书城科普读物海洋知识小百科-水文篇
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第15章 海洋与人类的关系(3)

海水跃层是海洋中的特有现象,它是指海水中某种水文要素在垂直方向上出现突变或不连续剧变的水层,人们又称它为“飞跃层”或“跃变层”。跃层的厚薄和距海面的深浅随海区的地理和气象条件的变化而有所不同。科学家们已经查明,跃层主要有3种类型,即温度跃层、盐度跃层和密度跃层。如果按形成的原因和变化,又可以分为主跃层(永久跃层)、季节性跃层和周日跃层三类。主跃层是由大洋热盐环流维持,季节性跃层和周日跃层是由海面太阳辐射和海——气相互作用形成的。

水温对海洋水文研究和海洋军事有什么影响?

水温是指水的温度。海洋里水的温度叫海水温度,海水温度是在不断变化的。在太阳照耀之下,海洋吸收了能量使海水温度升高。由于太阳照射不是均匀的,再加上地球的自转和公转,使地面有四季变化和昼夜交替。因此,海水温度也是有的地方高,有的地方低;在赤道地区太阳直射时间长,海水温度就较高;在中纬度海区,日射偏斜,海水温度相对赤道地区就低。在极地区域,太阳照射更少,因此海面终年冰封或水温极低。海水的温度是海洋物理性质中的最基本要素之一。海洋水团的划分、海水不同层次的锋面结构、海流的性质判别等都离不开海水温度这一要素。水温的分布与变化又影响并制约其他水文气象要素的变化;海水密度的大小和温度的高低相关,地球上水温分布不均匀,导致海水发生水平方向与垂直方向的运动。此外,海雾、气温、风等也直接或间接地与水温有关。水温是一种很重要的物理现象,海洋科学的许多里程碑性的研究成果都从水温变化中找出的科学规律。

海水的温度变化在军事上也有影响。若海水温度随海水深度增加时,舰艇声纳发出的声波均会弯向海面,声波在碰到海面后会产生多次反射,使声纳的探测距离明显增大。舰艇在这种情况下活动,就要注意控制自身的噪音,否则很容易被对方舰艇发现。若海水温度随海水深度增加而降低时,声音在海水中传播会产生折射,它的轨迹将向声速较小的方向弯曲。在这种条件下,舰艇声纳发出的声波、回波声、辐射噪音将弯向海底,声纳所探测的距离将明显减小,有时会出现敌方舰艇距离很近却搜索不到的现象。由此看来,海水温度变化对水下潜艇活动的影响是很明显的。

海水等温层是指从海面到水下某一深度的海水温度基本一致,然后又随着海水深度增加温度逐渐下降的现象。在这种水文条件下,等温层内的声音大部分不能到达层深以下即被反射回来。因此,潜艇如处于等温层内,既容易发现敌方的水面舰艇,也容易被对方发现。但如果它在层深以下活动,既不易被对方发现,也不容易发现对方。对潜艇来说,最为有利的选择就是:在等温层内搜索到敌水面舰艇,立即实施攻击。然后,迅速再潜入层深以下,就可以避免被敌人声纳发现和遭到攻击了。

怎样认识海洋灾害?

海洋是个资源宝库。但海洋不是平静的,总会波澜起伏。同学们也一定可以想象到,由于气象和地质变化的原因,海洋还会刮起狂风巨浪,发生滔天巨吼,向人类发出攻击呢。实践证明,有史以来海洋给人类造成的灾害数不胜数,可以说,海洋灾害是人类的重要杀手之一。那什么又叫海洋灾害呢?海洋灾害是指海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或沿岸地区发生的灾害。海洋灾害有些是自然的,有些是人为的,如海啸、海浪、风暴潮、风暴巨浪、地震等都属于自然灾害,而赤潮、海洋污染等均属于人为灾害。自然灾害可以引起海岸侵蚀、土地盐碱化、海上建筑物倒塌,人为灾害会引起海洋生物死亡、人畜中毒等。在这两种灾害中,海洋灾害对人类造成的危害极其巨大,人类正在采取积极的措施对付它。

海洋灾害既然是人类的大敌,那它在什么情况下才会发生呢?科学家根据海洋灾害发生情况,已经归纳出海洋灾害可能在4种情况下发生:

一是受大气的强烈扰动后产生的海洋灾害,如台风、巨浪等。大气扰动在地球上无时无刻不在活动,因为大气扰动产生的海洋灾害具有多发性的特点。这些自然灾害发生比较频繁。如进入我国的台风每年有许多次,每次台风都会造成生命财产的重大损失。

二是受海水的扰动或状态的骤变而引发的海洋灾害,如风暴潮、海冰等。这些海洋灾害地域性局部发生较多,如海冰只发生在极地及高纬度地区等。

三是受海底地震、海底或海岛火山喷发、爆裂、海底塌陷、滑坡、地裂缝等岩石圈运动引发的海洋灾害,如海啸灾害等。遗憾的是这些海洋灾害的突发性较强,由于受许多技术手段的限制,目前还不能作出准确的预报。

四是受人类活动引发的海洋灾害,如赤潮、石油污染、放射性海洋污染等。这些灾害随着人类社会经济的发展,在某种程度上还有加重的趋势。

海洋灾害对我国的影响最为严重吗?

