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海洋科普知識
時間:2016/3/8 22:41:50 點擊數:次 總張數:1張 作者:佚名 加入收藏 投它一票
海洋
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1.海洋國土版塊

中國位于亞洲東部,太平洋西岸,陸地面積960萬平方公里,其中內水和邊水水域約470萬平方公里,東部和南部海岸線1.8萬千米,海域分布大小島嶼7600多個,臺灣島為最大島嶼,面積為35798平方公里,我國與14國接壤,與8國海上相鄰。

2.海洋地貌

海水覆蓋下的固體地球表面形態的總稱。海底有高聳的海山,起伏的海丘,綿延的海嶺,深邃的海溝,也有坦蕩的深海平原。縱貫大洋中部的大洋中脊,綿延8萬千米,寬數百至數千千米,總面積堪與全球陸地相比。大洋最深點11,033米,位于太平洋馬里亞納海溝,超過了陸上最高峰珠穆朗瑪峰的海拔高度(8,844.43米)。

(1)海底河流

海底河流,是指在重力的作用下,經常或間歇地沿著海底溝槽呈線性流動的水流。

英國利茲大學研究團隊于2010年7月底使用遙控潛艇對土耳其附近海床進行掃描,發現了黑海的海底河流。這條海底河流的流速為每小時6.4公里,河水流量每秒鐘高達2.2萬立方米。按照流量計算,這條海底河流是泰晤士河的350倍,比歐洲最大河流萊茵河大10倍。這是截至目前為止,發現的唯一一條活躍的海底河流。其河水來自地中海,經過博斯普魯斯海峽,最后進入黑海。

海底河流也像陸地河流一樣,能夠沖出深海平原。只是深海平原就像海洋世界中的沙漠一樣荒蕪,這些地下河渠能夠將生命所需的營養成分帶到這些沙漠中來。因此,這些海下河流非常重要,就像是為深海生命提供營養的動脈要道。

英國科學家2010年7月底在黑海下發現一條巨大海底河流,深達38米,寬達800多米。按照水流量標準計算,這條海底河流堪稱世界上第六大河。像陸地河流一樣,海底河流也有縱橫交錯的河渠、支流、沖積平原、急流甚至瀑布。

(2)海底山脈

大洋底部存在世界上最長的山系。這個事實直到十九世紀后期才被人類發現。1866年,在鋪設橫越大西洋的海底電纜時,發現大西洋底的中部水淺而兩側水深。第一次世界大戰后,德國人為了償還債務,夢想從海水中采金。于是建造了一艘"流星"號考察船遠赴大西洋考察作業。結果黃金沒有找到,卻收集了一大批珍貴的海洋資料。他們用超聲波裝置對大西洋底探測的結果顯示,大西洋底有一條從北到南的海底山脈。山脈的高點露出海面形成了亞速爾群島、阿松森群島。1956年,美國學者尤因和希曾首先提出,全球大洋洋底縱貫著一條連續不斷的全長達6.4萬公里的中央山系,又叫做大洋中脊。中央山系比大洋盆地高約1到2千米。中央山系的寬度約為1000到2000千米,最寬處可達5000公里。大洋山系的總面積約占海洋總面積的30%。其中,大西洋山系北起北冰洋,向南呈S形延伸,在南面繞過非洲南端的好望角與印度洋山系的西南支相連。印度洋山系的東南支向東延伸與東太平洋山系相連。東太平洋山系北端進入加利福尼亞灣。印度洋山系北支伸入亞丁灣、紅海與東非內陸裂谷相連。大西洋山系向北延伸到北冰洋,最后潛入西伯利亞。洋底山系全長可以繞地球一圈半。

經過細致測量,人們發現大洋中脊上有一條1到2千米寬的裂谷。為了揭開海底的地質演變奧秘,人們曾經多次下潛到大洋中脊的裂谷中進行實地勘測。在1972年到1974年期間,法國和美國的科學家在地質學家勒皮雄的領導下,使用深潛器觀測到了大洋中脊的裂谷。

(3)珊瑚礁海岸

珊瑚礁海岸是造礁珊瑚、有孔蟲、石灰藻等生物殘骸構成的海岸。珊瑚礁海岸,依其特征可分為岸礁、堡礁和環礁。

岸礁通常緊貼巖岸發育,寬幾百米至上千米,好像一條花邊鑲在海岸上。它一般緊靠陸地發育分布,構成一個位于海面下的平臺,對巖岸起了保護作用。波浪斗不過造礁珊瑚的增長,對有岸礁保護的巖岸當然就更無能為力了。紅海、桑給巴爾島和我國的臺灣、海南島就有岸礁分布。

