地球星表水層大環境
海陸之間的漸移地帶
海與陸分界海洋與大陸的分界是海岸線。由海岸線走向陸地,線內就是大陸;由海岸線涉水向海,線外就是海洋。說來容易,如真實地去找海岸線,卻又很難確定它的位置,因為高潮時與低潮時海岸線不在同一地點,尤其出現大高潮時與大低潮時,海岸線的位置變化更大。
詳細分界,可分為高岸及低岸兩類。
(A)高岸方麵:以斷崖為準。這斷崖可以高至數米或更多,也可能低至數厘米,但都具有斷崖的形象。崖以內是陸,可以生長野草及小樹。崖以外是海濱,高潮時海水進入,覆蓋海濱,成為海的一部分;低潮時,海水退出,這裏又形成海濱。
海濱具有斜坡,其坡麵可能是泥麵,也可能是細沙平鋪;可能是一片鵝卵石,也可能是許多大石塊。海濱具有多樣性。海濱是海的一部分,因為海濱上不生長野草,它不屬於陸。海濱沙內或岩縫內有海洋生物,應該視為海的邊緣。
(B)低岸方麵:因為陸地衝積層很平坦,沒有明顯的邊界。所謂海岸線,通常以堆積成行的海草作為標誌。這成行的海草距海水遠近,可分為四列:(1)最接近海水的一列,叫做低潮線。(2)由低潮線向陸不遠,又有一列海草,大致與低潮線平行,叫做高潮線。所謂低潮與高潮,即每日必有的潮汐現象。(3)最大潮線,指每月或每年內最高潮所能到達的地方,也有海草,堆積成行。(4)海岸,這是連最大高潮也不能到達的地方。通常衝積平原的表麵非常平坦,看不出高低的差別,但衝積物在沉積的過程中受到地麵坡度的限製。衝積平原表麵上海岸線的特征,因無潮水到達,土質不鹹,可以生長短草。凡有草生長的地麵就是陸。草地以外,就是海濱,這海濱是衝積土。以上所述的是海水表麵與陸地表麵的分界線,但非大陸與大洋的分界線。
大陸台地和大洋盆地的分界大陸塊浮在玄武岩地殼之上,大洋盆地也浮在玄武岩地殼之上,二者互相連接。前者向上突起,屬於正地形,具有凸坡;後者屬於負地形,具有凹坡。凸坡和凹坡的連接地是大陸架邊緣以外的斜坡,叫做大陸斜坡,也叫做大洋盆地盆壁,深度由1000米到3000米。3000米以下已是大洋盆地,而非大陸台地。由海岸到3000米的水深,其沉積物來自大陸;水深4000米以下全是海洋沉積物。這是兩者之間的差別。
由海岸線向外,通常到海平麵下水深200米地區,這一段海底坡度,平均為0.1°左右,叫做大陸架(continentalshelf),也叫做陸棚。海床很平坦,陽光可以下滲。魚群喜歡聚集的所在,是大漁業區,也是近海油田分布區。大陸架寬度各地不同,由數十公裏到數百公裏。大陸架以外是大陸斜坡,坡度介於2°~6°之間,並非很陡。
海洋的重要性
海洋的作用太陽係九大行星中,隻有地球星表麵有水。因此,地球星又被一些人叫做“水星”,它是太陽係內真正有水的行星。至於天文學上所說的水星即最接近太陽恒星的那顆星,表麵上並無一滴水;第八顆行星叫做海王星,表麵上並無海水,卻稱海王星,譯文極不實際。地球星表麵上有水,才有生物,也包括人類。因此,我們必須保護海水。海水有什麼用?略述如下。
(1)海洋可以蓄積太陽輻射熱,使之成為一座“熱庫”。由赤道到南北兩極地的冰塊下方,海水全是液態,估計其表麵溫度相差不過攝氏10度。海底水溫較低,也是液態,相差約為3℃~5℃。地麵上溫度及接近地麵的氣溫,赤道地區約為30℃,北極圈內全是凍土;南極圈內又全是冰蓋,溫度各在-10℃到-30℃。這樣比較,赤道與極地之間的溫度差約為攝氏50℃或者更多。由此可見,大陸溫差大,海洋溫差小。海洋蓄積太陽輻射熱量較多,陸地較少。海洋的熱可使大氣溫暖,調節空氣的溫度,對於生物(包括人類)有極大的幫助。
