海洋有几个气候带？

    大自然真的很神奇，用诸多生物将地球装点得十分有生气；它又像一位技艺高超的化妆师，根据海洋气候东西纬向分布的相似性，以及海洋气团和气候锋区的活动范围，将世界大洋从赤道到两极精心梳理成几个东西环绕、南北相间的气候带。从赤道向两极，气候带分别为赤道海洋气候带、热带海洋气候带、副热带海洋气候带、温带海洋气候带、寒带海洋气候带和极地海洋气候带。各个气候带之间温湿有别，形成了多姿多彩的海洋气候特色。

    赤道海洋气候带位于赤道南北纬10度之间，是赤道海洋控制的地带。这里大部分是广阔的海洋，太阳辐射最强，空气以受热后的上升运动为主，水平风力微弱，长年受赤道海洋气团控制，形成相对稳定的气候带。这种气候带没有季节之分，终年热而潮湿，常年多雨。

    热带海洋气候带在副热带高压带向赤道一侧的信风带的位置上，是热带海洋气团盛行的地带。这里是热带气旋生成和活动的海区，有大量对流云组成的热带云团，形状像爆米花，常出现大风和暴雨。

    在热带海洋气候带和温带海洋气候带之间的就是副热带海洋气候带，这里是信风带和西风带交替控制的地带。该气候带夏季晴朗少雨，冬季多风暴天气。

    温带海洋气候带是中纬度海洋季节变化比较显著的地带，和西风带的位置相当，位于副热带海洋气候带和寒带海洋气候带之间。这里终年盛行西风，风力强劲。气温变化和缓，冬无严寒，夏无酷暑，春温低于秋温，四季分明。全年湿润，降水较多，气旋活动频繁。

    有趣的“水循环”

    自然界里的水时刻都在不停地运动着，在太阳光的照射下，海洋中的水汽不断蒸发上升，凝结成云。当云中聚集的水汽太重时，就会下降成雨或雪落到地面上滋润万物，然后雨水又随着河流重新回到海洋里，水这种周而复始的活动就是水循环。水循环分为海陆间循环（大循环）以及陆上内循环和海上内循环（小循环）。

    水是一切生命机体的组成物质，是生命代谢活动所必需的物质，它是人类进行生产活动的重要资源。而地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山以及大气、生物体、土壤和地层中。无论水分布在哪里，它们一刻都不会停止流动，进行着周而复始的循环。

    在太阳能和地球表面热能的作用下，从海洋蒸发出来的水蒸气，被气流带到陆地上空，凝结为雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸发返回大气，其余部分成为地面径流或地下径流等，最终回归海洋。这种海洋和陆地之间水的往复运动过程，称为水的大循环。

    海上内循环是指海洋面上的水蒸发成水汽，进入大气后在海洋上空凝结，形成降水又回到海洋的局部水分交换过程。海上内循环和陆上内循环都是仅在局部地区进行的水循环，它们称为水的小循环。其实，环境中水的循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和在地球上各个地区内不停地进行着。

    在水循环过程中，降水、蒸发和径流是最主要的环节，这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。其中，蒸发是水循环中最重要的环节之一。由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动。大气中的水汽主要来自海洋，一部分还来自大陆表面的蒸发和散发。大气层中水汽的循环是蒸发—凝结—降水—蒸发的周而复始的过程。海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水，称为外来水汽降水；大陆上空的水汽直接凝结降水，称内部水汽降水。

    那什么因素会影响水循环呢？可分为两个方面：一个是自然因素，另一个是人为因素。自然因素主要有气象条件，如大气环流、风向、风速、温度、湿度等，还有地理条件，如地形、地质、土壤、植被等；人为因素对水循环也有直接或间接的影响，人类活动不断改变着自然环境，越来越强烈地影响着水循环的过程。人类构筑水库，开凿运河，以及大量开发利用地下水等，改变了水的原来径流路线，引起水的分布和水运动状况的变化。农业的发展，森林的破坏，引起蒸发、径流、下渗等过程的变化。

    水循环是联系地球各圈和各种水体的“纽带”，它是“调节器”，调节了地球各圈层之间的能量。水循环还是“雕塑家”，它通过侵蚀，搬运和堆积，塑造了丰富多彩的地表形象。更重要的是，通过水循环，海洋不断向陆地输送淡水，补充和更新陆地上的淡水资源，从而使水成为可再生的资源。

    海潮为什么能遵守时间的涨落？

    你知道吗？大海也像人一样会呼吸。当你来到海边，那一起一伏的海浪就会涌向岸边，飞溅起朵朵浪花。沙滩被海水浸没，几个小时后，海水又悄悄退隐。这就是大海有节奏的呼吸，海水按时涨落，天天如此，年年不变，这种有规律的海潮就是海洋中的潮汐现象。

    凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动现象就是潮汐。广义的潮汐应包括海潮和气潮，它们是一个统一的整体。由于海潮现象十分明显，且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，因此习惯上将潮汐一词狭义理解为海洋潮汐。

    海洋为什么能遵守时间的涨落呢？

    原来，这是月亮和太阳对海水的吸引造成的。宇宙中一切物体之间都是相互吸引的，引力的大小同这两个物体质量的乘积成正比，同他们之间距离的平方成反比。月亮和太阳对地球的引力，在陆地和海洋两部分的任何一点上都是一样的。但是，由于陆地地面是固体的，引力带来的表面变化不容易看出来，而海水是流动的液体，在引力的作用下，它会向吸引它的方向涌流，所以形成明显的涨落变化。