世界上很多国家的自然灾害受海洋影响都很严重。例如,仅形成于热带海洋上的台风(在大西洋和印度洋称为飓风)引发的暴雨、洪水、风暴潮、风暴巨浪等巨大灾害,就造成了全球自然灾害生命损失的60%。台风每年就要造成近百亿美元的经济损失,约为全球自然灾害经济损失的13。

我国是一个陆地国家,也是一个海洋国家。我国濒临的太平洋,实际上是世界上最不平静的大洋。太平洋以其西北部台风灾害多而驰名。台风对我国影响异常严重,一次台风灾害即可造成几十亿甚至上百亿元的经济损失,特别是我国经济发达地区大多处于沿海地带,这些地区每年都会发生台风灾害。据资料统计,这些来源于海洋的自然灾害,对我国造成的经济损失和人员伤亡数量已占到或超过全国灾害总损失的半数。因此可以说,海洋灾害是对我国造成影响的最为严重的灾害。

海洋灾害对我国的影响最为严重,那么,这种灾害造成的损失程度又如何呢?根据近20年的统计资料表明,我国由风暴潮、风暴巨浪、严重海冰、海雾及海风等海洋灾害造成的直接经济损失平均每年约5亿元,死亡500人左右。在经济损失中,以风暴潮在海岸附近造成的损失最多,而人员死亡则主要是海上狂风恶浪所为。

尽管近些年来随着防御海洋灾害能力的加强,人员伤亡呈明显下降趋势,但由于沿海经济的迅速发展,特别是海洋经济迅猛发展,我国海洋灾害的经济损失反而出现急速增长的趋势。据推算,最近10年中年平均海洋灾害损失约为前一个10年期间的4倍。因此,快速提高海洋灾害的防御能力是一个十分重要的课题。

潮灾与纬度变化有着必然的联系吗?

经纬度表示的是地理位置,而潮灾是一种自然灾害现象,潮灾与纬度变化会有什么关系呢?其实,潮灾与纬度变化有着必然的联系。我国学者对中国潮灾近500年来的活动图像进行了研究,发现了在不同纬度地区潮灾发生的时间存在着位相差。位相差也称相位差,即两个同频率的振动量(随时间作周期变化的量)的相之间的差值。研究者发现,广东省纬度较低,发生潮灾的年份为1862年和1922年;而江苏省潮灾发生年份后移了18年左右,为1881年和1939年;高纬度的大连地区潮灾又比江苏后移了10年,为1896年和1949年。由此看来,随着纬度的升高和时间的推移,潮灾有规律地发生,科学家们利用1471年~1981年中国沿海的71次较大潮灾的分析结果认为:当地球自转减慢、副热带高压纬度北移时,台风将更多地影响到中国北部、中部沿海,在那些地方比较容易发生潮灾;而当地球自转加速、副热带高压南移时,台风则更多地影响南部、中部沿海,使东南沿海发生潮灾的机会就多。

海啸是怎么回事?

海啸是非常可怕的,因为一旦海啸发生,巨大的海浪会以排山倒海之势淹没大片的土地,使住在海边地势较矮的房屋淹没,人们的生命财产受到威胁。那么,什么是海啸呢?实际上,在海底地震、火山爆发或海底塌陷和滑坡等激起的巨浪,在涌向湾内和海港时造成了巨大破坏的就是海啸了。其实破坏性的地震海啸,只能在地震构造运动出现垂直缺层,震源深度小于20千米~50千米,里氏震级大于6.5的条件下才会发生。海底没有变形的地震冲击或海底的弹性震动,只能引起较弱的海啸;水下核爆炸也能产生人造海啸。

通俗地说,海啸是由海底地震引起的。海啸所掀起的狂涛巨涌像一座座山峰压向沿海,扫荡着沿海的生命与财产。每当海啸袭来时,居住在海滨的人们,必须以最快的速度向内地高处撤离;而停泊在港内或在近岸航行的船只,也必须立即驶向外海,远离海岸地带。在历史上,海啸带来船毁人亡的事故数不胜数。为了研究和预防海啸,科学家们已建造了模拟海啸实验室,试图摸清海啸的变化及传播规律。

实际上,海啸大多来自海底地震。破坏性的地震海啸,它的震源深度都在20千米以内,里氏震级也达到6.5级以上。

海啸是一种频率介于潮波和涌浪之间的重力长波。海啸浪的波长达几十千米至几百千米,周期范围比较大,为2分钟~200分钟。因此,发生海啸时,往往第一个浪头涌来时,海面会整体上升,过了一段时间,潮水又会出现回降,又过了一段时间,第二个浪头才会涌来。海啸浪常见的周期在40分钟以内。据专家们推算,在大洋深度为4千米发生的海啸,其大浪的周期为40分钟。海啸波的传播速度为每小时173千米,波长为475千米。海啸震源的水面最初升高幅度为1米~2米。因此,海啸在深海大洋传播时,由于波高与波长之比很小,周期较长,往往难以觉察到。只有快到近岸时,才会形成有破坏力的巨浪。因而,有经验的船长在遇到海啸时,都会把船迅速驶离海岸,而且,离海岸越远越好。