地球星上海洋總麵積為3.62億平方公裏,占地球星表總麵積71%。海水總體積約為14億立方公裏。海洋平均深度有3800米。假定地殼以下叫做地體,這地體、海洋、大氣三部分的“重量比”如下:地體為6000000,海水為1.4,大氣為0.001。反過來看,假定大氣為1萬萬億噸;海洋可比大氣的重量多1400倍;地體又比大氣多600萬倍。
現在再說說海洋是怎樣增溫的。海洋增溫的方法有四:(A)太陽直接輻射海洋表麵,海水吸熱而增加溫度。這是最主要的方法。(B)大氣層底麵用傳導方法把大氣的熱傳給海麵。(C)海麵水汽開始凝結時,釋放潛熱,向海麵輻射。(D)地熱向上傳遞,到達海底。或海底火山爆發,使海水增溫。
海水減溫的方法主要有:(A)海洋表麵向太空輻射。(B)海水表麵蒸發,吸收熱量。海水有流動,利用波浪、潮汐、海流把熱量散布到整個水體。
(2)海洋可以作為陸地上空水汽的來源。地麵上談水的主要來源是空中水汽,這水汽大部分由海洋供應。
(3)其他作用。例如海麵可以行船。海水裏有多樣的天然資源。海邊波浪可以改變海岸形狀。
洋流概況大洋表麵因受到信風的長期吹動而產生洋流(海流)。南半球東南信風帶內可出現南赤道海流;北半球東北信風帶內可出現北赤道海流。它們的位置各介於北緯(或南緯)10°~25°之間。兩股海流向西前進,遇到大陸的阻礙,各自改變方向。南赤道海流改向南,北赤道海流改向北,都進入西風帶。又受西風吹送,改向東流,成為西風漂流。這漂流在北半球內連續東進,又受到大陸阻擋,分為兩股:一股向北,沿大陸西岸北進,成為暖流;一股向南,進入東北信風帶,完成北半球暖海洋一大環流係。同樣,由南半球東南信風帶開始的南赤道海流也完成一大環流係。現特將赤道以北及赤道以南的兩個環流係詳述如下。
北半球暖海洋環流係——由大陸西側開始,東北信風帶內出現北赤道海流,西行因受大陸之阻改向東北流,成為暖流。進入西風帶,又成為西風漂流。再受大陸之阻,一股向北,暫且不提;另一股向南,進入東北信風帶,完成北半球暖海洋環流係。
南半球暖海洋環流係——由大陸西側開始,東南信風帶內出現南赤道海流,西行受大陸之阻改向東南流,成為暖流。進入西風帶又形成西風漂流。然而這漂流內隻有一小部分受大陸的阻擋而北上(其餘的繼續向東流),進入東南信風帶,也完成南半球暖海洋環流係。
此外,當兩股赤道海流受大陸的阻擋而改變方向時,各自分出一小部分海水,轉向東流,叫做赤道逆流。這是一種補充流。
現再說說冷海洋環流係。
北半球冷海洋環流係——由西風漂流開始。東進,受大陸的阻擋而分為兩股:一股向南進入東北信風帶;另一股向北成為暖流。在北太平洋為阿拉斯加灣暖流,在北大西洋叫做墨西哥灣暖流。這是因為這暖流來自墨西哥灣,又簡稱灣流。灣流所經地區中受益的海島國家有英國和愛爾蘭;冰島偏北,也受到輕微的影響。歐陸國家受深刻影響的是比利時、荷蘭、丹麥、挪威四國,其次是瑞典、芬蘭與蘇聯科拉半島北岸。科拉半島北岸的摩爾曼斯克之所以成為暖海岸,就是由於受暖流影響,冬季不結冰。阿拉斯加暖流及墨西哥灣流(也叫做北大西洋暖流)都侵入北冰洋。由北冰洋侵入太平洋西岸的是堪察加寒流及千島寒流;在大西洋西岸的有拉布拉多寒流。這些寒流南下,又並入西風漂流。這是北半球冷海環流係。這環流係並不十分完整。
南半球冷海洋環流係——由西風漂流開始。南半球西風漂流所跨的緯度很寬,由南緯40°到南緯60°,全是海洋。這一片海洋叫做“南大洋”,實際是太平洋、大西洋、印度洋互相連接的區域,可直達南極冰蓋的邊緣,相當於南極圈。漂流中隻有低緯度的一側有水改向北流,形成寒流,例如在南美州西岸有秘魯寒流,在澳大利亞西岸有西澳寒流,在非洲西岸有本格拉寒流。事實上這三個寒流並不寒,故也有人叫它為涼流,例如西澳涼流和本格拉涼流。這個環流係也不完整。
