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海洋知识科普

       一、我国海洋版块

  中国位于亚洲东部,太平洋西岸,陆地面积960万平方公里,其中内水和边水水域约470万平方公里,东部和南部海岸线1.8万千米,海域分布大小岛屿7600多个,台湾岛为最大岛屿,面积为35798平方公里,我国与14国接壤,与8国海上相邻。

  二、海洋地貌

  海水覆盖下的固体地球表面形态的总称。海底有高耸的海山,起伏的海丘,绵延的海岭,深邃的海沟,也有坦荡的深海平原。纵贯大洋中部的大洋中脊,绵延8万千米,宽数百至数千千米,总面积堪与全球陆地相比。大洋最深点11,033米,位于太平洋马里亚纳海沟,超过了陆上最高峰珠穆朗玛峰的海拔高度(8,844.43米)。

  1.海底河流

  海底河流,是指在重力的作用下,经常或间歇地沿着海底沟槽呈线性流动的水流。

  英国利兹大学研究团队于2010年7月底使用遥控潜艇对土耳其附近海床进行扫描,发现了黑海的海底河流。这条海底河流的流速为每小时6.4公里,河水流量每秒钟高达2.2万立方米。按照流量计算,这条海底河流是泰晤士河的350倍,比欧洲最大河流莱茵河大10倍。这是截至目前为止,发现的唯一一条活跃的海底河流。其河水来自地中海,经过博斯普鲁斯海峡,最后进入黑海。

  海底河流也像陆地河流一样,能够冲出深海平原。只是深海平原就像海洋世界中的沙漠一样荒芜,这些地下河渠能够将生命所需的营养成分带到这些沙漠中来。因此,这些海下河流非常重要,就像是为深海生命提供营养的动脉要道。

  英国科学家2010年7月底在黑海下发现一条巨大海底河流,深达38米,宽达800多米。按照水流量标准计算,这条海底河流堪称世界上第六大河。像陆地河流一样,海底河流也有纵横交错的河渠、支流、冲积平原、急流甚至瀑布。

  2.海底山脉

  大洋底部存在世界上最长的山系。这个事实直到十九世纪后期才被人类发现。1866年,在铺设横越大西洋的海底电缆时,发现大西洋底的中部水浅而两侧水深。第一次世界大战后,德国人为了偿还债务,梦想从海水中采金。于是建造了一艘"流星"号考察船远赴大西洋考察作业。结果黄金没有找到,却收集了一大批珍贵的海洋资料。他们用超声波装置对大西洋底探测的结果显示,大西洋底有一条从北到南的海底山脉。山脉的高点露出海面形成了亚速尔群岛、阿松森群岛。1956年,美国学者尤因和希曾首先提出,全球大洋洋底纵贯着一条连续不断的全长达6.4万公里的中央山系,又叫做大洋中脊。中央山系比大洋盆地高约1到2千米。中央山系的宽度约为1000到2000千米,最宽处可达5000公里。大洋山系的总面积约占海洋总面积的30%。其中,大西洋山系北起北冰洋,向南呈S形延伸,在南面绕过非洲南端的好望角与印度洋山系的西南支相连。印度洋山系的东南支向东延伸与东太平洋山系相连。东太平洋山系北端进入加利福尼亚湾。印度洋山系北支伸入亚丁湾、红海与东非内陆裂谷相连。大西洋山系向北延伸到北冰洋,最后潜入西伯利亚。洋底山系全长可以绕地球一圈半。

  经过细致测量,人们发现大洋中脊上有一条1到2千米宽的裂谷。为了揭开海底的地质演变奥秘,人们曾经多次下潜到大洋中脊的裂谷中进行实地勘测。在1972年到1974年期间,法国和美国的科学家在地质学家勒皮雄的领导下,使用深潜器观测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、有孔虫、石灰藻等生物残骸构成的海岸。珊瑚礁海岸,依其特征可分为岸礁、堡礁和环礁。

  岸礁通常紧贴岩岸发育,宽几百米至上千米,好像一条花边镶在海岸上。它一般紧靠陆地发育分布,构成一个位于海面下的平台,对岩岸起了保护作用。波浪斗不过造礁珊瑚的增长,对有岸礁保护的岩岸当然就更无能为力了。红海、桑给巴尔岛和我国的台湾、海南岛就有岸礁分布。

