书城科普读物海洋知识小百科-水文篇
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第11章 海洋的自然神韵(7)

孤立波,是一个形单影只的波,它的发现在历史上还有一段趣事呢!那是在1883年的一天,一位英国爵士史密斯先生失恋后,百无聊赖,他满心惆怅,呆滞的目光总是盯着海面。突然,海水中出现一个鼓包状的水包,这个鼓包不像别的浪花转瞬即逝,而是一成不变,慢慢地向前移动。史密斯爵士对这一奇特现象产生了兴趣,下意识地伴看马蹄的嘀嗒声,随着鼓起的水包向前走,不知不觉走出了8千多米路,水包仍在向前移动。科学家们知道这一现象以后,对这件事产生了极大兴趣,并试图给以科学的解释。原来,这是孤立波的现象。在特定的条件下,水中会产生一定形状的波,其自身是不消耗能量的,构成这一定形状的水分子行进的速度一样,就像组成一个方阵的士兵在步调一致地前进,方阵会一直保持下去,该形状的波也会同样保持下去,直到外界破坏了水分子的运动速度,该波才会消失。

哪里是“中国的好望角”呢?

“好望角”是一个终年有狂风巨浪的地方。我国也有一个地势险峻、浪大流急的岬角——成山头,这里被海员们称为“中国的好望角”。成山头位于山东半岛的最东端,是伸向黄海的一个岬角,海图上称它为山东高角,它把黄海分成北黄海和南黄海两个海域。成山头是成山山脉的最东端,也被称为“天尽头”。东头岬角下危石嶙峋,巨壁兀立,水流湍急,波大浪涌,一派险象。再加上这里一年四季多迷雾天气,每当船只航行到这里时,海员们无不被这一派险境所震惊,企望能平安渡过难关。

其实“好望角”的险要是世人皆知的。但为什么它终年狂风巨浪呢?原来“好望角”的终年狂风巨浪,是与它所处的地理位置有着密切关系的。在南半球中纬度地带,只有非洲的好望角、南美洲的合恩角,以及澳大利亚南部沿岸和新西兰的南岛位于这里,其他几乎被三大洋的南部海域所环绕,构成一个封闭的水圈,通称为南大洋。这里终年西风劲吹,风暴频繁,巨浪滔天。常年的西风,把海水也驯服得环绕地球由西向东奔驰,形成了著名的“西风漂流”。这是由于低纬度的热能在向两极输送过程中,相当大的部分要消耗在这里,同时南极冷空气不停地向外扩散,在这两股冷暖差别较大的气流夹击下,中纬度地带就成了温差最大的地区,冷暖气流不断交汇运动,导致在这里风暴巨浪频发。

海冰是怎么回事呢?

海冰是海洋中一切冰的总称,它包括由海水冻结而成的成水冰以及由江河入海带来的淡水冰,也包括极地大陆冰川或山谷冰川崩裂滑落海中的冰山。我国的海冰大多数是海水冷却直接冻结而成的,也有少量是来自河流入每的淡水冰。

一提起海冰,人们会想到,海冰能撞毁巨轮,阻塞海上交通;海冰能大量反射太阳辐射,使海水吸收的太阳能大大减少,严重阻碍海洋和大气之间的热量交换等等。但是,实际上海冰不光有缺点,它还有许多优点呢。地球的两极海域都有巨大的海冰覆盖,海冰作为地球上冰资源的组成部分,对影响全球气候变化和海面升降可起到十分重要的作用呢。现存地球上冰的总储水量约2.4千万立方千米,也就是说,如果全球气温升高,使这些冰全部融化的话,将会使海平面升高50米~85米。另外,地球淡水资源极其有限,仅为0.35亿立方千米,而68.7%以上的淡水又是以冰雪的形式存在的。可见,冰山对人类来说有很大的可利用性。人们现在正在开发利用海冰,让海冰为人类作出贡献呢。

对于冰,北方的人们是不陌生的,而海冰则有许多人没有见过。海冰是出现在海上的冰,包括来自陆地的淡水冰和由海水直接冻结而成的成水冰,但一般多指咸水冰。由于冬季气温逐渐降低,海水温度随之下降,冷却至冰点以后,海水密度达到最大值,海面就会出现结冰。海冰有不同的冰型、不同的分类。海冰在冻结与融化过程中都会引起海况的变化,海冰中的流冰还能给舰船的航行和海上建筑物造成严重危害呢。