    太阳虽然比月亮大得多，可是它和地球之间的距离毕竟太远了，所以月亮对海水的吸引力要比太阳大得多。海水涨落的主要动力是月亮的引力。地球上，面对月亮的这一面接受月亮的引力，引力的方向是指向月亮中心的。而背着月亮的一面，则产生了相应于引力的离心力。引力和离心力都会引起海水涌流方向的变化，造成不同海区水位不同的变化，使得面对月亮或背着月亮的地球两侧的海洋水位升高，出现涨潮；与此同时，位于两个高潮之间部位的海水，由于向涨潮的地方涌去，便会出现落潮。这就是说，世界各地的海洋，具体的方位不同，涨潮和落潮的时间是不同的。

    地球在不停地自转，对某一个地方来说，每天都要面向月亮一次和背向月亮一次，所以一般来说，要出现两次涨潮和两次落潮。太阳对海水的引力虽然小，可是也有一定的影响。主要由于月亮的引力而引起的潮汐现象，因为太阳引力的参与，太阳引力和月亮引力共同发挥作用，就使得海水的涨落过程变得复杂了。

    在中国海区，农历每月初一或十五的时候，地球和月亮、太阳几乎在同一条直线上，日、月引力之和使海水涨落的幅度较大，叫大潮；而当农历初八和二十三的时候，地球、月亮、太阳三者之间的相对位置差不多成了直角形，月亮的引力要被太阳的引力抵消一部分，所以海水涨落的幅度比较小，叫小潮。涨潮落潮的次数，潮的大小，还要受海岸地形、气候等各种因素的影响。

    所以，有的地方一天有两次涨潮，两次落潮；有的地方只有一次涨潮，一次落潮；前者叫半日潮，后者叫全日潮。还有的地方潮水涨落情况要更复杂一些；如果两个相邻的高潮之间和相邻的低潮之间，时间不均等，这叫做混合潮。

    我国海区杭州湾的钱塘江潮，就是由于受海岸地形的影响而形成的一种特殊类型的涌潮。钱塘江口宽100千米，而江道河面仅宽四五千米，呈喇叭口状。涨潮时，海水溯河而上，受两岸渐狭的江岸束缚，形成涌潮。河口底部因泥沙沉积而隆起形成的“沙堤”，更激起潮水上涌，形成雄踞江面的一道水墙，惊涛拍岸，如万马奔腾，十分壮观。

    人们认识了海水按一定时间涨落的规律，就可以利用潮汐的能量，修建电站，提供无污染的能源。利用潮汐发电，在世界上已经比较普及，规模大小不等的潮汐电站，在世界各地都已有修建。法国朗斯河口的潮汐电站于1961年开始建设，1967年竣工，发电能力24万千瓦。我国在山东省乳山市等不少地方，也成功地修建了潮汐电站。

    潮汐这一神奇的海洋现象，引出了古今中外许多美妙的神话传说，同时也引起了众多科学家研究探索的兴趣。我国是历史上研究、探索、揭示潮汐之谜的最早国家之一。在先秦文献里，就有潮汐的记载。东汉时期的著名哲学家王充，对许多自然科学问题有独到的见解。王充从小在钱塘江南岸长大，对钱塘大潮兴趣浓厚，多年的观察和思考，使他发现潮汐的涨落和大小，都与月亮的圆缺有关。他在著名的《论衡》一书中说：“涛之起也，随月盛衰，大小满损不同。”晋时的著名科学家葛洪，对潮汐现象也进行了长期的观察研究，在《抱朴子》一书中也明确写道：“海涛嘘吸，随月消长”，此句指出了潮汐现象与月亮有直接关系。唐朝的科学家窦叔蒙，有专门的著作《海涛论》。唐宋之后，不少科学家研制了“潮汐表”，精确地推算出来我国的大部分海区。尽管“潮”、“汐”的具体时间各地不同，但每日一潮一汐，总是间隔12小时25分，准确得就像天文钟表一样。

    无风为什么会起海浪？

    “无风三尺浪”，是人们对海洋的描绘。在广阔的海洋上，即使在无风的日子里，大海还在那里波动着。这是不是同“无风不起浪”矛盾呢？不是。

    原来，海洋面积巨大，水量浩瀚，风虽然停了，大海的波浪还不会马上消失。何况，别处海域的风浪也会传播开来，波及无风的海面，因此，“风停浪不停，无风浪也行”，是海洋的普遍现象。在无风海区的海浪叫涌浪，又叫长浪。

    比起有风的海区的风浪来，无风海区的涌浪一起一落的时间长，波峰间的距离大，波形长，有的波速还很大，能日行千里，远渡重洋。西印度群岛小安的列斯群岛加勒比海海岸的居民常常会发现高达6米多的激浪拍打岸边，这时加勒比海并没有什么风暴，似乎是个无法解开的谜。海洋科学家们经过长期的观察研究才发现，这是来自大西洋中纬地区的风暴传来的涌浪。

    海上风暴所引起的巨浪，传到风力平静或风向多变的海域时，因受空气的阻力影响，波高减低，波长变长，这种波浪的传播速度，比在风暴中心的移动速度反而快得多。如果说风浪可以追赶军舰的话，那么，涌浪就可以同快艇赛跑了。因此，涌浪总是跑在风暴前面。人们看到涌浪，就知道风暴即将来临。“无风来长浪，不久狂风降”、“静海浪头起，渔船速回避”，这是我国沿海渔民的谚语，是观天测海经验的概括。

    飓风和台风更会掀起涌浪。当台风风速同潮水波浪的推进速度接近时，会产生共振作用，推波助澜，把涌浪越堆越高。当大涌浪传到海岸时，由于岸边水浅，波浪底部受海底的摩擦，波峰比波谷传播得快，波峰向前弯曲、倒卷，水位猛烈上升，甚至冲上海岸，席卷岸边的建筑物和船只，造成灾难。