  堡礁分布在离岸一定距离的海域中,由堤状珊瑚礁构成,沿海岸线总方向延伸,它像一条长堤一样,环绕在海岸的外围,而与海岸间隔着一个宽阔的浅海区或者隔着一个泻湖,泻湖深度在20~100米以上。世界上最著名的堡礁是澳大利亚的大堡礁。我国的南海诸岛和澎湖列岛也有堡礁分布。

  环礁是出露于海面上、高度不大的珊瑚礁岛,外形成花环状,中央是个礁湖,湖水浅而平静,平均深度约为45米,而环礁的外缘却是波涛汹涌的大海。环礁在三大洋的热带海域均有分布,我国南海诸岛中,不少岛屿即是由环礁组成的。

  珊瑚礁海岸的分布很广,最多的地方是太平洋中部和西部、澳大利亚的东岸和北岸,巴西的东岸以及红海沿岸,我国的南海诸岛,这种海岸的分布也不少。

  4.海底火山

  火山喷发的现象,是地壳下面的岩浆冲出地壳时造成的。由于地球内部温度很高,压力极大,所以岩石在800℃以上的高温下会变成通红的炽热液体,随着温度的提高,岩浆产生的物理和化学反应可以施放出有毒气体,好像水中的气泡一样上升到岩浆表面破裂。这就是人们看到的岩浆沸腾的样子。火山喷发的时候,岩浆从地下喷发出来,汇成一条沸腾的河流奔涌向前。直到岩浆逐渐冷却,形成玄武岩或者橄榄石。

  海底火山起初只是沿洋底裂谷溢出的熔岩流,以后逐渐向上增高。大部分海底火山喷发的岩浆在到达海面之前就被海水冷却,不再活动了。所以,人们从来没有真正看到过海底火山爆发的景象。至多,只是看到海底的熔岩泉不断冒出新的岩浆形成新的火成岩。美国一个潜水探险队的两个成员,曾经冒着生命危险探索夏威夷群岛火山。在水面下100英尺的深度,他们拍摄到了不断从海底火山口流出的熔岩河流,沿着火山的山坡向更深的海底奔腾而下,而周围的海水温度被加热到100℃以上。如果没有先进的潜水设备,他们根本就不可能靠近海底的岩浆。

  海底火山在喷发中不断向上生长,会露出海面形成火山岛。1796年,太平洋北部阿留申群岛中间的海底,火山不断喷发,熔岩越积越多,几年后,一个面积30平方公里的火山岛就出现在海面上。在距离澳大利亚东岸约1600公里的太平洋上,有一个小岛,叫做法尔康岛。1915年这个小岛突然消失,但是,11年后它又重新冒出海面。原来这就是海底火山喷发和波浪作用造成的。

  5.海底热泉

  1979年的一天,在加利福尼亚湾的外太平洋海底,美国科学家比肖夫博士等人乘坐"阿尔文"号潜水器向深海下潜,当他们下潜到2500米接近海底时,看到一幅十分奇异的景象:蒸汽腾腾,烟雾缭绕,烟囱林立,好象重工业基地一样。经过仔细观察,他们发现在"烟囱林"中有大量各种生物生存,他们基本上围绕着烟囱生存。烟囱里冒出的烟的颜色大不相同。有的烟呈黑色,有的烟是白色的,还有清淡如暮霭的轻烟……

  实际上,海底热泉的活动并不一定形成烟囱。早在20世纪60年代,科学家们在红海发现了许多奇异的现象,比如水温和盐度偏高,接着就出现了高温卤水。1967年,在一处海渊中发现了在热泉周围形成的海底多金属软泥。从此,揭开了人类研究现代热液矿产资源的新篇章。1988年,我国科学家与德国科学家联合考察了马里亚纳海沟。他们通过海底电视看到,在水下3700米左右的海底岩石上有枯树桩一样的东西,它高2米,直径50到70厘米不等,周边还有块状、碎片状和花朵状的东西,在这些喷溢海底热泉的出口处,沉淀堆积了许多化学物质,他们采集了1000公斤的岩石样品,主要是黄褐色,间杂黑色、灰白色、蓝绿色。经过化学分析和鉴定,人们确认这就是海底热泉活动的残留物,叫做烟囱。它们大多是硫化矿物。除了大量铜、锌、锰、钴、镍外,还有金、银、铂等贵重金属。更加令人吃惊的是,在那些活动热泉附近,甚至聚集了大量的人类不曾认识的新生物物种。这些,都需要今后人类的艰苦努力去探索。