中国的海冰以渤海北部最重,鸭绿江口附近次之,渤海南部最轻,营口、葫芦岛、普兰店等港湾较重,冰期约为3个月,冰厚20厘米~40厘米。一般说来,中国的海冰并不严重,但在特殊天气下也会形成严重的冰封。近60年来中国渤海曾出现过4次较大的冰封,那就是1936年、1947年、1957年和1969年,其中以1969年最重。那是在1969年2月~3月间,渤海海面上出现了有记载以来的最严重的冰情。冰情发生后整个海面几乎全被海冰覆盖,沿岸都有冰堆积。一般高达2米,最高达9米以上,大沽口外还形成了冰山。黄海北部结冰范围,达到了30米海水等深线附近,使海上建筑物遭到破坏,对海上交通也造成了极大困难。在1个月内就有7艘船被流冰推置搁浅,19艘轮船被浮冰夹住不能航行,还有5艘万吨货轮的螺旋桨被冰块撞坏。

海水会结冰是怎么回事?

我们知道,淡水表面受冷,密度增大,水温降到4℃时,表面水因密度最大便向下沉,而下层水被迫上升,这样就发生了上下对流作用。这种对流作用一直进行到上、下层的水温都达到4℃为止。此后,如果温度继续下降,表面的冷水便不再下沉了,到了0℃就开始结冰。但是,由于海水含有盐的成分,结冰过程比淡水复杂得多,海水无论是其冰点温度还是其最大密度时的温度均与盐度有关。另外,海上结冰与否还受到风浪的影响。可见,盐度、温度、密度、海水的流速和风浪的大小都是影响海水结冰的重要因子。

人们通常所说的海冰,往往指海洋中出现的各种类型的冰的总和。然而,确切地说,只有海水冻结而成的成水冰,才是真正的海冰。海水结冰和淡水结冰的条件不一样。海水结冰需要3个条件:气温比水温低,水中的热量大量散失;相对于水开始结冰时的温度——冰点。已有少量的过冷却现象;水中有悬浮微粒、雪花等杂质凝结核。淡水在4℃左右密度最大,水温降到0℃以下即可结冰;而海水中含有较多的盐分,盐度比较高,结冰时所需的温度比淡水低,密度最大时的水温也低于4℃。随着盐度的增加,海水的冰点和密度最大时的温度也逐渐降低。例如,当海水的盐度为10时,冰点为零下0.53℃,密度最大时的冰点为零下1.86℃;盐度为40时,冰点为零下2.20℃。密度最大时的冰点就是零下4.54℃了;更有趣的是。当海水盐度小于24.69时,密度最大时的温度比冰点高,这时海水与淡水一样,海水从海面开始结冰;而当盐度大于24.69时,密度最大时的温度比冰点低,只有对流混合层中从上到下海水都达到冰点时,上下便可同时结冰了。

世界上有海冰的海域很多。那么,哪几个地区海冰最严重呢?科学家经过调查已经得出以下结论:在北冰洋的中央和南极大陆的周围冰情最重,即使在夏季海水也是要结冰的。其次,是北冰洋的巴伦支海、拉普贴夫海、波弗特海、加拿大的北极群岛海域,以及巴芬湾、拉布拉多半岛附近海域、哈得孙湾、圣劳伦斯湾等。在那里,冬季一到就会结冰。在欧洲的波罗的海、波的尼亚湾、芬兰湾,太平洋边缘的白令海、鄂霍次克海等沿岸和近海也经常出现大量的海冰。

海水结冰有这样一个现象:在寒冷的冬天,海湾的水容易结冰,而大洋的水却不容易结冰,这是什么道理呢?原来,虽然海水到达冰点后就开始结冰,但由于自然条件和气象条件的影响,海水结冰的情况就有所不同了。例如,在风浪较大的大洋中,由于风区大,水流动的速度快,海水不易结冰。但在无风的海湾和河口,在海面平静的条件下或小潮期间,海水流速慢,结冰就迅速得多。因此,淡水流入的河口区及水浅或伸入陆地的海湾都容易结冰。

世界上的冰山都在什么地方?