    海底火山爆发和地震更会引起涌浪，这样的涌浪传播的速度更快了。1960年5月至6月间，智利沿海海底发生了200多次大大小小的地震。5月22日下午爆发了新的强烈地震，波及15万平方千米地区，一些岛屿和城市消失了，全国1/3人口受到影响。地震又引起海啸，智利沿岸500多千米范围内，涌浪高10米，最高达25米，使南部320千米长的海岸沉进海洋中。5月23日，远隔智利的日本群岛东海岸平静安谧，尽管人们已经得到智利地震的消息，但人们认为智利“远在天边”，与日本无关。谁知20个小时后，排山倒海般的涌浪，远涉重洋到达夏威夷群岛、菲律宾群岛和新西兰，抵达日本群岛海岸。在涌浪袭击下，有1000多户房屋被卷走，不少渔船被掀到了岸上。远离智利1.6万千米的堪察加半岛以东海面，也掀起了汹涌的浪涛。这是智利地震引起的海啸涌浪，它以时速800千米横渡太平洋，来到这些地方。

    海浪对海上航行、海洋渔业、海战都有很大影响。海浪能改变舰船的航向、航速，甚至会产生船身共振使船体断裂，破坏海港码头、水下工程和海岸防护工程。

    认识暖流和寒流

    在季风的吹拂下，海洋表面的水沿着固定的方向流动，形成洋流。洋流又称海流，海流在风、海水密度等的作用下南来北往，川流不息，从而调节了地球上的气候。按海流水温低于或高于所流经海域的水温，洋流可分为暖流和寒流两种。

    海洋暖流

    海洋上的暖流，就是大自然给人类安装的免费的天然暖气管道。凡流动的洋流，海水温度比经过的海区水温高的都称为暖流。暖流使空气湿润、雨量充沛，有利于植物的生长。洋流就像陆地上的河流一样，长年累月地沿着比较固定的路线流动。洋流遍布整个海洋，既有主流，也有支流，不断地输送着盐类和热量，使海洋充满活力。影响力比较大的暖流有墨西哥湾流和黑潮，现在我们就一一来认识它们。

    墨西哥湾流是世界上第一大海洋暖流，它有一部分来自墨西哥湾，绝大部分来自加勒比海。当南、北赤道流在大西洋西部汇合之后，便进入加勒比海，通过尤卡坦海峡，其中的一小部分进入墨西哥湾，再沿墨西哥海湾海岸流动，绝大部分急转向东流去，从美国佛罗里达海峡进入大西洋。这支进入大西洋的湾流起先向北，然后，很快向东北方向流去，横跨大西洋，流向西北欧的外海，一直流进寒冷的北冰洋水域。

    湾流蕴涵着巨大的热量，它所散发的热量，恐怕比全世界一年所用燃煤产生的热量还要多。由于它的到来，英吉利海峡两岸每1米土地都享受着相当每年燃烧6万吨煤所发出的温暖。

    黑潮是世界海洋中第二大暖流。只因海水看似蓝若靛青，所以被称为黑潮。其实，颜色的变化是由于海的深沉，水分子对光的散射，藻类等水生物共同作用的结果，使黑潮好似披上黛色的衣裳。黑潮由北赤道发源，经菲律宾，紧贴中国台湾东部进入东海，然后经琉球群岛，沿日本列岛的南部流去，并于东经142度和北纬35度附近的海域结束行程。黑潮是一支强大的海流。整个黑潮的径流量等于1000条长江。

    海洋寒流

    海流就像陆地上的河流那样，长年累月沿着比较固定的路线流动着，不断地输送着盐类、溶解氧和热量，使海洋充满了活力。凡流动的洋流，海水温度比经过海区海水温度低的都称为寒流。与暖流一样，寒流也是世界海洋中海流家庭的重要成员，它作为寒冷海洋的使者，从高纬度或极地海洋流向中低纬地区，给所流经海域带来一片清凉的气息。

    寒流与其所经过流域的当地海水相比，具有温度低、含盐量少、透明度低、流动速度慢、幅度宽广、深度较小等特点。在向中低纬度流动的过程中，寒流不断与周围海水混合交换，温度和盐度逐渐升高，上层密度变小，寒流水与当地水之间形成密度变化急剧的水层——密度跃层，这对水下舰艇活动影响较大。大多数寒流区域，沿岸都伴有上升流出现。丰富的深水营养被带到了上层，且含氧量高，因而这些区域是许多鱼类觅食生息集中的海域。

    全球变暖对海洋环境有什么影响？

    近年来，人们普遍关注的全球变化是指人类社会本身及其赖以生存和发展的地球环境正在发生的一系列变化，主要包括全球人口增长、土地利用和覆盖的变化、大气成分变化、全球气候变化、生源物质生物地球化学循环的变化和生物多样性丧失等方面，这些变化既相互独立，又相互影响。其中，全球气候变化是指全球范围内气候平均状态的统计学意义上的显著改变或者持续较长一段时间的气候变动。在地球演化的历史长河中，地球经历了“冰期—间冰期”的大尺度气候变动，气温在一定的范围内呈现不规则的自然波动。近100多年来，尽管全球平均气温也经历了“冷—暖—冷—暖”两次波动，但总体表现为上升趋势。