  三、海洋水文

  海水温度、盐度、海流、潮汐、海浪、透明度、水色、海发光、海冰以及海洋—大气相互作用等。

  1.潮汐

  潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动,习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐,而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象,古代称白天的河海涌水为“潮”,晚上的称为“汐”,合称为“潮汐”。

  2.洋流

  洋流又称海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外,海水沿一定途径的大规模流动。引起海流运动的因素可以是风,也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。前者表现为作用于海面的风应力,后者表现为海水中的水平压强梯度力。加上地转偏向力的作用,便造成海水既有水平流动,又有垂直流动。其中盛行风是风海流的主要动力。

  3.海浪

  海浪是发生在海洋中的一种波动现象。我们这里指的海浪是由风产生的波动,其周期为0.5至25秒,波长为几十厘米到几百米,一般波高为几厘米到20米,在罕见的情况下波高可达30米以上。

  海浪可分为风浪、涌浪和近岸浪3种。

  “无风不起浪”和“无风三尺浪”的说法都没有错,事实海上有风没风都会出现波浪。通常所磨拳擦掌海浪,是指海洋中由风产生的波浪。包括风浪、涌浪和近岸波。无风的海面也会出现涌浪和近岸波,这大概就是人们所说“无风三尺浪”的证据,但实际上它们是由别处的风引起的海浪传播来的。广义上的海浪,还包括天体引力、海底地震、火山爆发、塌陷滑坡、大气压力变化和海水密度分布不均等外力和内力作用下,形成的海啸、风暴潮和海洋内波等。它们都会引起海水的巨大波动,这是真正意义上的海上无风也起浪。

  4.海雾

  海雾是海面低层大气中一种水蒸汽凝结的天气现象,因它能反射各种波长的光,故常呈乳白色。雾的形成要经过水汽的凝结和凝结成的水滴(或冰晶)在低空积聚这样两个不同物理过程。在这两个过程中还要具备两个条件:一是在凝结时必须有一个凝聚核,如盐粒或尘埃等,否则水汽凝结是非常困难的;另一个是水滴(或冰晶)必须悬浮在近海面层中,使水平能见度小于1公里。

  5.海洋灾害

  海洋灾害是指源于海洋的自然灾害。海洋灾害主要有灾害性海浪、海冰、赤潮、海啸和风暴潮;与海洋与大气相关的灾害性现象还有“厄尔尼诺现象”和“拉尼娜现象”,台风等。

  (1)风暴潮

  成因:风暴潮是由台风、温带气旋、冷锋的强风作用和气压骤变等强烈的天气系统引起的海面异常升降现象,又称“风暴增水”、“风暴海啸”、“气象海啸”或“风潮”。风暴潮会使受到影响的海区的潮位大大地超过正常潮位。如果风暴潮恰好与影响海区天文潮位高潮相重叠,就会使水位暴涨,海水涌进内陆,造成巨大破坏。

  危害:会引起沿海水位暴涨,海水倒灌,狂涛恶浪,泛滥成灾。

  最大风暴潮:1992年 8月28日至9月1日,受第16号强热带风暴和天文大潮的共同影响,我国东部沿海发生了1949年以来影响范围最广、损失非常严重的一次风暴潮灾害。潮灾先后波及福建、浙江、上海、江苏、山东、天津、河北和辽宁等省、市。风暴潮、巨浪、大风、大雨的综合影响,使南自福建东山岛,北到辽宁省沿海的近万公里的海岸线,遭受到不同程度的袭击。受灾人口达2000多万,死亡194人,毁坏海堤1170公里,受灾农田193.3万公顷,成灾33.3万公顷,直接经济损失90多亿元。

