书城童书海洋大探秘
16593000000006

第6章 浩瀚无穷——海洋认知(5)

风浪的传播速度很快,涌浪的传播速度更快。涌浪可以日行千里,远渡重洋,传播到很远的海区去。因此,涌浪也会“跑”在风暴前头,向人们传播“风暴随后就到”的信息。

在晴朗的日子里,海面上如果发现涌浪,而且浪越来越急,越来越大,就可能有强烈活动的气压中心正在向这里移近。例如在中国的东海沿岸,当台风中心在400海里之外的太平洋上向海岸移动时,当地即可以观察到由台风中心传过来的涌浪。所以在海滨广泛流传着一句谚语:“无风来长浪,不久狂风降。”

前面我们讲的海浪,都是发生在海洋的表面,那么在海洋深处有没有波浪现象发生呢?

海洋水是具有连续性和黏滞性的巨大水体,海面发生运动形成波浪时,波浪会向下传播。只是由于海水深度的增加,波动的阻力也随之增大,能量逐渐消耗,波浪逐渐变小,以致完全消失。

一般来说,波浪运动传播的深度多为400米左右。所以尽管海洋表面巨浪滔天,深海水仍然是一片宁静的。

在某些海域,虽然海洋表面没有波浪,但深海内部却有较强的水体波动现象,被人们称为内波,应该指出的是,这种内波与发生在海面上的波浪是根本不同的。

来自大海的怒吼

当我们盛赞“大海是个聚宝盆”“大海是个药材库”的时候,切莫忘了,大海发起狂来也很可怕,比如说海啸。海啸是一种特殊的海浪,是一种由火山、地震或风暴引起的海浪。海啸波在大洋中不会妨碍船只的正常航行,但近岸时却能量集中,具有极大的破坏力。

由海底或海边地震,以及火山爆发所形成的巨浪,叫做地震海啸。通常在6.5级以上的地震,震源深度小于20~50千米时,才能发生破坏性的地震海啸。产生灾难性的海啸,震级则要有7.8级以上。

世界上有记载的由大地震引起的海啸,80%以上发生在太平洋地区。在环太平洋地震带的太平洋西北部海域,更是发生地震海啸的集中区域。海啸主要分布在日本环太平洋沿岸,太平洋的西部、南部和西南部,夏威夷群岛,中南美和北美沿岸等地。世界上最常遭受海啸袭击的国家和地区,主要有日本、印度尼西亚、智利、秘鲁、夏威夷群岛、阿留申群岛、墨西哥、加勒比海地区、地中海地区等。我国是一个多地震的国家,但发生海啸的次数并不多。

1883年,在东南亚的巽他海峡中,由于喀拉喀托火山喷发,产生了一次极强的海啸,掀起的巨浪高达35米,使印度尼西亚岛屿沿岸遭到严重破坏,同时毁坏了其他海峡两岸的1000多个村庄。巨浪迅速在大洋中传播,急速穿过印度洋,绕过非洲南端的好望角进入大西洋,仅32个小时就传到英国和法国的沿海地带,其距离大约相当于地球圆周一半的路程。这次海啸,也使东印度群岛损失惨重。

1946年4月1日凌晨,夏威夷群岛万籁俱寂,憩睡的人们正在享受美梦的甜润。突然,海水奔腾咆哮着猛冲上来,以致海岸边较高的地方也被它吞没,几分钟后海水又迅猛地溃退而去,以致平时不见天日的海底珊瑚礁也露了出来,成片来不及逃走的鱼儿搁浅在海滩上乱蹦乱跳;15分钟后,海水以比第一次更凶猛的势头再一次猛扑上岸,人们清楚地看到一堵高大直立的“水墙”

迅速地向前推进。如此来回数次,3个小时后,海面才恢复了平静。这次海啸给夏威夷带来深重的灾难,致使163人死亡,大批房屋倒塌,海水深入内陆1千米以上,海港中停泊的一艘17000吨海轮被抛到岸上,一块重约13吨的石头被抛到20米以上的高空。估计经济损失达2500万美元。这次海啸是由相距数千千米的阿留申海域海底地震爆发引起的,海啸波每小时推进约820千米,到群岛沿岸波浪高达8米。

