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海洋锋






haiyang feng
海洋锋
ocean front


   特性明显不同的两种或几种水体之间的狭窄过渡带。它们可用温度、盐度、密度、速度、颜色、叶绿素等要素的水平梯度,或它们的更高阶微商来描述;即一个锋带的位置可以用一个或几个上述要素的特征量的强度来确定它。
 在锋带附近具有强烈的水平辐合(辐散)和垂直运动,因而是不稳定的,其中存在着逐渐变性的过程和各种尺度的弯曲。
 简史 对海洋锋的成因及效应的科学研究工作,始于19世纪中期,美国海洋学家,在1858年曾把锋描述为一种奇异的海洋现象。1938年,宇田道隆在不同流系交汇处,即亲潮和黑潮交接地方,用水听器清楚地听到了水下的噪音。1959年,他对锋的概况和物理学特征进行系统总结,并描述了日本沿海所观测到的生物现象。从那以后,海洋锋面引起人们的注意。随着寻找海洋资源和军事上的需要,海洋锋面的研究得到迅速发展,并且逐渐形成为海洋科学中的一个分支。
 对锋带的物理、化学、生物和光学等方面的性质进行研究,就是海洋锋学-锋带科学的基本内容。
 
类型 海洋锋的规模小至几分之一米,大至 10公里,存在于海洋的表层、中层和近底层,一般可分为以下6类:
 ①  行星尺度锋。通常与大洋表层埃克曼输送(见)的辐合区有关,它们与全球气候带的划分和大气环流有密切的关系。如大西洋中的亚热带辐合锋、南极锋和南极辐合锋,太平洋中的赤道无风带盐度锋、亚热带锋和亚北极锋,都属于这种类型。此外,有证据表明,南极锋的分布与南大洋的海底地形有一定的联系。
 ②  强西边界流的边缘锋。由于热带的高温高盐水向高纬度侵入而形成一个斜压性很强的锋面(如黑潮、湾流),随着流轴的弯曲及其季节变化,经常导致锋面层次的变化和位置的南北摆动。
 ③  陆架坡折锋。位于大陆架沿岸水和高密度的陆坡水之间的过渡带,这种锋的延伸方向与陆架边缘平行。在中大西洋湾内和新斯科舍近海发现过此类锋。
 ④  上升流锋。基本上属于倾斜的密度跃层,并出现于海面的现象,通常在沿岸上升流区形成。它们是由于沿岸风应力有关的表层埃克曼离岸输送的结果。在美国、秘鲁、西北非的西海岸等海区,存在这种类型的海洋锋。
 ⑤  羽状锋。出现于江河径流,如亚马孙河、哥伦比亚河、哈德孙河、长江、黄河等流入沿岸水域的边界处。锋生的驱动机制是较轻的水在海面堆积并产生倾斜的界面从而产生压强梯度,和被分隔的羽状的下伏周围水体,在反方向上发生界面倾斜所产生的水平压强梯度共同引起的,只有这两种水体的辐合,才使这种锋能够持久存在。
 ⑥  浅海锋。出现于浅海、河口、岛屿周围、海角和浅滩处,常位于风潮混合的近岸浅水域与层化而较深的外海水域的交界处,或者与岬角、海滩附近的潮流有关。岬角附近锋面时间尺度小,可以在一个潮汐周期内完成其发生和消失的全过程,其长度尺度一般也不超过一个潮程。
 
特性 海洋锋的持续时间为数小时至数月。平行于锋的流分量,在垂直于锋的方向上常有强烈的水平切变。对大尺度锋来说,这种切变可能处于地转平衡状态。但是,浅海小尺度锋附近的流,受局地加速度应力和边界摩擦力的影响要比科里奥利力强得多。
 重要的物理驱动力是那些与海-气交换有关的力,其中包括行星式与局地风应力、热量(海面的增热与冷却)、水(蒸发与降水)的季节性和行星式的垂直输送。其他的一些过程,其中包括河流的淡水输入,潮流与表层的汇合和切变,因海底地形与粗糙度引起的湍流混合,因内波与内潮切变所引起的混合和因弯曲引起的离心效应等,也是海洋锋生成的驱动力。
 地球的旋转,可显著地影响大锋带的运动过程,而小尺度锋似乎仅受非线性惯性效应和摩擦效应所控制。
 
与航海和渔业等的关系 海洋锋的重要性是,单侧或双侧的海面辐合,能十分有效地聚集浮游碎屑及其他颗粒物质。已测得辐合带中重金属的浓度,比污染的沿岸水域中本底浓度大2~3个数量级。油膜常常排列在海面辐合带上。
 持久的锋带位置,对承担海上搜寻和拯救的机构可能有重要意义。因为小船、游泳者和死尸很容易被带到辐合带中去。海洋锋区中的海雾,在一定条件下对航海是有害的。
 为了制定最大鱼获量的捕捞计划,必须有海洋锋位置的详细资料,因为那里总是高生产力区。在锋带附近的特定水团中,常有浮游植物大量繁殖,从而为浮游生物和动物提供丰富的饵料。大陆架上的鱼类活动规律,可能与海洋锋的时空尺度有关。生物学家要考虑到以锋带作为主要特征的生态模式。
 探测 水生学家通过实地观测和理论研究,证实了外海洋锋确实起着声学透镜的作用,故由调查船得到的声散射的资料,可能成为调查和研究海洋锋的有力工具之一。
 由于海洋锋的瞬时演变和涉及多种尺度,不能依赖单一的实验手段,必须包括多艘船拖曳系统、飞机、锚泊系统和潜艇的联合调查,不断改进观测仪器和技术,并且要求物理学家与生物学家密切配合。G.J.罗登于1976年指出,关于近代海洋锋的一切进展,在很大程度上是由于辐射传递理论和卫星图象发展的结果。卫星的方法,其中包括用分辨率极高的红外辐射仪(空间分辨率与温度分辨率分别为0.5公里和0.5C)探测海面温度差,以及用能够探测锋带海况不连续性现象的光学仪器。因此,卫星和常规手段的联合观测,对海洋锋的研究,特别对以海洋锋为普遍特征的河口区的研究是非常有用的。
             侍茂崇 陈宗镛

作者:佚名  来源:互联网 
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