堡礁分布在離岸一定距離的海域中,由堤狀珊瑚礁構成,沿海岸線總方向延伸,它像一條長堤一樣,環繞在海岸的外圍,而與海岸間隔著一個寬闊的淺海區或者隔著一個瀉湖,瀉湖深度在20~100米以上。世界上最著名的堡礁是澳大利亞的大堡礁。我國的南海諸島和澎湖列島也有堡礁分布。

環礁是出露于海面上、高度不大的珊瑚礁島,外形成花環狀,中央是個礁湖,湖水淺而平靜,平均深度約為45米,而環礁的外緣卻是波濤洶涌的大海。環礁在三大洋的熱帶海域均有分布,我國南海諸島中,不少島嶼即是由環礁組成的。

珊瑚礁海岸的分布很廣,最多的地方是太平洋中部和西部、澳大利亞的東岸和北岸,巴西的東岸以及紅海沿岸,我國的南海諸島,這種海岸的分布也不少。

(4)海底火山

火山噴發的現象,是地殼下面的巖漿沖出地殼時造成的。由于地球內部溫度很高,壓力極大,所以巖石在800℃以上的高溫下會變成通紅的熾熱液體,隨著溫度的提高,巖漿產生的物理和化學反應可以施放出有毒氣體,好像水中的氣泡一樣上升到巖漿表面破裂。這就是人們看到的巖漿沸騰的樣子。火山噴發的時候,巖漿從地下噴發出來,匯成一條沸騰的河流奔涌向前。直到巖漿逐漸冷卻,形成玄武巖或者橄欖石。

海底火山起初只是沿洋底裂谷溢出的熔巖流,以后逐漸向上增高。大部分海底火山噴發的巖漿在到達海面之前就被海水冷卻,不再活動了。所以,人們從來沒有真正看到過海底火山爆發的景象。至多,只是看到海底的熔巖泉不斷冒出新的巖漿形成新的火成巖。美國一個潛水探險隊的兩個成員,曾經冒著生命危險探索夏威夷群島火山。在水面下100英尺的深度,他們拍攝到了不斷從海底火山口流出的熔巖河流,沿著火山的山坡向更深的海底奔騰而下,而周圍的海水溫度被加熱到100℃以上。如果沒有先進的潛水設備,他們根本就不可能靠近海底的巖漿。

海底火山在噴發中不斷向上生長,會露出海面形成火山島。1796年,太平洋北部阿留申群島中間的海底,火山不斷噴發,熔巖越積越多,幾年后,一個面積30平方公里的火山島就出現在海面上。在距離澳大利亞東岸約1600公里的太平洋上,有一個小島,叫做法爾康島。1915年這個小島突然消失,但是,11年后它又重新冒出海面。原來這就是海底火山噴發和波浪作用造成的。

(5)海底熱泉

1979年的一天,在加利福尼亞灣的外太平洋海底,美國科學家比肖夫博士等人乘坐"阿爾文"號潛水器向深海下潛,當他們下潛到2500米接近海底時,看到一幅十分奇異的景象:蒸汽騰騰,煙霧繚繞,煙囪林立,好象重工業基地一樣。經過仔細觀察,他們發現在"煙囪林"中有大量各種生物生存,他們基本上圍繞著煙囪生存。煙囪里冒出的煙的顏色大不相同。有的煙呈黑色,有的煙是白色的,還有清淡如暮靄的輕煙……

實際上,海底熱泉的活動并不一定形成煙囪。早在20世紀60年代,科學家們在紅海發現了許多奇異的現象,比如水溫和鹽度偏高,接著就出現了高溫鹵水。1967年,在一處海淵中發現了在熱泉周圍形成的海底多金屬軟泥。從此,揭開了人類研究現代熱液礦產資源的新篇章。1988年,我國科學家與德國科學家聯合考察了馬里亞納海溝。他們通過海底電視看到,在水下3700米左右的海底巖石上有枯樹樁一樣的東西,它高2米,直徑50到70厘米不等,周邊還有塊狀、碎片狀和花朵狀的東西,在這些噴溢海底熱泉的出口處,沉淀堆積了許多化學物質,他們采集了1000公斤的巖石樣品,主要是黃褐色,間雜黑色、灰白色、藍綠色。經過化學分析和鑒定,人們確認這就是海底熱泉活動的殘留物,叫做煙囪。它們大多是硫化礦物。除了大量銅、鋅、錳、鈷、鎳外,還有金、銀、鉑等貴重金屬。更加令人吃驚的是,在那些活動熱泉附近,甚至聚集了大量的人類不曾認識的新生物物種。這些,都需要今后人類的艱苦努力去探索。