    多数科学家认为，导致全球气候变暖的主要原因是人类在近100以来大量使用矿物燃料，进行大规模农业和畜牧业生产，以及焚烧垃圾处理等都会向大气中排放温室气体，排放出大量的二氧化碳（CO2）等多种温室气体，主要有二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）和甲烷（CH4）。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波段的红外辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致了全球气候的变暖。研究表明，1000年来大气中上述三种主要温室气体的浓度升高情况，可以看出19世纪以来工业化快速发展的100多年间是温室气体浓度快速飙升的时期。人为释放的二氧化碳是导致气温升高的主要原因。目前，大气中二氧化碳浓度已达到0.387‰，是65万年以来的最高值，过去10年中大气二氧化碳浓度以每年0.0018‰的速度增长。大气中的氧化亚氮和甲烷浓度目前也已达到很高的水平。虽然后两种温室气体与二氧化碳相比在大气中浓度低很多，但它们的单位重量温室效应能力是二氧化碳的298倍和20倍。

    另外，人类过量砍伐森林、破坏植被、改变土地利用方式和污染环境等都会加剧全球气候变暖的进程。除此之外，气候和其他人为因子（尤其是对生物资源的过度利用）的协同作用，将可能加重由气候引起的种种变化。由此可见，过去几百年来，人类活动已经成为气候系统的一个附加的重要成分。

    全球气候变暖已给人类及其赖以生存的生态环境带来了灾难性的后果，如极端天气、冰川消融、永久冻土层融化、珊瑚礁死亡、海平面上升、生态系统改变、旱涝灾害增加、致命热浪等。

    海洋和大气是一个系统的两个方面，不断进行热量和气体的交换，气候系统在一系列的时间尺度范围内自然变动，如季节循环、年际格局、十年际变动（如北大西洋和太平洋十年际涛动）和千年尺度的变化（如冰期间冰期转换）都属于自然变动。自然的变化反映在物种的进化适应和大尺度的生物地理学格局上。人类活动引起的全球气候快速变暖趋势也将导致海洋生态系统发生一系列物理和化学的连锁反应，使人们对气候变动的规律更加难以琢磨。

    过去100年来，大气和表层水温升高0.4—0.8摄氏度，海水受热膨胀和融冰导致海平面快速上升。由于大陆上空比海洋上空的变暖趋势更强，沿着大洋边沿的气压梯度和风场将会被加强，导致东边界流区的上升流增强，增加了海洋表层营养盐的可获得性（如加利福尼亚沿岸）。但是，表层海水升温也会使温跃层被加强，阻止了营养盐被上升流带到表层。大气环流的改变还会引起风暴频率的改变，如已经观测到沿岸冬季风暴增多。大气环流变化也会改变降水格局，导致沿海盐度、浊度和陆源营养盐、污染物流入的变化。气候变化还会引发大尺度海洋环流的改变，如加利福尼亚海流的平流减弱和北大西洋环流系统的改变。另外，全球气候变暖会使类似厄尔尼诺的现象发生得更加频繁。

    赤潮——海洋的“红色幽灵”

    赤潮是一种有害的生态现象。它在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色。其实，赤潮是一个历史沿用名，是许多赤潮的统称，它并不表示一定都是红色。由于赤潮发生的原因、种类和数量有所不同，所以水体会呈现不同的颜色，如红色、砖红色、绿色、黄色、棕色等等。这里需要指出的是，某些赤潮生物引起赤潮有时并不引起海水颜色的变化。

    一般来说，赤潮可分为有毒赤潮与无毒赤潮两类。有毒赤潮是指赤潮生物体内含有某种毒素或能分泌出毒素的生物为主形成的赤潮。一旦有毒赤潮形成，可对赤潮区的生态系统、海洋渔业、海洋环境以及人体健康造成很大的危害。无毒赤潮是指赤潮生物体内不含毒素，又不分泌毒素的生物为主形成的赤潮。无毒赤潮对海洋生态、海洋环境、海洋渔业也会有危害，但不会产生毒害作用。

    人类对赤潮早就有相关记载，如《旧约·出埃及记》中就有关于赤潮的描述：“河里的水，都变作血，河也腥臭了，埃及人就不能喝这里的水了”。在日本，早在腾原时代和镰仓时代就有赤潮方面的记载。1803年，法国人马克·莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。1831—1836年，达尔文在《贝格尔航海记录》中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻属引发的赤潮事件。据载，中国早在2000多年前就发现赤潮现象，一些古书文献或文艺作品里已有一些有关赤潮方面的记载。如清代的蒲松龄在《聊斋志异》中就形象地记载了与赤潮有关的发光现象。

    如果从赤潮发生的地理特征方面来说，可分为外海型赤潮和近岸、河口、内湾型赤潮。外海型赤潮是指在外海或洋区出现的赤潮。近岸、河口、内湾型赤潮分别是指发生在近岸区、河口区或内湾区等水域的赤潮。在我国的赤潮以近岸、河口、内湾型赤潮为主，如辽东湾、大连湾、胶州湾、杭州湾、深圳湾及黄河口、长江口、珠江口、厦门港等海域发生的赤潮。

    水文气象和海水理化因子的变化是赤潮发生的重要原因。海水的温度是赤潮发生的重要环境因子，20—30摄氏度是赤潮发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2摄氏度是赤潮发生的先兆。海水的化学因子如盐度变化也是促使生物因子——赤潮生物大量繁殖的原因之一。盐度在26‰—37‰的范围内均有发生赤潮的可能，但是海水盐度在1.5‰—21.6‰时，容易形成温跃层和盐跃层。温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件，极易诱发赤潮。由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用，使海底层营养盐上升到水上层，造成沿海水域高度富营养化。营养盐类含量急剧上升，引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛，特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。这些硅藻类又为夜光藻提供了丰富的饵料，促使夜光藻急剧增殖，从而又形成粉红色的夜光藻赤潮。据监测资料表明，在赤潮发生时，水域多为干旱少雨，天气闷热，水温偏高，风力较弱，或者潮流缓慢等水域环境。