  (2)台风

  成因:一是要有广阔的高温、高湿的大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温,台风只能形成于海温高于26℃-27℃的暖洋面上,而且在60米深度内的海水水温都要高于26℃-27℃;二是要有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。而且高层辐散必须超过低层辐合,才能维持足够的上升气流,低层扰动才能不断加强;三是垂直方向风速不能相差太大,上下层空气相对运动很小,才能使初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中,形成并加强台风暖中心结构;四是要有足够大的地转偏向力作用,地球自转作用有利于气旋性涡旋的生成。地转偏向力在赤道附近接近于零,向南北两极增大,台风发生在大约离赤道5个纬度以上的洋面上。

  危害:台风的破坏力主要由强风、暴雨和风暴潮三个因素引起。

  ①、强风

  台风是一个巨大的能量库,其风速都在17米/秒以上,甚至在60米/秒以上。据测,当风力达到12级时,垂直于风向平面上每平方米风压可达230公斤。

  ②、暴雨

  台风是非常强的降雨系统。一次台风登陆,降雨中心一天之中可降下100-300毫米的大暴雨,甚至可达500-800毫米。台风暴雨造成的洪涝灾害,是最具危险性的灾害。台风暴雨强度大,洪水出现频率高,波及范围广,来势凶猛,破坏性极大。

  ③、风暴潮

  所谓风暴潮,就是当台风移向陆地时,由于台风的强风和低气压的作用,使海水向海岸方向强力堆积,潮位猛涨,水浪排山倒海般向海岸压去。强台风的风暴潮能使沿海水位上升5-6米。风暴潮与天文大潮高潮位相遇,产生高频率的潮位,导致潮水漫溢,海堤溃决,冲毁房屋和各类建筑设施,淹没城镇和农田,造成大量人员伤亡和财产损失。风暴潮还会造成海岸侵蚀,海水倒灌造成土地盐渍化等灾害。

  最大台风:台风泰培(英语:Typhoon Tip,国际编号:7920,联合台风警报中心:23W,菲律宾大气地球物理和天文管理局:Warling)是全球有确切纪录以来曾经影响范围最大,强度最强,其半径就容得下整个美国本土,中心海面气压最低的热带气旋,生成於北太平洋西部。

  (3)赤潮

  成因:赤潮是一种复杂的生态异常现象,发生的原因也比较复杂。日博体育,日博best365官网赤潮成因尚没有定论,科学家们认为,赤潮是近岸海水受到有机物污染所致。在正常的情况下,海洋中的营养盐含量较低,这就限制了浮游植物的生长(有些鞭毛虫类(或者甲藻类)还是一些鱼虾的食物)。但是,当含有大量营养物质的生活污水、工业废水(主要是食品、造纸和印染工业)和农业废水流入海洋后,再加上海区的其他理化因素有利于生物的生长和繁殖时,赤潮生物便会急剧繁殖起来,便形成赤潮。

  危害:① 赤潮生物释放毒素赤潮生物释放的毒素可引起海洋鱼、虾、贝等生物死亡,或使毒素富集在海产品中最终对摄食它们的其他动物包括人类产生毒害作用。如果消费者误食一只鲜干贝就可能马上中毒,轻者四肢麻木、呕吐和昏迷,重者会休克死亡。②有些赤潮生物能分泌粘物赤潮生物分泌的粘物妨碍海洋生物的进食和呼吸,重者会窒息死亡。③ 赤潮生物大量消耗氧气赤潮生物暴发时,造成水体溶解氧减少,使海洋生物因缺氧而大量死亡。④ 大面积的赤潮挡住阳光赤潮生物暴发时,影响海洋生物的光合作用,进而影响海洋中的植物生存、鱼类及其他动物的食物,使它们缺食而死。

  (4)拉尼娜现象:

  成因:海洋表层的运动主要受海表面风的牵制。信风的存在使得大量暖水被吹送到赤道西太平洋地区,在赤道东太平洋地区暖水被刮走,主要靠海面以下的冷水进行补充,赤道东太平洋海温比西太平洋明显偏低。

  当信风加强时,赤道东太平洋深层海水上翻现象更加剧烈,导致海表温度异常偏低,使得气流在赤道太平洋东部下沉,而气流在西部的上升运动更为加剧,有利于信风加强,这进一步加剧赤道东太平洋冷水发展,引发所谓的拉尼娜现象。

