1. 何謂海水的位溫?有何實用價值?
海水的物理性質(zhì)主要包括溫度、密度,、透明度,、海冰等?,F(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(qū)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(zhuǎn)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(cè)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(zhì)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(shè)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(xué)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(xué)性質(zhì)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(zhì)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(jié)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(jié)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(jié)冰的過程較為緩慢,。
海冰形成的過程非常復(fù)雜。從物理學(xué)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(jié)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(jié)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?。北冰洋和南極海域最冷,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(zhì),。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(fēng)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(guān)系
應(yīng)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(dǎo)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。