1. 何謂海水的位溫?有何實用價值?
海水的物理性質主要包括溫度、密度、透明度,、海冰等。現(xiàn)簡述于下:
1.海水溫度
海水溫度是度量海水熱量的一個重要指標,,也是海洋熱能的一種表現(xiàn)形式。海洋熱能不僅驅動大部分的大洋環(huán)流,,而且還制約著海洋生物系統(tǒng)運轉的速率,。海洋熱量的收入,主要是來自太陽輻射的熱量,。有研究表明,,到達海面的太陽總輻射的年總量達12.6*1020~13.6*1020kJ。其中8%的熱量被反射回大氣,,其他的全部被海水所吸收,。海洋表面年平均溫度在-2℃~30℃,全球海洋年平均水溫為17.4℃,,相比全球年平均氣溫,,要高出3.1℃。
在一年四季中,,海洋表層的溫度并不穩(wěn)定,。一般來說,低緯度海區(qū)的水溫,,要高于高緯度海區(qū)的水溫,。同一海區(qū)的水溫,在夏季高些,,冬季低些,。赤道海區(qū)的水溫是最高的,。太平洋西部赤道兩側為最高,,形成著名的西太平洋暖流。海洋溫度除有水平差異外,,還會向深層逐漸降低,,但上層降溫快,下層降溫慢,,甚至趨向均勻,。溫度隨深度而迅速降低的大洋水層稱為溫躍層,它是生物以及海水環(huán)流的一個重要分界面,,它通常位于海面以下100~200米處,。
2.海水密度
所謂海水密度,,就是指單位體積內(nèi)所含海水的質量。海水的密度要大于淡水的密度,,約為1.022~1.028g/cm3,,之所以比淡水的密度大,原因就是海水中含有許多溶解鹽類,。此外,,海水會隨著溫度、鹽度和氣壓的變化而變化,。溫度升高時密度減小,,鹽度增加時密度增大,氣壓加大時密度增大,。這就是三者對海水密度的影響,。
此時你可以想象一下,假設有一艘輪船從長江口進入大海,,會發(fā)生什么樣的情況呢,?很明顯,不管是在長江還是在大海,,同一艘輪船所需要的浮力都是相同的,,都等于它的重量,不同的是需要排開液體的體積不同,,由于海水的密度比淡水大,,所以,只要排開較少體積的海水,,就能獲得同樣的浮力,,也就是說,輪船從長江進入大海時船體會自然而然地向上浮,。
3.海水的透明度
自然世界中,,并非所有的海水都是清澈透明的,有些地方的海水清澈透明,,陽光可以照射很深,,而有些地方的海水則比較混濁,陽光只能照射到很淺的海水,。為了表示不同海域的海水能見程度,,科學家們引進了透明度的概念,即透明度就是表示海水透明程度的一個量,,它是人們衡量海水光學性質的重要參考,。
那么,該如何測量海水的透明度呢?首先要準備一個直徑為30厘米的白色圓板,,任何材質都可以,,但要保證它能沉入水中,這種圓盤被稱為透明度盤,。其次在圓盤上系一根繩子,,并在繩子上做好長度標記。然后把圓盤放入水中,,讓它緩慢沉下去,,不要讓圓盤過度傾斜。仔細觀察沉入水中的白色圓盤,,直至看不見時,,記下圓盤在水中的深度,這就是該處海水的透明度,,也可以說是能見度深度,。
海水的透明度會受到多種因素的影響,如海水的顏色,、水中懸浮物,、浮游生物、海水的渦動,、入海徑流,,甚至天空的云量等。
一般遠離海岸的海水透明度較高,,靠近大陸的海水透明度較低,。世界各大洋的透明度值并不是一樣的,平均來說,,太平洋的水透明度比大西洋和印度洋的水要高,。
4.南極海冰
淡水結冰是在0℃,海水因含鹽度較高,,冰點要低于淡水,。隨著海水中含鹽量的增大,海水的冰點降低,,這是海水不易結冰的原因之一,。另一個原因是海水密度最大時的溫度低于淡水密度最大時的4℃,且隨著鹽度的增大而降低,。所以,,海水結冰的過程較為緩慢。
海冰形成的過程非常復雜,。從物理學上講,寒冷的天氣使表層海水散失熱量,隨之海水溫度降低,、密度增大,,于是海水產(chǎn)生下沉,而底層海水密度偏小,,便要上升到表層,。這樣海水的垂直的對流過程開始進行,對流會使整個水體的密度保持穩(wěn)定,。當海水對流停止時,,海水就會逐漸結成冰。
2. 海水溫度隨緯度變化規(guī)律
世界海洋的水溫變化一般在-2℃—30℃之間,,其中年平均水溫超過20℃的區(qū)域占整個海洋面積的一半以上,。海水溫度日變化很小,變化水深范圍從0—30米處,,而年變化可到達水深350米左右處,。
在水深350米左右處,有一恒溫層,。但隨深度增加,,水溫逐漸下降(每深1000米,約下降1°—2℃),,在水深3000—4000米處,,溫度達到2°—-1℃。
影響海水溫度的因素:
1,、緯度:不同緯度得到的太陽輻射不同,,則溫度不同。全球海水溫度分布規(guī)律:由低緯度海區(qū)向高緯度海區(qū)遞減,。