海啸产生的灾害也是不可忽视的。海啸发生时,海底的陷落升降、滑坡等产生的强烈地震,其范围大的可达1000千米以上,散发出的能量是非常巨大的。由于海水的压缩性很小,当受到地震能量的作用,水体只能以同等规模的波动形式把能量传播出去。当海啸波进入水浅的大陆架后,因深度急剧变浅,能量迅速集中,波高骤然增大,这时就可能出现10米~20米以上的波高,以排山倒海之势冲击过来。它在滨海区域的表现形式是海水陡涨,犹如一座“水墙”,伴随着隆隆巨响,瞬时侵入陆地,吞没良田和村镇,然后海水又迅速退去,或先退后涨,有时反复多次,造成生命财产巨大的损失。

海啸之所以破坏性极大,是因为在海啸发生时,海啸波能以很快的速度传播出去。海啸波在传播时,从海面到海底,其流速几乎是一致的。当它传播到近海岸边时,海水的波高可达10米,流速也可达10米/秒,因而在波峰来到时,就会在海岸处骤然形成“水墙”,这种飞来的水墙来势凶猛,势不可挡,夹着隆隆巨响,直向岸边扑来。当波谷行进到岸边时,水位会骤落,平时见不到的近岸水下礁石也会裸露出来。海啸在海岸附近造成的危害大多是在最初2个~3个波中产生,也就是在第一个波到达岸边之后,接着的几个小时内产生破坏作用。科学家们对海啸研究的结果表明,海啸和普通海浪不一样,它不存在普通海浪那样带泡沫的脊。而正是这种泡沫浪脊才使海浪自身遭到破坏。海啸就是依火山初震时所具有的巨大能量,产生了非常密集的巨浪,它就像在玻璃上滑动的水珠一样,在海表面上运动。科学家认为,这种波浪由于水分子之间的表面张力和聚力互相平衡,所以能量衰减得就缓慢。如果这种平衡遭到了破坏,海啸的巨浪也就解体了。

地球上哪些国家容易发生海啸?

海啸虽然可怕,但并不是每一个沿海地区都会发生海啸。世界上,太平洋沿岸是海啸的多发地区。我国虽濒临太平洋,并不是海啸的多发区,我国有史料可查的破坏性海啸共发生过25次。其中1781年5月22日,台湾海峡的海底发生地震,引起了一次持续8分钟的大海啸,殃及台湾、福建、广东、浙江等沿海地区,夺去了5万多人的生命。事实上,世界上常发生海啸的国家只有日本、美国和南美洲的智利。1960年,智利海底的地壳发生了大断裂,造成地震及海啸,海啸发生时浪头高达6米,持续了半天之久。巨浪以每小时640多千米的速度横扫了半个太平洋,摧毁了夏威夷群岛沿岸的建筑物,并且殃及远离震源1.7万千米的日本,把日本海边的一艘大渔船抛到码头上,还压塌了一幢民房,造成了多人伤亡。

潮汐、风暴潮与海啸有什么区别?

潮汐、风暴潮、海啸是3种不同的海洋现象,怎样区分它们呢?潮汐就是人们所熟悉的海水每天有规律性涨落的现象,它主要是由月亮和太阳对地球表面海水的引力所造成的,故又称天文潮。风暴潮则是由剧烈的大气扰动,如强风和气压骤变(通常指台风、温带气旋等灾害性天气系统)导致的海水异常升降。而海啸主要是由于地震暴发或海底火山喷发、滑坡引起的海水异常涨落。

正常的潮汐是不会造成灾害的。而叠加在潮汐之上的风暴潮则常常为沿海地区酿成灾难。海啸则来势凶猛,海水上涨迅速,瞬时间可达数米,甚至数十米,危害就更大了。

对人类威胁最大的海洋灾害是什么?

海洋灾害的发生会对人类的生命造成威胁。在当今世界上几大自然灾害中,由地震与潮灾引起的死亡人数最多。潮灾特别是风暴潮则是海洋灾害中最严重的一种。风暴潮是指在强烈的大气扰动的作用下引起的海平面异常增高现象。因此,也有人称风暴潮为风暴海啸或气象海啸,它与地震海啸的区别在于它是由灾害性天气系统造成的。要知道,当强劲的台风从大洋刮向海岸时,表层的海水是以风浪的形式推向海岸的。当不断涌向海岸的风浪受到海岸阻挡时,就会使沿岸海平面增高,这就是所谓的风暴潮。如果风暴潮正巧又与天文高潮重叠相遇时,两种潮汐就会叠加在一起,造成海湾地区的潮位暴涨,形成势不可挡的潮灾。可见,风暴潮的灾害对人类的影响是最严重的。

发生海啸会产生哪些影响呢?