书城科普读物科学奥秘丛书-美妙的蓝色世界
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第4章 庞大的“暖水管”(1)

大西洋在赤道附近,也有两个与太平洋位置大体相似的大洋环流。

一是北大西洋的北赤道洋流,大致从佛得角群岛开始,沿北纬15°~20°之间自东向西流动,至安的列斯群岛附近,称安的列斯暖流。另一个为南大西洋的南赤道洋流,从非洲沿岸流向美洲沿岸,到南纬7°附近巴西东部向东突出的罗克角,分为南、北两支。

在大西洋南北两个环流中,墨西哥湾暖流最为著名。墨西哥湾暖流,又简称湾流,是世界大洋中宽度最大、流程最长、水温最高、影响最深远的暖流。习惯上,人们把佛罗里达暖流、墨西哥湾暖流和北大西洋暖流,合称为一个湾流系统。

它的总流量为7500~10000万立方米/秒,比黑潮暖流大近一倍,几乎相当于世界陆地上所有河流总流量的40倍。

湾流汇聚了大西洋南北两股赤道洋流,又在加勒比海和墨西哥湾内流动了较长的时间,成为热量丰富的强大暖流。据测量和计算,每小时约有900亿吨温暖的海水从墨西哥湾流入大西洋;湾流每供给英吉利海峡1米长海岸线的热量,约相当于燃烧6万吨煤的热量;每年带给挪威沿海的热量,约相当于这里太阳辐射量的1/3左右,用这些热量可以发出强大的电能,假如用石油作燃料生产同样多的电能,那么,平均每分钟必须有一艘10万吨级的油轮,不间断地为发电厂运油加添油料。可见,湾流的热量非常庞大,人们形象地称它为永不停息地输送热量的“暖水管”!

这条庞大的“暖水管”,使流经地区的水温和气温显著上升。这样,西欧和北欧的西部,便形成了典型的温带海洋性气候。所以,西北欧的斯堪的纳维亚半岛上生长着郁郁葱葱的针叶林和混交林,而北美东北部的格陵兰岛则绝大部分是白雪皑皑的冰封世界。湾流对西北欧气候的影响,以冬季为最明显。

挪威西部沿海1月平均气温为0℃左右,北极圈内的巴伦支海西南部终年不封冻,位于北纬69℃附近的苏联科拉半岛的摩尔曼斯克,成为举世罕见的高纬地区的不冻港。你如果到那一带地区去,会发现许多奇特的自然现象:那里有南面吹来的凛冽寒风,有北方刮来的习习暖气;有夏季纷纷飘扬的六月雪,有冬天阴云缠绵的元月雨;那里有大雁春天向南飞行,海鸥则秋天向北展翅。

受湾流的影响,北大西洋东西两侧海域,气候迥然不同;英国设得兰群岛以东海域,1月平均气温约为3.4℃;而同纬度的加拿大拉布拉多半岛东北海域,却为-19℃,二者相差达到22.4℃!

“转向”环流和北冰洋洋流

受地理环境的影响,印度洋的大洋环流,不同海域具有不同的组成和特点。

位于印度洋南部的大洋环流比较稳定。低纬海区在盛行东南信风的吹送下,南赤道洋流自东向西横过印度洋。势力强大,流向稳定。而印度洋北部因受大陆限制和季风环流的影响,冬夏洋流要“转向”,形成随着季节转换而变换流向的洋流系统。从10月到第二年4月,这里受东北季风的影响,北部海水自东向西流动,形成反时针方向的冬季环流,尤以12月和1月表现得最为明显。从5月到9月,这里受西南季风的影响,北部海水自西向东流动,形成顺时针方向的夏季环流,尤以7月和8月最为典型。

北冰洋的面积最小,而且地处高纬,气候严寒,冰覆盖广,即使是夏季,冰雪覆盖的面积也在2/3左右。那么,北冰洋里有没有洋流呢?回答是:有。

北大西洋暖流有一支流向东北。同时,北冰洋海水经过格陵兰岛附近海域,分别形成拉布拉多、东格陵兰等寒流。这样,组成了北冰洋这一海域反时针的大洋环流。

洋流的“功”与“过”

洋流对气候、海洋生物、海洋交通、海洋沉积和海洋环境等方面都有巨大的影响,其中有“功劳”也有“过失”。

洋流对气候的影响最大,它不但使沿途气温增高或降低,延长或缩短暖季或寒季的持续时间,而且能够影响降水量的多少和季节的分配。

北太平洋西部的黑潮暖流,尽管没有贴近亚洲大陆边缘流动,但是对中国的气候却有显著的影响,有这样几件引人深思的案例:1953年,黑潮的平均位置向南移动了大约170公里,第二年,我国的江淮地区雨水滂沱,出现了百年未见的水灾;1957年和1958年,黑潮的平均位置又较之往年北移了,结果1958年,我国的长江流域梅雨减少发生旱灾,而华北地区大雨倾盆形成水灾。