    海水养殖的自身污染亦是诱发赤潮的因素之一。随着全国沿海养殖业的大发展，尤其是对虾养殖业的蓬勃发展，也产生了严重的自身污染问题。在对虾养殖中，人工投喂大量配合饲料和鲜活饵料。由于养殖技术陈旧和不完善，往往造成投饵量偏大，池内残存饵料增多，严重污染了养殖水质。另一方面，由于虾池每天需要排换水，所以每天都有大量污水排入海中。这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其他形式的含氮化合物物，加快了海水的富营养化，同样为赤潮生物提供了适宜的生态环境，使其增殖加快，特别是在高温、闷热、无风的条件下最易发生赤潮。由此可见，海水养殖业的自身污染也使赤潮发生的频率增加。

    黑潮——西太平洋上的“巨河”

    黑潮是世界海洋中的第二大暖流。只因海水看似蓝若靛青，所以被称为黑潮。其实，它的本色如清水清澈。由于海的深沉，水分子对光的散射，藻类等水生物的作用等，才使它看起来好似披上了黛色的衣裳。

    黑潮由北赤道发源，从太平洋的低纬度海域流向高纬度，行程4000多千米，如果加上黑潮续流，全程约6000千米。通常它的宽度为150千米，在日本列岛南面海域，黑潮的最大宽度可达200—300千米，它的厚度达1000米以上。

    黑潮的流速比一般海流要强劲得多。它的流速为每小时3—10千米，由此可以计算出黑潮在我国东海的流量为每秒钟约3000万立方米。这个流量相当于我国第一大河长江流量的1000倍，可见黑潮之流量极为可观。

    对我国与日本等国气候影响最大的，是黑潮的“蛇形大弯曲”。所谓“蛇形大弯曲”，也叫“蛇动”，是指黑潮主干流有时会形如蛇爬那样弯弯曲曲。人们发现，如果“蛇形大弯曲”远离日本海岸，结果是沿岸的气温下降，寒冷干燥；相反，则使日本沿岸气温升高，空气温暖湿润。

    黑潮流经范围广，影响大，同时它也给科学工作者设置了众多难以解开的谜团。

    黑潮在西北太平洋上的大体流经方向和路线目前已经基本掌握，但是，黑潮的尺度、长度周期的变化规律是什么呢？对于我国来说，渤海以及东海、黄海均受黑潮影响较大，它们之间互为影响的机理是怎样发生、发展的，对我国气候的影响方式等，都需要进一步探索。

    黑潮主流有时宽达一二百公里，甚至更宽，有时变窄；有时流速较大，而有时流速较小；黑潮“蛇形大弯曲”，有时弯曲很大，有时弯曲较小，有时又近乎于没有等等。为什么会发生这许许多多的变化呢？人们还无法找到确切的答案。

    黑潮除了主干流外，还有一些支流。那么，它共有多少条支流呢？它们是如何分布的？在我国海域里的具体分布情况如何？对我国东南沿海气候影响较大的台湾暖流和黑潮主流是什么关系？

    在整个黑潮的流经海域里，暖流的流经方式或者说是水团的交换方式有几种？在深层的海流中，是否存在着逆流？是否存在大的上升流？人们已经发现，在冲绳海槽的深层处，存在较强的海流。这股海流的动力机理又是怎样的？

    此外，黑潮是西太平洋上一条较大的暖流。它和大洋环流是什么关系？它是如何和太平洋水体进行热能交换、水团交换的？黑潮和厄尔尼诺现象有关系吗？等等。我们相信，这许许多多的问题，在未来人们开发、利用海洋的活动中，一定能获得解决。

    哪些因素影响着海水的温度？

    我们知道，不同的城市、不同的季节，气温总是各不相同的。其实海洋中的情况也是这样，不同海域的温度往往各不相同，同一海域不同深度的海水温度也会有所不同。由于研究海水的温度及其分布规律对于研究海洋、开发海洋和利用海洋都有着十分重要的意义，所以，多年来海洋科学家们对于这一研究领域一直保持着浓厚的兴趣。这是因为，从海洋本身来说，几乎所有海洋现象都与海水的温度有关。

    在军事上，潜艇的活动、鱼雷的发射等受海水温度的影响是很大的。强大的温度跃层常给潜艇的下沉和航行带来困难，上下层水温的差异会直接影响鱼雷的使用效果。

    在气象上，海水温度的高低对于水面上的大气状况有着决定性的影响，比如，台风仅能在热带海洋发生，其中温度就是关键因素之一。

    在海洋捕捞中，温度的影响就更为明显。由于鱼类不能调节自身的体温，其栖息场所常被水温所左右，许多鱼类都有其最适宜的温度范围。比如，秋刀鱼最适宜的温度范围为13.0—19.2摄氏度；鲸鱼为13.0—20.2摄氏度；沙丁鱼为12.0—18.2摄氏度等。根据鱼类的这种特性，选择在最适温范围内进行海上作业，捕获量就可大大提高。

    在世界大洋范围内，同一时间不同地点或者同一地点不同时间，海水的温度往往各不相同。由于海水的温度随着地理位置的不同、季节的更替，甚至太阳位置的变化而时刻变化着，所以研究海水温度的变化范围及其平均值是十分必要的。