2,、洋流:同緯度海區(qū),暖流流經(jīng)海水溫度較高,,寒流流經(jīng)海水溫度較低,。
3、季節(jié):夏季海水溫度高,,冬季海水溫度低,。
4、深度:表層海水隨深度的增加而顯著遞減,,1000米以內(nèi)變化較明顯,,1000米——2000米變化較小,2000米以常年保持低溫狀態(tài)
3. 海水溫度分布的成因
海水溫度分布規(guī)律:
表層水平方向
1,、不同緯度的海區(qū):從低緯度向高緯度遞減,;
2,、同一緯度的海區(qū):暖流經(jīng)過的海區(qū)水溫較高,寒流經(jīng)過海區(qū)水溫較低,;
3,、同一海區(qū):夏季水溫高,冬季水溫低,。
垂直分布
水溫由表面向深層遞減,,在1000米以下垂直溫差較小。
4. 海水溫度的分布特點
太平洋海水鹽度分布受蒸發(fā)和降水,,結冰和融冰,,大陸徑流和洋流影響,各海區(qū)鹽度差異很大,,主要特點是:赤道附近由于降雨量大于蒸發(fā)量,,鹽度低;而在南北副熱帶海域,蒸發(fā)量大于降水量,,鹽分高;在高緯度地區(qū),,因氣溫低,蒸發(fā)小,,鹽度也低;而西太平洋的黃海和渤海受大陸徑流影響,,鹽度低并有明顯季節(jié)變化;而東太平洋南北美洲寒流經(jīng)過和多雨地區(qū),鹽度也較小,。
5. 海洋位溫
海水的溫度決定于輻射過程,、大氣與海水之間的熱量交換和蒸發(fā)等因素。大洋中水溫為 -2℃至30℃,;深層水溫低,,大體為-1℃至4℃。大洋表層年平均水溫:太平洋最高,,為19.1℃,;印度洋次之,為17.0℃;大西洋最低,,為16.9℃,。三大洋平均表層水溫為17.4℃,比近地面年平均氣溫14.4℃高3℃,??梢姾Q笫菧嘏摹1北蠛湍蠘O海域最冷,,表層水溫為-1.7℃至-3℃,。
大洋表層水溫的分布主要決定于太陽輻射和洋流性質。等溫線大體與緯線平行,,低緯水溫高,,高緯水溫低,,緯度平均每增高1度,水溫下降0.3℃,。北半球大洋的年平均水溫均高于同緯的南半球,,北半球的水溫平均高于南半球3.2℃,。
海洋水溫在垂直方向上,,上層和下層截然不同。上部在1000~2000米的水層內(nèi),,水溫從表層向下層降低很快,,而2000米以下則水溫幾乎沒有變化。大致在南,、北緯 45°之間,,海水水溫的垂直分布可分三層:①混合層,一般在大洋表層100米以內(nèi),,由于對流和風浪引起海水的強烈混合,,水溫均勻,垂直梯度小,。②溫躍層,,在混合層以下和恒溫層以上,水溫隨深度增加而急劇降低,,水溫垂直梯度大,。③恒溫層,在溫躍層以下直到海底,,水溫一般變化很小,,常在2~6℃間,尤其在2000~6000米深度區(qū),,水溫為2℃左右,,故稱恒溫層。
大洋中表層水溫日變化很小,日較差通常在0.4℃以下,。沿岸海區(qū),,日較差達3~4℃以上。大洋表層水溫的年變化,,以北半球論,,最高在8~9月,最低在2~3月。最高,、最低水溫的出現(xiàn)時間均比陸地上最高,、最低氣溫出現(xiàn)的時間滯后。大洋水溫的年變化幅度因緯度而異,,在赤道和熱帶海域年較差小,,一般只2~3℃;在溫帶海域年較差大,可達10℃左右,;在寒帶海域年較差又縮小,一般只2~3℃,。整個海洋表層水溫以波斯灣最高,,達35.6℃;北冰洋最低,,為-3℃,;相差38.6℃,遠小于近地面空氣的極值溫差133℃。
6. 海水溫度與緯度的關系
應當分類討論,,在不同的季節(jié),、不同的緯度海水溫度的變化規(guī)律是不同的。
在高緯度地區(qū),,海面溫度一般是海面低,,往下的海水溫度相對較高,比如南極,、北極地區(qū),;在赤道和低緯度地區(qū),由于海水吸收太陽的輻射熱,,因此海面海水的溫度最高,,越往下越低。
當然,,有很多因素影響到海水的溫度,,比如海底火山的活動會導致深海海底的海水處于高溫。此外,,洋流的運動也會造成海水溫度的巨大差異,,著名的暖流比如墨西哥暖流灣流、北大西洋暖流,、黑潮,、對馬暖流、東澳大利亞暖流,、莫桑比克暖流…… 寒流比如親潮(千島寒流),、北太平洋的加里福尼亞寒流,南太平洋的秘魯寒流,,北大西洋的加那利寒流,,南大西洋的本格拉寒流,南印度洋的西澳寒流等等,。
7. 海水溫度的定義
海水的表面水溫隨著緯度和大陸架的變化有一定的差別,,三大洋的表面年平均溫度為17.4攝氏度,其中太平洋的表面年平均溫度為19.1攝氏度,,印度洋的表面年平均溫度為17攝氏度,,大西洋的表面年平均溫度為16.9攝氏度,,隨著深度的變化,水溫也會變化,,水下1000米的水溫大約4-5攝氏度,,水下2000米的水溫大約2-3攝氏度。