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洋流 百科

科学研究

科研历史

洋流

公元前900年~700年,古希腊的航海已经超出了地中海,进入了大西洋,航海者发现巨大的洋流,但认为只有河流才会流动,故把洋流看成巨大的河流。希腊语河流为Okeanos,是海洋Ocean一词的来源。

佛罗里达暖流在流经佛罗里达沿海时,时速可达5~6千米,顺水和逆水的速度可相差10~12千米。1513年庞谢·德·列昂指挥3只船,从美国佛罗里达半岛东部的卡纳维拉尔角向南航行,白天水手们把船划向远海,晚上体息时湾流又将他们送”了回来,当时的地学界因为对海洋的认识和研究不足,因此无人可以正确说出原因。

中国对南海的洋流研究在新中国成立前处于空白时期,直到1958~1960年进行的全国海洋综合调查,中国研究南海洋流才拉开序幕。1977~1978年,中国科学院地理科学与资源研究所对南海中部海域进行了5次综合调查。1979~1982年,中国科学院地理科学与资源研究所又对南海东部海域进行了5次综合性调查。1984~1986年,中国科学院地理科学与资源研究所对南海南沙海域进行了3次综合性调查。到1987年,中国开始进行多部门联合研究南海,20世纪80年代也是南海相关研究成果的集中发表期。

1973年,美国的莫顿教授提出了“科里奥利”方案,该方案的内容是将一组巨型涡轮发电机安装在一种能大量聚集海流能量的导管内。当海流通过导管时,就带动涡轮机像风车一样转动发电,通过水下电缆将电能输人佛罗里达电网。“科里奥利”方案中的发电机机组长110米,管道口直径170米,安装在海面下30米处。在海流流速为2.3米/秒条件下,该装置的功率为8.3万千瓦,且不会对附近海域的自然环境产生任何污染。

科研成果

洋流

近代科学调查表明:海洋中的生物分布十分广泛,无论是炎热的赤道海域,还是白茫茫的北极冰下,无论是阳光能够透过的浅水区,还是水深超过一万米的马里亚纳海沟,都有生物在生长、繁衍。海洋生物的分布与海水的温度、盐度、透明度等理化性质有关,洋流通过影响海水的理化性质进而影响到海洋生物的分布[1]

厄克曼(Ekman)曾对风海流做出深入的研究,他得出深水风海流的特性:风海流的表层流向与风向成45°夹角,在南半球偏向风向的左边,在北半球偏向风向的右边;流向随海水深度增加而与风向夹角越大,一直到与表层流方向相反为止(摩擦深度)。浅水风海流的特性是表层风海流的流向与风向间的偏角随海水深度与摩擦深度的比值的减小而减小。

地中海和大西洋的海水由于存在密度差异,在直布罗陀海峡,表层的海水由大西洋流向地中海,而底层海水的流向刚好相反。第二次世界大战中,直布罗陀海峡被英国人所控制,德国潜艇驶到这里时就关掉发动机,进人地中海时潜人浅水,从地中海出来时则潜人深水.利用洋流的力量悄然地通过了戒备森严的直布罗陀海峡。

进入21世纪,西方地学界对海流的研究表明,在海洋里,随着巨大海流流动引起的水温的波动可以使天气趋势在几十年间发生改变。

美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的学者发现,海洋深处异常温暖的水团持续不断地随洋流流动,与冷水团交替发挥作用。每个水团从热带地区出发,围绕北大西洋运动达到拉布拉多需要约20年的时间,且海面上空温度和气压也随海流的运动而变化;例如黑潮给沿途的气候带来很大的影响,科学家可以通过对冬季黑潮水温的变化,预测来年的气候。

当进人秋末冬初时,只要测出吐噶喇海峡的水温比往年平均水温高时,中国北部平原地区来年春季的降雨量会比常年多、对中国、日本等国气候影响最大的是黑潮的“蛇形大弯曲”。黑潮的主干流有时会形如蛇行那样弯弯曲曲。如果这种“蛇形大弯曲”远离日本海岸,那么沿岸气温将降低,变得寒冷干燥;相反,则沿岸气温升高,空气温暖湿润。

2008年5月1日,出版的《自然》(Nature)杂志上有德国研究小组发表了洋流与气候变化内容的文章,文章称海洋洋流的自然改变有可能会暂时性地抵消不断上升的温室气体排放所产生的影响。

2016年7月30日,《Geophysical Research Letters》上发表了中国科学院南海海洋研究所颜文研究团队,与厦门大学高树基教授、澳大利亚新南威尔士大学LaurieMenviel博士等合作,重建了末次盛冰期以来南海深层洋流千年尺度的动态演化历史,研究发现南海深层洋流的快速加强对应于北大西洋气候变冷时期,即Heinrich1和YoungerDryas事件。

这与这些时期北太平洋地区深水的形成加强有关,从而支持了太平洋-大西洋之间存在海盆尺度跷跷板效应的假说。早全新世卡里马塔海峡的开启改写深层洋流的演变历史,它改变南海深层通风状态,接替气候驱动“跷跷板效应”主导南海深层洋流的变化,对我们理解千年尺度洋流演化机制及其对全球气候变化的影响具有重要意义。

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