“翩翩起舞”的巨大水体——大洋涡旋

来源:中国科普城   发布时间:2015-05-21 02:53:42 
舞台上,舞蹈者旋转移动的优美舞姿,伴随着悦耳动听的音乐,能给人以美的享受,使身心沉浸在愉悦中,同时,还能勾起人的无限遐想。
在海洋上空和全球大气中,气旋、反气旋等大小不一的天气系统,往往以高气压和低气压的形式相间排列,高低起伏,时大时小,也像跳舞的人一样,一面自身旋转,一面自西向东移动。你或许会问:怎么看不见它们呢?那是因为它们的范围实在是太大了,空气又是无形的,人们身在其中,的确难以觉察到它们的存在。其实,你感觉到的时冷时暖、看得见的阴晴雨雪,就是它们“起舞”时的表现,风雷闪电就好像是正在为它们配乐伴奏和打镭射灯光。如果你再留心一下,天气预报节目中,气象卫星云图上颜色和形状不同的云系,就是它们的些许缩影。
你可能万万想不到,就连气象学家和海洋学家几十年前也未曾想到,海洋中也有旋转移动的巨大水体,这就是成千上万“翩翩起舞”的大洋涡旋。要了解他们,还真得启动你丰富的想像力呢。
千百年来,渔民和航海家早就知道,海洋右的一些地方,由于潮汐涨落和海底海岸特殊地形的影响,形成有一些位置相对稳定的大涡旋,西西里岛和意大利之间海峡中的墨西拿涡旋,大西洋挪威沿岸罗弗敦群岛的大涡旋等。由强大的风浪和急速的潮水流动逆向相遇形成的大涡旋,来势均力敌异常迅猛,舰船一旦误入,倾刻间便船毁人亡。不过,因为它们位置稳定,不会移动,人们只要对其“敬而远之”也就无妨了。
早年的海洋研究普遍认为,除了明显的海流和少见的稳定涡旋外,大洋内部深处海水应该是平静稳定的;直到20世纪50年代末期以前,仍然认为大洋内部海流微弱,海水每秒钟最多也只流动1厘米左右。后来,一些海洋学家受到大气中移动性高低气压系统的启发,推测“海洋中应当有涡旋存在”。经过几十年的海洋调查研究,以斯瓦洛为首的一批科学家,于50年代末期,终于在大西洋中部通常被认为是弱流区的大洋深处,发现了最大流速达41厘米/秒,存在时间为40天的涡旋。
70年代,前苏联和美国等国的海洋学家,相继进行了大规模、系统的观测研究,证实大洋中普遍存在着涡旋。这些快速水平旋转运动的水体,直径在200千米左右,以直立或斜立的形式,从近海面到海底,几乎以同样的速度、相同的方向旋转并移动,大小相当于温带地区的风暴系统,通常被称为中尺度涡旋或天气尺度涡旋。它们的旋转速度为5~50厘米/秒,平均为10夸大/秒;移动的速度为每天2~10千米;从出现到消失,寿命短的几十天,长的可达一二年,平均寿命100天左右。这些涡旋中的海水密度,有的从中心向四周逐渐增大,有的从中心向四逐渐减小;旋转方向有的是顺时针,有的是逆时针。顺时针涡旋和逆时针涡旋相间排列,一个跟着一个,一面自身旋转,一面向前移动,既像一队队排列有序的“出征”队伍,浩浩荡荡;又像一对对翩翩起舞的壮男俊女,婀娜多姿。
遍布于世界大洋的中尺度涡旋,几乎集中了外洋的全部动能。这些能量是从哪里来的?涡旋是怎样形成的,它们在海洋整体结构和运动中意味着什么?对舰船航行、潜艇的水下隐蔽和探索活动有什么影响?这些问题都有待于献身海洋科学的有志之士去进一步探索。
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