1960年5月,南美洲智利沿海海底爆发了多次强烈的地震,从而引发了一次震惊世界的海啸。这次海啸,在智利沿岸抛起10米高的波浪,使南部320千米长的海岸遭难。海啸还以每小时700千米的惊人速度,用不到一天的时间传到太平洋的西岸,致使日本群岛的东海岸沿岸遭受到严重破坏。在海啸浪涛的袭击下,共有1000多户房屋被卷走,2万公顷土地被淹没,有的海船被掀到了岸上。

有的海啸是由台风、强低压、强寒潮或其他风暴引起的巨浪,称为风暴海啸。在世界大洋中,印度洋的孟加拉湾沿岸,是世界上风暴海啸危害最严重的地区。例如1970年11月12日,印度洋上的飓风袭击了孟加拉沿岸,席卷了整个哈提亚岛,波浪高达20米,夷平了很多村落,50多万头牲畜被海水溺死,并使30余万人丧生,100万人无家可归。

目前,人们发现的世界上最高的海啸,是美国阿拉斯加州东南瓦尔迪兹海面上由地震引起的海啸,浪高达67米,大约相当于20层楼高!造成海啸最主要的原因是海底地壳发生了断裂,有的地方下陷,有的地方上升,引起强烈的震动,产生出波长特别长的巨大波浪,传到岸边或海港时,水位暴涨,冲向陆地,产生巨大的破坏作用。

1923年9月1日着名的日本大地震发生时,横滨就受到过海浪的冲击,几百座房屋被带进海里。

事后发现,那里附近的海底不仅断裂开来,而且有巨大的移动,隆起与下陷的部分高度差达270米,难怪造成了恶浪滔天的景象。

海底火山喷发也会造成海啸。像1983年,爪哇附近喀拉喀托岛上的火山喷发时,在海底裂开了300米深的坑,激起的海浪高达35米,造成了极其惨重的损失。水下火山的喷发,还会使海水沸腾,使大量的鱼类和海洋生物遭到灭顶之灾。

因海斜坡上的物质失去平衡而产生的海底滑坡现象,也能引起海啸。另外,受到风暴袭击时,海面可升到异乎寻常的高度,产生“风暴海啸”。

我国北方沿海就受到过寒流海啸的袭击,东南沿海也常受到台风海啸的袭击。

人类活动也能造成海啸,比如试验核武器时,巨大的水下核爆炸同样能引起海啸。不过能量要小得多,不至于造成大的灾难。海浪,特别是巨浪和海啸,会给人们的生产和生活带来极大的危害。那么,人们能不能赶在危害到来之前,就比较准确地预报海浪消息,从而最大限度地减少或免除灾难呢?回答是肯定的。海浪预报是根据影响海浪生成、发展和消衰的各种条件,结合海浪的基本状态进行计算而得出的。比如说,海啸波的传播速度比海啸浪的前进速度快得多,人们便可以依据监测到的海啸波的情况做出判断和预报。目前海浪预报尚不十分完善。但是尽管如此,人们借助于已有的监测手段,已经能够在很大程度上减少海啸带来的危害了。

洋流从哪里来

经过研究,人们发现,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。

影响洋流形成的因素有很多,通常认为,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,也会对洋流的形成与分布产生不小的影响。

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地远征,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。

世界上一些着名的洋流,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。

海洋上,洋流的形成往往是多方面因素综合作用形成的,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,根据洋流的垂直分布状况,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。

细说洋流是与非

总的来说,洋流对气候、海洋交通、海洋生物、海洋沉积和海洋环境等方面都有巨大的影响,其中有“功劳”也有“过失”。洋流对气候的影响很大,它不仅使沿途气温增高或降低,延长或缩短暖季或寒季的持续时间,而且能够影响降水量的多少和季节分配。北太平洋西部的黑潮暖流,尽管没有贴近亚洲大陆边缘流动,但对中国的气候却有明显的影响,有这样几件事引人深思:

1953年,黑潮的平均位置向南移动了大约170千米,第二年,我国江淮地区雨水滂沱,出现了百年未见的水灾;1957年和1958年,黑潮的平均位置又较之往年北移了,结果1958年,我国长江流域的梅雨减少发生旱灾,而华北地区大雨倾盆形成水灾。