洋流还会影响海洋生物资源的分布。在寒、暖流交汇的海区,海水受到扰动,可把下层丰富的营养盐类带到表层,使浮游生物大量繁殖,各种鱼类到此觅食。同时,两种洋流汇合可以形成“潮锋”,是鱼类游动的障壁,鱼群集中,形成渔场。在有明显上升流的海域,也能形成渔场。此外,洋流的散播作用,是对海洋最直接和最重要的影响,它能散布生物的孢子、卵、幼体和许多成长了的个体,从而影响海洋生物的地理分布。

有一种生活在欧洲河流和湖泊中的鱼类,名叫鳗鲡。它的体型圆长,又粘又滑,样子似蛇。人们发现,它们虽然生活在淡水中,可秋季完全成熟以后,就成群结队地离开淡水到大洋中产卵,繁殖后代。鱼群游向大海的意志非常坚决,当沙洲挡住去路时,它们会趁黑夜跃上河岸,在洒满露水珠的草地上滑行,绕过障碍后,再重新跃入水中,继续勇敢地向前游去。人们还发现,每年春季长仅6~7厘米的小鳗,又成千上万地从欧洲沿海涌入河川之中生活。几个世纪以来,关于鳗鲡到哪里产卵,小鳗又怎样游回河湖之中,一直是个令人费解的谜。

有人在20世纪初在地中海发现了一种透明的叶片状小鱼,经研究是鳗鲡的仔鱼。根据这个线索,海洋生物学家从1904年开始,进行了长期的调查工作。

在北大西洋不同地点,他们采集了数百个浮游生物的样品,发现鳗鲡仔鱼的个体,自东向西逐渐变小,到百慕大岛的东南方海域,个体长度还不足1厘米,这就是鳗鲡洄游4000~5000公里而集中“生儿育女”的场所。同时刚孵化出来的幼鳗又必须从降生地开始,游经遥远的路程,到欧洲大陆的淡水中生长。对于游泳能力很弱的幼鳗,很难靠自己的力量完成漫长的游程。它们就借助北大西洋暖流缓缓东去,大约经过3年左右的时间,幼鳗才能到达欧洲沿岸,此时幼鳗已发育成小鳗,于是进入河川栖息。在淡水中生活5~8年以后的鳗鲡,又要奔向新的征程,再游到海洋中产卵。可见,强大的湾流系统,已成为欧洲鳗鲡生活周期不可缺少的条件。

另外,洋流对海洋航运也有明显的影响。一般来说,顺着洋流航行的海轮,要比逆着洋流行进的海轮速度明显加快。例如,1492年,哥伦布第一次横渡大西洋到美洲,用了37天才到达大洋彼岸;1493年,哥伦布再次作环球旅行,从欧洲出发后,他先向南航行了10个纬度,然后再向西横渡大西洋。结果,只用了20天就完成了横渡的全部航程,其实是洋流帮了他的大忙。原来,第一次航行时,哥伦布的船队是从加那利群岛出发,逆着北大西洋暖流航行的,所以,航速较慢;第二次航行时,先是顺着加那利寒流向南航行,然后又顺着北赤道洋流一直向西。同时,哥伦布船队远航时,正好偶然进入了盛行的东北信风带,顺水顺风,速度自然比较快。

人们掌握了洋流的这些特点,就可以把洋流运行的规律应用到航运上,从而节约航运时间,缩短运转周期,节约燃料和减少不必要的海上事故。潜艇还可以利用表层和深层洋流潜航。

当然,有的洋流也给海上航运带来了不小的麻烦。例如,北大西洋西北部从加拿大北极群岛与格陵兰岛附近海域南下汇聚成的拉布拉多寒流,在纽芬兰岛东南海域同墨西哥湾暖流相遇。冷暖海水交汇,使这里经常存在一条茫茫的海雾带。它还从北冰洋或格陵兰海每年带来数百座高大的冰山,漂浮市下,有许多进入湾流或北大西洋暖流中,给海上航行带来严重的困难。

另外,陆地上许多污染物随着地表流入大海,洋流可以把污染物携带到更加广阔的海洋之中,从而扩大海洋污染的范围,造成更大的灾害。

变色与发光的奥秘

1947年美国佛罗里达半岛沿海发生过一件怪事,那里的原本碧蓝的海水在短短的几天时间里突然变成了一片棕红。针对这件事,科学家们作了大量的调查。最后查明,原来是海洋甲藻大量繁殖引起的海水变色。那一带地处亚热带,海水中生活着大量浮游生物,最多的是鞭毛虫等原生动物。每当海水环境对其有利时,鞭毛虫会以惊人的速度繁殖,科学家测定,一个细胞经过25次分裂后,能生出3300多万个新虫,一滴海水中就能孳生6000个之多。它们体内含有红色的拟脂物,一旦环境突然发生变故,如海底火山爆发、地震产生海啸等,这些浮游生物就会大量死亡,把海水“染”成棕红色。这时,因为浮游生物迅速繁殖与死后分解,海水中氧气大量消耗,加上有毒物质的扩散,会使鱼类大量死亡。所以,赤潮现象对于海洋生物则是一种灾难。