  影响:①拉尼娜现象会造成全球气候的异常。

  影响包括使美国西南部和南美洲西岸变得异常干燥,并使澳洲、印尼、马来西亚和菲律宾等东南亚地区有异常多的降雨量,以及使非洲西岸及东南岸、日本和朝鲜半岛异常寒冷。在西北太平洋区,热带气旋影响的区域会比正常偏南和偏西。

  ②拉尼娜现象一旦出现时,在北大西洋的飓风也会异常活络。

  (5)厄尔尼诺现象:

  成因:①全球气温的上升;(2)春季西风带的加强;(3)沃克环流回归点的东移;(4)安第斯山对回归的沃克环流的阻挡。

  影响:首先是台风减少,厄尔尼诺现象发生后,西北太平洋热带风暴(台风)的产生个数及在中国沿海登陆个数均较正常年份少。

  其次是中国北方夏季易发生高温、干旱,通常在厄尔尼诺现象发生的当年,中国的夏季风较弱,季风雨带偏南,位于中国中部或长江以南地区,中国北方地区夏季往往容易出现干旱、高温。1997年强厄尔尼诺发生后,中国北方的干旱和高温十分明显。

  第三是中国南方易发生低温、洪涝,在厄尔尼诺现象发生后的次年,在中国南方,包括长江流域和江南地区,容易出现洪涝,近百年来发生在中国的严重洪水,如1931年、1954年和1998年,都发生在厄尔尼诺年的次年。中国在1998年遭遇的特大洪水,厄尔尼诺便是最重要的影响因素之一。

  最后,在厄尔尼诺现象发生后的冬季,中国北方地区容易出现暖冬。

  (6)海啸:

  成因:海啸是一种灾难性的海浪,通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。在一次震动之后,震荡波在海面上以不断扩大的圆圈,传播到很远的距离,正象卵石掉进浅池里产生的波一样。海啸波长比海洋的最大深度还要大,轨道运动在海底附近也没受多大阻滞,不管海洋深度如何,波都可以传播过去。

  危害:海啸发生时,震荡波在海面上以不断扩大的圆圈,传播到很远的地方。它以每小时600-1000公里的高速,在毫无阻拦的洋面上驰聘1万-2万公里的路程,掀起10-40米高的拍岸巨浪,吞没所波及的一切,有时最先到达的海岸的海啸可能是波谷,水位下落,暴露出浅滩海底;几分钟后波峰到来,一退一进,造成毁灭性的破坏。

  剧烈震动之后不久,巨浪呼啸,以摧枯拉朽之势,越过海岸线,越过田野,迅猛地袭击着岸边的城市和村庄,瞬时人们都消失在巨浪中。港口所有设施,被震塌的建筑物,在狂涛的洗劫下,被席卷一空。事后,海滩上一片狼藉,到处是残木破板和人畜尸体。

  危害最大的两次海啸:1960年5月,智利中南部的海底发生了强烈的地震,引发了巨大的海啸,导致数万人死亡和失踪,沿岸的码头全部瘫痪,200万人无家可归,这是世界上影响范围最大、也是最严重的一次海啸灾难。

  2004年12月26日 印度洋海啸 此次海啸仅次于1960年智利9.5大地震引发的海啸,成为史上第二强震及海啸。到2005年1月10日为止的统计数据显示,印度洋大地震和海啸已经造成15.6万人死亡,这可能是世界近200多年来死伤最惨重的海啸灾难。

  (7)海地地震

  成因:地震是地下岩石突然断裂而发生急剧运动,从而产生地震波向周围传播,并在相当范围内引起大地震动的现象。地震在地球表面的分布极不均匀,大部分地震是构造地震,且主要发生在海洋地区。岩石圈板块沿边界的相对运动和相互作用是导致海底地震的主要原因。

  危害:①地面破坏,如地面裂缝、塌陷,喷水冒砂等。海啸、海底地震引起的巨大海浪冲上海岸,造成沿海地区的破坏。②海底地震发生的同时,难免会从地心冒出很多有害气体,会对海洋生物有严重的危害。③海底铺设了很多光缆,当地震发生的同时,会破坏海底光缆。

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