3.海洋水文

海水溫度、鹽度、海流、潮汐、海浪、透明度、水色、海發光、海冰以及海洋—大氣相互作用等。

(1)潮汐

潮汐現象是指海水在天體(主要是月球和太陽)引潮力作用下所產生的周期性運動,習慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐,而海水在水平方向的流動稱為潮流。是沿海地區的一種自然現象,古代稱白天的河海涌水為“潮”,晚上的稱為“汐”,合稱為“潮汐”。

(2)洋流

洋流又稱海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐運動外,海水沿一定途徑的大規模流動。引起海流運動的因素可以是風,也可以是熱鹽效應造成的海水密度分布的不均勻性。前者表現為作用于海面的風應力,后者表現為海水中的水平壓強梯度力。加上地轉偏向力的作用,便造成海水既有水平流動,又有垂直流動。其中盛行風是風海流的主要動力。

(3)海浪

海浪是發生在海洋中的一種波動現象。我們這里指的海浪是由產生的波動,其周期為0.5至25秒,波長為幾十厘米到幾百米,一般波高為幾厘米到20米,在罕見的情況下波高可達30米以上。

海浪可分為風浪、涌浪和近岸浪3種。

“無風不起浪”和“無風三尺浪”的說法都沒有錯,事實海上有風沒風都會出現波浪。通常所磨拳擦掌海浪,是指海洋中由風產生的波浪。包括風浪、涌浪和近岸波。無風的海面也會出現涌浪和近岸波,這大概就是人們所說“無風三尺浪”的證據,但實際上它們是由別處的風引起的海浪傳播來的。廣義上的海浪,還包括天體引力、海底地震、火山爆發、塌陷滑坡、大氣壓力變化和海水密度分布不均等外力和內力作用下,形成的海嘯、風暴潮和海洋內波等。它們都會引起海水的巨大波動,這是真正意義上的海上無風也起浪。

(4)海霧

海霧是海面低層大氣中一種水蒸汽凝結的天氣現象,因它能反射各種波長的光,故常呈乳白色。霧的形成要經過水汽的凝結和凝結成的水滴(或冰晶)在低空積聚這樣兩個不同物理過程。在這兩個過程中還要具備兩個條件:一是在凝結時必須有一個凝聚核,如鹽粒或塵埃等,否則水汽凝結是非常困難的;另一個是水滴(或冰晶)必須懸浮在近海面層中,使水平能見度小于1公里。

4.海洋災害

海洋災害是指源于海洋的自然災害。海洋災害主要有災害性海浪、海冰、赤潮、海嘯和風暴潮;與海洋與大氣相關的災害性現象還有“厄爾尼諾現象”和“拉尼娜現象”,臺風等。

(1)風暴潮

成因:風暴潮是由臺風、溫帶氣旋、冷鋒的強風作用和氣壓驟變等強烈的天氣系統引起的海面異常升降現象,又稱“風暴增水”、“風暴海嘯”、“氣象海嘯”或“風潮”。風暴潮會使受到影響的海區的潮位大大地超過正常潮位。如果風暴潮恰好與影響海區天文潮位高潮相重疊,就會使水位暴漲,海水涌進內陸,造成巨大破壞。

危害:會引起沿海水位暴漲,海水倒灌,狂濤惡浪,泛濫成災。

最大風暴潮:1992年 8月28日至9月1日,受第16號強熱帶風暴和天文大潮的共同影響,我國東部沿海發生了1949年以來影響范圍最廣、損失非常嚴重的一次風暴潮災害。潮災先后波及福建、浙江、上海、江蘇、山東、天津、河北和遼寧等省、市。風暴潮、巨浪、大風、大雨的綜合影響,使南自福建東山島,北到遼寧省沿海的近萬公里的海岸線,遭受到不同程度的襲擊。受災人口達2000多萬,死亡194人,毀壞海堤1170公里,受災農田193.3萬公頃,成災33.3萬公頃,直接經濟損失90多億元。