    海洋中水温变化的幅度从-2至30摄氏度。海水的最低温度，就是海水结冰的温度；而最高温度，则决定于太阳辐射过程以及海水与大气之间进行热量交换的各种过程。在被陆地所包围的海区中，海水的表面温度也可能比上述最高值更高，但在大洋以及大部分浅海中，就很少有超过30摄氏度的。在海洋深层，温度一般都很低，大体在-1到4摄氏度之间。

    海洋中大部分水的温度是相当一致的：75%的海水温度在0—6摄氏度之间，50%的海水温度在1.3—3.8摄氏度，整体水温平均为3.8摄氏度。其中，太平洋水温平均为3.7摄氏度，大西洋水温平均为4.0摄氏度，印度洋水温平均为3.8摄氏度。

    当然，世界大洋中的水温因时因地而异，比上述平均状况要复杂得多，而且很难用数学公式来描述。因此，通常借助平面图、剖面图，用绘制等温线、垂直分布曲线、时间变化曲线等方法加以描述。

    我们知道，不同海域、不同季节的海水温度是不一样的，那么，是哪些因素影响着海水的温度呢？

    地球获得的能量主要来自于太阳，每年它在大气外界从太阳吸收的总热量，基本上与同一时期内排放到宇宙中去的总热量相等，否则整个地球的温度就会发生变化。

    对于海洋，情况也是这样。由于整个海洋的年平均温度几乎没有什么变化，所以平均而言，整个海洋中的热量收支也是平衡的。海洋中的热量收支状况是影响海水温度的根本原因，海水吸热导致温度升高，放热就会引起温度下降。科学家发现，海水吸收的热量主要有四个方面的来源，即太阳辐射的能量、地球内部经过海底地壳传给海水的热量、海水中的放射性物质衰变时发出的热量和除太阳以外的其他天体产生的辐射能量。在这四种因素中，最主要的是太阳辐射，海水所吸收热量的99%都来自它。海面辐射、海水蒸发和由海水传导给空气热量是海水放热的主要方式。

    就太阳辐射而言，它随太阳的高度、距离、照射角度、大气吸收及太阳黑子活动状况等因素发生变化，所以不同季节、不同海域的海水从太阳辐射中吸收的热量可以相差很大，海水温度自然也就各不相同了。

    当然，在海洋内部海流对海水的热交换也起着十分重要的作用，对海水温度的影响也十分明显。

    表层海水的温度在一天中并不是恒定的，每天有2—3摄氏度的变化。水温在上午4时至8时为最低，而在下午2时至5时达到最高。那么，海水的温度为什么会有这种变化呢？

    这是因为海洋表层的热能会在夜间辐射到空气中，致使水温逐渐下降，直到日出；但太阳在刚刚升起时，日光的大部分被海面反射，海水的吸热量还是小于放热量，温度仍然会持续下降；随着太阳的升高，辐射能逐渐增加，海水的吸热与放热相等，此时水温最低；其后随着辐射能的增加，水温也就开始持续上升了。日照在正午前后辐射能最大，以后便逐渐减弱，但因为此时太阳还有一定的高度，日照也较强，海水吸热依然比放热多，所以仍持续升温，直到日照逐渐减少，使海水吸热与放热相等，这时水温才达到最高值；然后又开始下降，降温过程再持续到第二天的日出以后。因此，海水的温度并不是中午时最高。随着夏季的到来，海水每天总的吸热量比放热量大，平均水温也就一天比一天高；而接近冬季时，又会一天一天地降低。这就是水温的年变化。当然，这种变化只局限于很薄的表层海水。

    大洋表层水温的分布，主要决定于太阳辐射的分布和大洋环流两个因素。当然，在极地海域，结冰与融冰的影响也是十分明显的。

    事实上，表层水温的分布十分复杂、多变，这里所说的只是它最明显的特点罢了。

    那么在海洋的不同深处，温度是否相同呢？总的来说，海水的温度是随着深度的增加，呈不均匀递减的，也就是说，通常表层海水的温度较高，随着深度的增加，海水的温度会逐渐降低。

    事实上，低纬度海域的暖水只限于薄薄的表层之内，下面便是温度随深度的增加而迅速减小的温度跃层。在温度跃层以下，水温随深度的增加而减小的速度明显变慢。因此，可以认为海水是以温度跃层为界，其上为水温较高的暖水区，其下是水温变化很小的冷水区。

    在暖水区的表面，由于风、浪、流等因素的作用，引起强烈湍流混合，从而形成了一个温度近乎均匀的混合层。混合层的厚度在不同的海域、不同的季节是有差别的。通常，在低纬度海区，混合层的厚度不超过100米，赤道附近只有50—70米。到了冬季，混合层的厚度就会加大，即使是在低纬度海区也能达到150—200米。

    温度跃层受季节的影响更为明显。夏季，由于表层水温大幅升高，可以形成很强的温度跃层；冬季，由于表层降温，海水对流，混合层向下扩展，从而导致温度跃层减弱甚至消失。

    海洋可以吸收多少太阳能？

    太阳光不仅给人类带来了光明，也带来了温暖，就连人们所吃的食物，如粮食、蔬菜、水果等，也同样离不开太阳光的照耀。那么，对于海洋来说，太阳光有什么作用呢？

    首先，太阳光可以使海洋动物和潜水员在水下也能看见东西，要是没有太阳光的辐射，即使是在浅海中也只能是漆黑一片，美丽的海底世界也就不复存在了。其次，太阳光还会影响海水的温度、海流和海水的蒸发等。由于进入海面和水下不同深度光线的能量有所不同，海水的温度也就不均匀了。可别小看太阳光对海水温度影响这个问题，它可是直接影响到海水流动以及海水分布的重要因素。另外，太阳光还是海洋植物进行光合作用的必要条件，它调节着一切海洋植物光合作用的速度，而这些海洋植物又是所有海洋动物直接的或间接的食物来源。