1957年6月,一艘航行在印度洋北部阿拉伯海上的货船,正在万顷碧波中向前行驶。突然,船员发现周围海水变成了红褐色,其间分布着银光闪闪的死鱼群,密密麻麻地阻挡着货船。观察结果,在成千公里长、二百公里宽的辽阔海面上,到处都漂浮着成群的死鱼,总量可达几百万吨之多,使这一海域成为埋葬死鱼的巨大的海上坟墓。

我国广东沿海的湛江港附近海面,也在1980年5月发生过奇异的赤潮现象。人们站在岸边眺望,只见碧蓝的海水变红变浑,海面上漂浮的死鱼随波逐浪,航行的海船由于枯萎的海藻的阻滞而溅起层层泡沫,海风吹来一阵阵又腥又臭的气味,情景十分恐怖和凄惨。

尤其要说的是赤潮并不全是红色的,根据主要的浮游生物种类不同,海水会呈现出不同的颜色。例如,某种鞭毛藻会引起绿色的“赤潮”,某些硅藻能形成红褐色的“赤潮”。

赤潮,给沿海地区带来不少麻烦。它随着海浪冲向海岸,使漫长的海滩上抛满了死鱼烂虾,不仅腥臭难闻,污染环境,而且给渔民的生产、生活带来很大不便。目前,由于对赤潮的出现还无法采取有效的措施,既不能准确地预报赤潮出现的时间,更不能预防赤潮发生。所以,“赤潮”现象对于科学家来说,还是个不大不小的难题。

那么,什么是“海光”呢?

第二次世界大战太平洋战争期间,发生过这样一件事:一队正在驶往日本群岛作战的美国舰队,突然发现远处海面上闪动着明亮的火光,他们以为遇到了日本舰队,一阵慌乱之后,立即荷枪实弹进入了戒备状态。谁料不多一会儿,海面又恢复了平静,光亮消失得无影无踪,原来虚惊一场。

1909年8月11日,驶往斯里兰卡科伦坡港的“安姆布利亚”号轮船正在夜航,突然在东南方向发现一片亮光,船员雀跃欢呼,以为见到了海港闪烁的灯光。可过了不久,他们才发现那是海洋发出来的一道巨大的光带在欺骗他们。

这就是“海光”,一种海水发光现象。但是,这种现象并不是在所有的海域里都会发生的。

海光非常迷人,有的像绚丽的礼花,有的如巨大光柱,有的仿佛是快速旋转的闪光的风车,有的又似串串火珠组成变幻莫测的几何图形……那么,为什么会发生海光呢?为什么只在某些海域显出海光现象?为什么海光又呈现各种姿态呢?

经过长期研究,科学家终于发现,海光是一些会发光的海洋生物跟人类开的小小玩笑。原来,海水中有的浮游生物有发光的本领,像夜光虫、多甲藻、裸沟鞭虫、红潮鞭虫和一些水母、鱼类等,都能在夜晚发出微弱的亮光。这些生物体内有特殊的发光细胞或器官,包含有荧光酶和荧光素,在海水搅动的影响下,可以发生氧化作用,同时发出细小的亮光。在茫茫的黑夜,这些微弱的亮光汇集起来,就形成神奇绚丽的海光。可见,发光生物的存在是海光形成的物质基础,而海水的搅动则是外部条件。科学家发现,海光与海底火山爆发引起的地震波密切相关。强大的地震波引起海水激烈振荡,使海洋生物发出亮光。所以,在振荡强弱不同的海域,可以显示千姿百态的海光。

拉丁美洲古巴岛附近的“夜明海”,就是世界上海光奇异的著名水域。

那里生长着众多的海洋生物,死后磷质集聚,夜晚可以发出强烈的光芒,方圆可达十平方公里。每当轮船驶过,即使是在沉沉黑夜,船舷甲板上也非常明亮,甚至可以读书看报呢!

神奇的“海火”

俗话说,“水火不相容”。但是,海面上燃烧着火焰的事儿又屡见不鲜。

相传,有一艘轮船黑夜中航行于海上,船员们发现前方闪烁着亮光,酷似点点灯火。

等穿行驶到近前,却发现那里并没有港口和陆地,只有一片令人目眩的亮光,在茫茫的海面上闪烁。人们登高眺望,惊奇地发现:大海开花了!海面光芒四射,鲜艳夺目;水中的鱼儿,环绕着神话般的光晕;风车似的光轮不停地转动,把大海映得时明时暗,绚烂异常。人们把这种海水发光现象称为“海火”。

偶然被人们看到的海火,其实,是按照一定的规律出现的。