(2)臺風

成因:一是要有廣闊的高溫、高濕的大氣。熱帶洋面上的底層大氣的溫度和濕度主要決定于海面水溫,臺風只能形成于海溫高于26℃-27℃的暖洋面上,而且在60米深度內的海水水溫都要高于26℃-27℃;二是要有低層大氣向中心輻合、高層向外擴散的初始擾動。而且高層輻散必須超過低層輻合,才能維持足夠的上升氣流,低層擾動才能不斷加強;三是垂直方向風速不能相差太大,上下層空氣相對運動很小,才能使初始擾動中水汽凝結所釋放的潛熱能集中保存在臺風眼區的空氣柱中,形成并加強臺風暖中心結構;四是要有足夠大的地轉偏向力作用,地球自轉作用有利于氣旋性渦旋的生成。地轉偏向力在赤道附近接近于零,向南北兩極增大,臺風發生在大約離赤道5個緯度以上的洋面上。

危害:臺風的破壞力主要由強風、暴雨和風暴潮三個因素引起。

①、強風

臺風是一個巨大的能量庫,其風速都在17米/秒以上,甚至在60米/秒以上。據測,當風力達到12級時,垂直于風向平面上每平方米風壓可達230公斤。

②、暴雨

臺風是非常強的降雨系統。一次臺風登陸,降雨中心一天之中可降下100-300毫米的大暴雨,甚至可達500-800毫米。臺風暴雨造成的洪澇災害,是最具危險性的災害。臺風暴雨強度大,洪水出現頻率高,波及范圍廣,來勢兇猛,破壞性極大。

③、風暴潮

所謂風暴潮,就是當臺風移向陸地時,由于臺風的強風和低氣壓的作用,使海水向海岸方向強力堆積,潮位猛漲,水浪排山倒海般向海岸壓去。強臺風的風暴潮能使沿海水位上升5-6米。風暴潮與天文大潮高潮位相遇,產生高頻率的潮位,導致潮水漫溢,海堤潰決,沖毀房屋和各類建筑設施,淹沒城鎮和農田,造成大量人員傷亡和財產損失。風暴潮還會造成海岸侵蝕,海水倒灌造成土地鹽漬化等災害。 

最大臺風:臺風泰培(英語:Typhoon Tip,國際編號:7920,聯合臺風警報中心:23W,菲律賓大氣地球物理和天文管理局:Warling)是全球有確切紀錄以來曾經影響范圍最大,強度最強,其半徑就容得下整個美國本土,中心海面氣壓最低的熱帶氣旋,生成於北太平洋西部。

(3)赤潮

成因:赤潮是一種復雜的生態異常現象,發生的原因也比較復雜。關于赤潮成因尚沒有定論,科學家們認為,赤潮是近岸海水受到有機物污染所致。在正常的情況下,海洋中的營養鹽含量較低,這就限制了浮游植物的生長(有些鞭毛蟲類(或者甲藻類)還是一些魚蝦的食物)。但是,當含有大量營養物質的生活污水、工業廢水(主要是食品、造紙和印染工業)和農業廢水流入海洋后,再加上海區的其他理化因素有利于生物的生長和繁殖時,赤潮生物便會急劇繁殖起來,便形成赤潮。

危害:① 赤潮生物釋放毒素赤潮生物釋放的毒素可引起海洋魚、蝦、貝等生物死亡,或使毒素富集在海產品中最終對攝食它們的其他動物包括人類產生毒害作用。如果消費者誤食一只鮮干貝就可能馬上中毒,輕者四肢麻木、嘔吐和昏迷,重者會休克死亡。②有些赤潮生物能分泌粘物赤潮生物分泌的粘物妨礙海洋生物的進食和呼吸,重者會窒息死亡。③ 赤潮生物大量消耗氧氣赤潮生物暴發時,造成水體溶解氧減少,使海洋生物因缺氧而大量死亡。④ 大面積的赤潮擋住陽光赤潮生物暴發時,影響海洋生物的光合作用,進而影響海洋中的植物生存、魚類及其他動物的食物,使它們缺食而死。

(4)拉尼娜現象:

成因:海洋表層的運動主要受海表面風的牽制。信風的存在使得大量暖水被吹送到赤道西太平洋地區,在赤道東太平洋地區暖水被刮走,主要靠海面以下的冷水進行補充,赤道東太平洋海溫比西太平洋明顯偏低。

當信風加強時,赤道東太平洋深層海水上翻現象更加劇烈,導致海表溫度異常偏低,使得氣流在赤道太平洋東部下沉,而氣流在西部的上升運動更為加劇,有利于信風加強,這進一步加劇赤道東太平洋冷水發展,引發所謂的拉尼娜現象。