    因此，太阳辐射不仅影响着海洋植物的生长和分布，对海洋动物的生活、繁殖和洄游也有重大的影响。

    那么海洋可以吸收多少太阳能呢？

    海洋占地球总面积的71%，那么，是不是可以说，太阳辐射到地球的总能量的71%被海水吸收了呢？这倒也不是，因为海水是一种半透明的介质，太阳光到达海面时一部分被海面反射，另一部分经折射后进入水中，所以，到达海面的太阳能并不会被海洋全部吸收。

    海洋的不同区域对太阳能的吸收和反射是不同的，平均来说，海洋的反射能力约为35%。在热带地区，海洋对太阳辐射的吸收最大，约为90%，相应的反射约为10%，这主要是因为热带的天空通常无云，而且光线几乎是垂直入射的。与热带相反的是，北极地带是反射能力高而吸收能力低的地区，因为北极地带海面几乎全年覆盖着冰层，天空经常多云，光线也是接近平行地入射到海面。在北极地区，太阳辐射的60%以上，有时甚至是80%会被海洋表面的白色冰雪反射回来。因此，北极海水的温度比较低，积雪也不易融化，有些地方甚至长年被冰层覆盖。

    实际上，入射到海洋表面的太阳光，一部分被反射回空气中，一部分折射到海洋中，也就是说，只有一部分太阳辐射能进入大海。进入海水中的太阳光，受到海水的作用将严重衰减，所以它不可能传播得很远。即使是在最纯净的水中，这种衰减也是很厉害的。引起衰减的原因有两个：一个是吸收，另一个是散射。

    光能在水中损失的过程就是吸收。其实，吸收也存在不同的物理过程：有些光子是在它的能量变为热能时损失的，有些光子被吸收后由一种波长的光变为另一种波长的光。而发生散射时，光子并没有消失，只是光子前进的方向发生了变化，不再是向下传播，这样一来能够到达海洋深处的光线也就减少了。研究表明，60%以上辐射来的太阳能是被海水表面厚度为1米的表层水所吸收的，而80%以上辐射来的太阳能是被10米深的表层水所吸收的，只有1%的光线能到达100米的深度。所以，除了浅海，太阳光根本无法到达海洋的底部。

    没有阳光的深海，给人类探索海洋、开发海洋带来了许多的困难。比如在深海作业时，人们必须使用人工光源照明。当然，人类凭借自身的智慧，将阳光引进到深海里也不是不可能的。据报道，日本人已经利用光纤成功地将阳光引到了浅海海底，以增加海洋牧场中的光照量。

    那么阳光穿透海洋的最大深度是多少呢？

    爬山的时候有没有感觉到山顶与山脚的阳光有什么不同？其实，在陆地上高度相差几百米的地方光强是不会有太大差别的。那么，海洋中的情况是不是与陆地上一样呢？

    由于阳光在海水中的衰减要比在空气中大数千倍，所以海洋中的情况就有所不同，海洋表面和海洋深处的光强相差很大，而且这种差别和太阳的位置、不同的海域等因素密切相关。通常，太阳光只能到达水下几米或几十米深的地方，但在太阳当顶和大气条件理想的时候，在某些清澈的海域太阳光也能达到几百米的深处。例如，在大西洋的亚速尔群岛海域，人们发现在500米深处还能观察到微弱的蓝绿光，在800米深处还能看到非常微弱的蓝色的光。

    上面只是用肉眼观察到的情况，而用仪器记录到的阳光穿透海洋的最大深度大约是1000米，当然此时只有极少量的紫外线了。科学家发现，在深度大于1000米的地方，即使将灵敏度很高的感光底片曝光两个小时，也丝毫觉察不出光线的存在。所以，我们说阳光能穿透海洋的最大深度是1000米左右。

    其实，阳光穿透海水的深度主要受以下几个因素的影响，即到达海面光线的强度、进入海水中光线的强度和海水对光线的衰减程度等。决定海水衰减程度主要的因素是海水的混浊度，即悬浮在海水中的固体微粒量，包括沉积物和微生物。海水中的小颗粒越大越多，微生物越多，海水就越混浊，阳光穿透海水的深度就越小。

    另外，太阳在地平线上的高度也具有很大的影响，它不但决定了到达海面光线的强度，还决定了入射的角度。比如，正午的太阳光最强，而且又是垂直入射，所以正午的阳光穿透海水最深。当然，天气条件和辐射的波长也起着重要的作用。谁都知道，阳光在万里无云的晴天要比乌云密布的阴天更容易到达海面，自然进入海水的光线也就更多，穿透的深度也就更大。还有一个重要的因素，那就是由于海水对不同波长光的吸收能力不同，具体来说，在海水中长波部分衰减较快，短波衰减则比较慢，也就是红光衰减得比较快，蓝绿光则衰减得比较慢，所以不同颜色的光线穿透海水的能力也不相同。

    “海火”之谜

    海水发光的现象被称为“海火”，海火常常出现在地震或海啸前后。1976年7月28日唐山大地震的前一天晚上，秦皇岛、北戴河一带的海面上就曾发生过这种发光现象。

    1933年3月3日凌晨，日本三陆海啸发生时，人们看到了更奇异的海火。波浪涌进时，浪头底下出现三四个像草帽般的圆形发光物，横排着前进，色泽青紫，光亮可以使人看到随波逐流的破船碎块。