有些科学工作者研究了黑潮变动与旱涝灾害的相互关系,发现中国东部沿海地区的气候受黑潮暖流的影响很大。

洋流还可以影响海洋生物资源的分布。在寒、暖流交汇的海区,海水受到扰动,可把下层丰富的营养盐类带到表层,使浮游生物大量繁殖,各种鱼类到此觅食。同时两种洋流汇合可以形成“潮峰”,是鱼类游动的障壁,鱼群集中,形成渔场。在有明显上升流的海域,也能形成渔场。此外,洋流的散播作用,是对海洋最直接和最重要的影响,它能散布生物的孢子、卵、幼体和许多成长了的个体,从而影响海洋生物的地理分布。

鳗鲡,是生活在欧洲河流和湖泊中的一种鱼类,体形圆长,又黏又滑,样子似蛇。人们发现,它们虽然生活在淡水中,可秋季完全成熟以后,就成群结队地离开淡水到大洋中产卵,繁殖后代。

鱼群游向大海的意志非常坚定,当沙洲挡住去路时,它们会趁黑夜跃上河岸,在洒满露水珠的草地上滑行,绕过障碍重新跃入水中,继续勇敢地向前游去。

人们又发现,每年春季长仅6~7厘米的小鳗,又成千上万地从欧洲沿海涌入河川之中生活。几个世纪以来,关于鳗鲡到哪里产卵,小鳗又怎样游回河湖之中,一直是个令人费解的谜。

本世纪初,有人在地中海发现了一种透明的叶片状小鱼,经研究是鳗鲡的仔鱼。根据这一线索,海洋生物学家从1904年开始,进行了长期的调查工作。

他们在北大西洋的不同地点,采集了数百个浮游生物的样品,发现鳗鲡仔鱼的个体,自东向西逐渐变小,到百慕大岛的东南方海域,个体长度还不足1厘米,这就是鳗鲡洄游4000~5000千米而集中“生儿育女”的场所。

同时刚孵化出来的幼鳗又必须从降生地开始,游经遥远的路程,到欧洲大陆的淡水中生长。这种游泳能力很弱的幼鳗,很难靠自己的力量完成漫长的游程。它们就借助北大西洋暖流缓缓东去,大约经过3年的时间,幼鳗才能到达欧洲沿岸,此时幼鳗已发育成小鳗,于是进入河川栖息。在淡水中生活5~8年以后的鳗鲡,又要奔向新的征程,再游到海洋中产卵。可见强大的湾流系统,已成为欧洲鳗鲡生活周期不可缺少的条件。

洋流对海洋航运也有显着的影响。一般顺着洋流航行的海轮,要比逆着洋流行进的海轮速度明显加快。例如1492年,哥伦布第一次横渡大西洋到美洲,用了37天才到达大洋彼岸;1493年,哥伦布再次作环球旅行,从欧洲出发后,他先向南航行了10个纬度,然后再向西横渡大西洋。结果只用了20天就完成了横渡的全部航程,其实是洋流帮了他的大忙。原来第一次航行时,哥伦布的船队是从加那利群岛出发,逆着北大西洋暖流航行的,所以航速较慢;第二次航行时,先是顺着加那利寒流向南航行,然后又顺着北赤道洋流一直向西。同时,哥伦布船队远航时,正好偶然进入了盛行的东北信风带,顺水顺风,速度自然比较快。

人们认识和掌握了洋流的特点,可以把洋流运行的规律应用到航运上,从而节约航运时间,缩短运转周期,节约燃料和减少不必要的海上事故。潜艇还可以利用表层和深层洋流潜航。

当然,有的洋流给海上航运也带来了不少麻烦。例如北大西洋西北部从加拿大北极群岛与格陵兰岛附近海域南下汇聚成的拉布拉多寒流,在纽芬兰岛东南海域同墨西哥湾暖流相遇,冷暖海水交汇,使这里经常存在一条茫茫的海雾带。它还从北冰洋或格陵兰海每年带来数百座高大的冰山,漂浮南下,有许多进入湾流或北大西洋暖流中,给海上航行带来严重的威胁。

此外,陆地上的许多污染物随着地表流入大海,洋流可以把污染物携带到更加广阔的海洋之中,从而扩大海洋污染的范围,造成更大的灾害。