黑潮使日本富庶日本群島的南半部是東西走向,在北緯35°左右,相當於中國西安、洛陽、開封、連雲港等地區;但是它的氣溫卻相當於中國長江流域中下遊兩岸,四季溫暖多雨,極少旱災。這就是黑潮帶給日本的恩惠。
黑潮是太平洋北赤道海流的延續部分。它在赤道海域內,水溫當然很高。離開赤道,經過台灣島東側改向東北流,又繞過琉球群島西側,直衝九州島東岸和四國島南岸,再向東流,又衝刷本州島南岸。這是一股流動很強的暖水。因為水色深藍而黑,故叫做黑潮(kuroshio)。黑的原因是水溫很高,蒸發量很大,鹽度增高,可達34‰或35‰。黑潮水麵溫度,夏季有29℃,冬季也有20℃。這樣高溫的海水衝刷日本南岸,使日本四季享有溫暖濕潤的氣候,山地生長著蒼翠的樹木,稻田裏經常有水灌溉。日本南半部無大江大河,但溪流多,泉水富,生活安適。
黑潮就象是海麵上的一條大河,在日本南岸以南,寬約200公裏,深約200米,流速為每小時2~4公裏,透明度很高。黑潮由本州島南岸以南向正東方直進,其地約在北緯30°與32°之間。後來又改向東北,進入西風帶,直向東流。黑潮由於有流動,真似洋麵上的一條河,河穀兩岸有和緩的穀壁,完全由水組成。如駕駛小船,由日本南岸進入黑潮北側坡時,船身向下衝,就好象人由岸上走到水邊時下坡的樣子;反之,由黑潮水麵北去離開黑潮時,船身向上衝,好象人離開水邊上岸的樣子。兩岸洋麵的水不流動,黑潮的水麵卻緩緩前進。如果把船放在黑潮水麵上,並不駕駛它,任其漂流,我們可以看到船會自己向東前進,50小時以後,船已離開原來的位置200公裏遠了。
埃爾寧諾暖流在南美洲秘魯西岸有一股寒流,叫做秘魯寒流,上文已述。這寒流會忽然變暖,影響秘魯的沿岸氣候。這股突然變暖的海流叫做“埃爾寧諾暖流”;這一現象稱作“埃爾寧諾現象”,西方叫做ElNino-SouthernOscillation,簡稱ENSO,意謂“埃爾寧諾南方波動”,這名詞含義不明顯。據說,“埃爾寧諾”是秘魯人所說的西班牙語“耶穌之子”,表示人們重視這一現象,但甚少意義,傳說這現象出現在聖誕節以前的緣故。
埃爾寧諾現象使秘魯海流突然增溫,產生氣候突變。這現象開始為人們所注意,始於1951年。從1951年到1987年中,此現象已出現過九次。1986年11~12月間,太平洋赤道西部(菲律賓附近)海麵水溫無變化;但由關島向東,愈向東水溫愈高,秘魯附近可增高攝氏2度,具有高溫的水層深達140米,比往年多20米。由1982年到1983年,埃爾寧諾海流出現高溫,超過往年攝氏4度,有些水域超過攝氏6度。因此,魚類和鳥類大量死亡,致使秘魯漁業大量減退。秘魯海濱死魚和死鳥腐爛而產生臭氣,這種臭氣與海霧結合後落在船上、汽車上及牆壁上,會形成黑色而有惡臭的漆狀物。這現象在卡亞俄極為顯著。卡亞俄是秘魯大商港,接近首都利馬。1982~1983年之間,秘魯和厄瓜多爾兩國沿海高熱,多人死亡,厄瓜多爾大雨成災;同時美國西岸三州,也出現狂風暴雨。一般人認為這是埃爾寧諾的作用。我們認為,埃爾寧諾有高溫,但隻是地方性現象,不會影響到全世界氣候。就如東亞劇烈的台風,美國東岸大颶風,災害都十分嚴重,但也都是屬於地方性,而並非世界性。我們認為,不宜把埃爾寧諾視為世界氣候變動的主要因素。但是不可解的是埃爾寧諾暖流是由秘魯寒流變來的,為什麼它會由涼變暖?原因迄今不明。似乎這作用為人所誇大。