漂流到大洋東岸附近,必然會向赤道流去,從而就形成了壹個大循環。