    “海火”是怎样产生的呢？一般认为是水里会发光的生物受到扰动而发光所致。如拉丁美洲大巴哈马岛的“火湖”由于繁殖着大量会发光的甲藻，每当夜晚，便会看到随着船桨的摆动，激起万点“火光”。现在已知会发光的生物种类还有许多细菌和放射性虫、水螅、水母、鞭毛虫以及一些甲壳类、多毛类等小动物。因此，人们推测，当海水受到地震或海啸的剧烈震荡时，便会刺激这些生物，使其发出异常的光亮。

    然而，另一些研究者对此持有异议。他们提出，在狂风大浪的夜晚，海水也同样受到激烈的扰动，为什么却没有刺激这些发光生物，使之产生海火？他们认为海火是一种与地面上的“地光”相类似的发光现象。

    不久前，美国学者对圆柱形的花岗岩、玄武岩、煤、大理石等多种岩石样品进行破裂试验。结果发现，当压力足够大时，这些样品便会爆炸性地碎裂，并在几毫秒内释放出一股电子流，激发周围的气体分子发出微弱的光亮。在实验中，他们还注意到，如果把样品放在水中，则碎裂时产生的电子流，也能使水面发出亮光。

    不过，在海啸发生时，不像地震那样会发生大量的岩石爆裂（当然地震海啸除外）。那么，“海火”又是怎样产生的呢？

    一些人认为，“海火”作为一种复杂的自然现象，很可能有着多种的成因机制，生物发光和岩石爆裂发光只是其中的两种可能机制。由不同机制产生的“海火”，有着什么不同的特征，目前尚是未解的谜题。

    深海潜流之谜

    在海洋的深处，有流量很大的潜流。

    过去，科学界所知道的是在太平洋海面上从南纬20°到北纬20°的海域，也就是“南北赤道海流”范围内的海水都从东向西流动。但在北纬7.5°附近的海域里，有一股长10000多千米的带状狭窄赤道逆流形成，是从西向东流动的。这股逆流，在海面下深约100米的水层中，逐渐减弱消失。

    1950年科学家汤森·克隆威尔新发现的赤道潜流，在海面下200米深处海流幅宽达300千米，而其在100米深处的流势最为强大，中心流速每秒可达150厘米。后来，这股海流被称为“克隆威尔逆流”。

    “克隆威尔逆流”从西经92度到东经160度，总长为6500海里。它一般都在赤道海面下流动，有时也浮到海洋表面漂荡。

    1955年，德国海洋学家卫斯特发现在接近南美沿海约几千米深的水层中，有一股流势特别惊人的巨大潜流。这股潜流在南大西洋巴西和阿根廷海域内，靠近南美大陆，于1500—4000米深处，幅度很小。

    卫斯特已经测定，在巴西海域的海面下1500—4000米深水层中，它的流量比黑潮还大。奇怪的是，在对岸的非洲海域，却观察不到任何海流的迹象。

    海洋里共有多少潜流、逆流以及它们的成因等问题，目前尚未找到答案。

    大洋“中尺度涡”之谜

    1958年，英国海洋学家斯罗华为了研究海流，研制了一种自由漂浮监测系统——“中性浮子”，他们利用这套系统对大西洋百慕大海域的底层海流进行测量。按照平常观测到的资料分析，湾流区域内的海流，应该是一支比较稳定而且是流速较为缓慢的海流。

    可是，利用这套新系统获得的资料令科学家们大吃一惊：这里的海流比预想的快了10多倍，而且发现有的海流出现反向流动。同时，在一个多月的时间里，海流还显示出相当大的时间变化。这一发现，震惊了海洋科学界。

    苏联和美国的学者对此大惑不解，先后派出考察队进行调查，结果完全一样。显然，用传统的风海流理论无法解释这种反常现象。

    到了1973年，美国成功地发射了载人“天空实验室”航天器。利用这座航天器，宇航员们拍摄到了大西洋西部热带海域内的大涡旋。这个大涡旋纵横60千米至80千米。同时还发现，在大涡流海域，有较强的上升流，冷的海水从百米深处不断向上涌升。由于海底的营养物质被上升流带到海面，使得大涡流海域形成了一个绝好的渔场。

    “天空实验室”还在其他大洋中发现了类似的中尺度涡流。例如，在南美洲的西海岸、澳大利亚东部和新西兰一带海域、非洲东海岸、印度洋西北海域和南中国海海域等，都能看到这种涡流存在。

    这许多涡流，小的直径仅几十千米，大的直径达数百千米；存在的时间有长有短，时间短的十几天，长的达千年之久。这些涡流与大洋中的环流相比，虽然只是个局部，并不显著，但它与人们在近海能见到的小旋涡相比，就非常之大了。

    所以，海洋科学家们称这种涡流为“中尺度涡”。大洋中尺度涡流的发现，改变了人们对海流形成机理的传统看法。它是近二三十年来人们对大洋环境的突破性认识。

    大洋中尺度涡的旋转速度一般都很大，而且一面旋转，一面向前移动。它的移动方式很像台风（气旋或反气旋）。科学家估计，中尺度涡有巨大的动能，约占整个海洋流动能的80%以上，这个数字实在大得惊人。

    台风带来的气候变化和灾难，尽人皆知。那么，大洋中尺度涡的出现，将给海洋带来哪些变化呢？它对海洋中的动物、植物是福是祸？这些问题还有待于科学家们去继续研究……

    中尺度涡的发现，使传统的大洋海流理论受到挑战。由于海洋中中尺度涡的出现，大洋环流的动力结构完全改变了。假如中尺度涡也像大气中的气旋或反气旋那样，是由气压不稳定的因素所引起的，那么，大洋环流的动力有可能是由中尺度涡来维持的。这就从根本上修正了风生环流的观点。

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