海洋世界的“天兵水将”

来源:中国科普城   发布时间:2015-05-21 03:05:27 
地球上的大气和海洋,在太阳能的驱动下,产生出各种各样的复杂运动。人们用“变纪莫测”这四个字,恰如其分地形容了这种运动的突变性和神秘性。海洋上空的大气运动使水发生相变,以气态、液态和固态形式演化出成千上万种大气现象。海洋中的热能和动能,也使得海洋躁动当安,呈现出形形色色的海洋现象。人类要重返海洋,开发海洋,首先就得熟悉这些现象的本性。
海面大气的属性如气温、气压、湿度等,大气中的现象如风、云、雨、雪、雾、雷暴等,都是表征海洋大气状态和现象的气象要素:海水的属性如水温、盐度、密度等,海洋中的现象如海浪、海流、海冰及海洋潮汐等,则是构成和表征海水状态与海洋现象的水文要素。这些海洋气象和水文要素是海洋世界的“天兵水将”,它们个个都有通天搅海的本领,在它们的支配下,海洋有时风平浪静、绚丽多彩,有时电闪雷鸣、恶浪狂起。
气温是表征大气冷暖程度的物理量。空气分子时刻处在运动状态,空气温度的高低在本质上反映的是空气分子平均动能的大小。气温的变化与天气演变紧密相联,是季节更替的主要标志之一。气压是单位面积上承受空气分子运动所产生的压力。中心气压比周围高的空气团构成高气压,简称高压,又叫反气旋,中心气压愈高,表示高压愈强。在这种气压区内,空气从中心向四周流散,受地转偏向力的作用,在北半球呈顺时针方向旋转,在南半球呈逆时针方向旋转。高气温和高气压配合成暖高压,以副热带高压最显著;低气温和高气压配合成冷高压,例如寒潮高压。中心气压比周围低的空气团构成低气压,简称低压,又叫气旋,中心气压愈低,表示低压愈强。在这种气压区,空气从四周向中心辐合,同样受地转偏向力的作用,在北半球呈逆时针方向旋转在,在南半球呈顺时针方向旋转。高气温和低气压配合成暖低压,例如台风;低气温和低气压配合成冷低压,在高空西风带中最为常见。空气湿度是表征空气中水汽含量多少的物理量。水汽主要是海水蒸发形成的,是大气中最活跃的成分。雷、雨、云、雾、雪、冰雹等,都是水汽变化的产物。风是空气运动的表征,通常指空气的水平运动,包括风向和风速两个要素。台风和龙卷风中出现的风速最大可达300米/秒。
海水温度是量度海水冷暖程度的物理量。全球海洋平均水温为3.5摄氏度,赤道水域最高,可达28℃~29℃;极地水域最低,为0~1.9℃。海水盐度是海水含盐量的量度,它是指1000克海水中所含盐分的总克数,可直接用数字来表示。大洋中海水盐度一般为34~37。外海大洋中盐度较高,平均可达35~36;近海特别是河口区域,因受江河径流的影响,盐度可低于30。海水的密度是指单位体积海水的质量,它随着海水温度、盐度和压力的不同而变化。
海水温度、盐度和密度的变化,直接或间接地在海洋中造成许多奇特现象。水温过低会成生海冰,水温升高则会使海冰融化。赤道大洋水温异常升高,会导致影响全球气候异常的厄尔尼诺现象。热盐环流和风生环流共同组成大洋中的海流循环体系。海水密度在水平方向上的不均匀分布会导致海流的组成,通常称这种海流为密度流;在垂直方向的不均匀分布会形成密度跃层。海水上层密度小,在下面某一层次突然增大时的密度跃层,又称“液体海底”,潜艇遇到“液体海底”时,上浮、下潜操作十分困难;上层密度大,下面某一层次突然变小的负密度跃层,也叫“海中断崖”,它可使潜艇好像失去依托一样,突然下沉,以至酿成事故。
海流、海浪和海洋潮汐,是海水的宏观运动和能量的展示方式。“深沉平稳”的海流,志在千里万里,不显山,不露水,只有航行其间的轮船和驾双轮船的舵手,才能体味出它勇往直前的气概和不可阻挡的力量。奔腾不息的海浪,无论是“笑容可掬”的浪花还是“震天怒吼”的波涛,都是大海激情的外露。朝潮夕汐、周而复始的潮起潮落,是天体和大海奉献给我们的有形的韵律。
海洋,是一个气象变化万千、令人眼花缭乱的世界
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