影響:

①拉尼娜現象會造成全球氣候的異常。

影響包括使美國西南部和南美洲西岸變得異常干燥,并使澳洲、印尼、馬來西亞和菲律賓等東南亞地區有異常多的降雨量,以及使非洲西岸及東南岸、日本和朝鮮半島異常寒冷。在西北太平洋區,熱帶氣旋影響的區域會比正常偏南和偏西。

②拉尼娜現象一旦出現時,在北大西洋的颶風也會異常活絡。

(5)厄爾尼諾現象:

成因:①全球氣溫的上升;(2)春季西風帶的加強;(3)沃克環流回歸點的東移;(4)安第斯山對回歸的沃克環流的阻擋。

影響:首先是臺風減少,厄爾尼諾現象發生后,西北太平洋熱帶風暴(臺風)的產生個數及在中國沿海登陸個數均較正常年份少。

其次是中國北方夏季易發生高溫、干旱,通常在厄爾尼諾現象發生的當年,中國的夏季風較弱,季風雨帶偏南,位于中國中部或長江以南地區,中國北方地區夏季往往容易出現干旱、高溫。1997年強厄爾尼諾發生后,中國北方的干旱和高溫十分明顯。

第三是中國南方易發生低溫、洪澇,在厄爾尼諾現象發生后的次年,在中國南方,包括長江流域和江南地區,容易出現洪澇,近百年來發生在中國的嚴重洪水,如1931年、1954年和1998年,都發生在厄爾尼諾年的次年。中國在1998年遭遇的特大洪水,厄爾尼諾便是最重要的影響因素之一。

最后,在厄爾尼諾現象發生后的冬季,中國北方地區容易出現暖冬。

(6)海嘯:

成因:海嘯是一種災難性的海浪,通常由震源在海底下50千米以內、里氏震級6.5以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆發也可能引起海嘯。在一次震動之后,震蕩波在海面上以不斷擴大的圓圈,傳播到很遠的距離,正象卵石掉進淺池里產生的波一樣。海嘯波長比海洋的最大深度還要大,軌道運動在海底附近也沒受多大阻滯,不管海洋深度如何,波都可以傳播過去。

危害:海嘯發生時,震蕩波在海面上以不斷擴大的圓圈,傳播到很遠的地方。它以每小時600-1000公里的高速,在毫無阻攔的洋面上馳聘1萬-2萬公里的路程,掀起10-40米高的拍岸巨浪,吞沒所波及的一切,有時最先到達的海岸的海嘯可能是波谷,水位下落,暴露出淺灘海底;幾分鐘后波峰到來,一退一進,造成毀滅性的破壞。

劇烈震動之后不久,巨浪呼嘯,以摧枯拉朽之勢,越過海岸線,越過田野,迅猛地襲擊著岸邊的城市和村莊,瞬時人們都消失在巨浪中。港口所有設施,被震塌的建筑物,在狂濤的洗劫下,被席卷一空。事后,海灘上一片狼藉,到處是殘木破板和人畜尸體。

危害最大的兩次海嘯:1960年5月,智利中南部的海底發生了強烈的地震,引發了巨大的海嘯,導致數萬人死亡和失蹤,沿岸的碼頭全部癱瘓,200萬人無家可歸,這是世界上影響范圍最大、也是最嚴重的一次海嘯災難。

2004年12月26日 印度洋海嘯 此次海嘯僅次于1960年智利9.5大地震引發的海嘯,成為史上第二強震及海嘯。到2005年1月10日為止的統計數據顯示,印度洋大地震和海嘯已經造成15.6萬人死亡,這可能是世界近200多年來死傷最慘重的海嘯災難。

(7)海地地震

成因:地震是地下巖石突然斷裂而發生急劇運動,從而產生地震波向周圍傳播,并在相當范圍內引起大地震動的現象。地震在地球表面的分布極不均勻,大部分地震是構造地震,且主要發生在海洋地區。巖石圈板塊沿邊界的相對運動和相互作用是導致海底地震的主要原因。

危害:①地面破壞,如地面裂縫、塌陷,噴水冒砂等。海嘯、海底地震引起的巨大海浪沖上海岸,造成沿海地區的破壞。②海底地震發生的同時,難免會從地心冒出很多有害氣體,會對海洋生物有嚴重的危害。③海底鋪設了很多光纜,當地震發生的同時,會破壞海底光纜。


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