大洋环流

大洋环流 ocean circulation

大洋海水在海面风力的驱动下，在结冰、融冰、降水和蒸发等热盐效应作用下造成大范围的海水密度分布不均匀，便产生水平压强梯度力，使海水由某个海域向另一海域流动，形成首尾相接的独立环流系统或流旋。又称洋流。

大洋表面的环流与全球风力的分布有着密切的关系。大洋环流除水平环流外，还有垂直流动的升降流和由温盐变化引起的热盐环流。

1.大洋表层环流

在临近赤道的南北低纬度海域，由于东南信风和东北信风的作用，形成了自东向西的南赤道流和北赤道流，它们遇到大洋的西海岸，便堆积而抬升西边的水位（每100千米可升高4厘米）。

南赤道流和北赤道流的主要支流，在西岸海域分别向南和向北流去；两股小支流则分别向北和向南流动，在赤道附近汇合，使水位更抬升，从而在南北两个赤道流之间形成了一股自西向东的赤道逆流。

在北半球的中纬度海区里，海上强盛的西风带驱动着海水自西向东流动，形成了北大西洋流和北太平洋流，它们抵达海洋的东岸也各自分成向南和向北的两个支流。

在南半球的中纬度海区里，由于西风盛行，加上此海域自西向东没有海岸的阻挡，而形成环绕地球一周的南极绕流。

在南半球的高纬度海区，山于东风的吹刮，驱使海水向西流去，这便是极地东风流，它向西遇到大陆后便折向北。

所有这些海流。在大洋中构成了一个个环流系统。这些大洋环流所处位置不同，海水状态不同，其盐度和温度也高低不一：在低纬度海区，有水温高的热带环流；在中纬度海区则有水温高、盐度大的温水环流系统，也称亚热带环流，在高纬度海区形成了水温低的亚寒带环流。

在温水环流和寒带环流交界的海区，由于海水的温度和盐度有显著的差别，形成了海水的性质迥然不同的不连续面，在它和海面相交处，便形成了辐聚带极锋线。此外，还有亚热带辐合带和赤道逆流界线，它们是由方向相反的两支海流相遇而形成的，但由于它们都位于温水环流系统里，故不连续线（面）两边的温度差和盐度差不十分显著。

在太平洋和大西洋里，北赤道流和南赤道流并不与地理赤道对称，而几乎与稍偏于地理赤道之北的热赤道对称。介于南赤道流和北赤道流之间的海流是赤道逆流。北赤道流和赤道逆流位于北半球，即使是南赤道流，其一小部分也处在赤道之北。在印度洋里主要受季风控制，由于北方大陆的限制，加上强劲的李风的影响，使北赤道流发展不明显，每年11月到翌年3月盛行东北季风，印度洋赤道附近海流向西流，其他季节因受西南季风影响而向东流动，故印度洋的北赤道流流向作周期性的往复变化，而赤道逆流和南赤道流终年全都位于南半球。

2.大洋环流西向强化

在大洋低、中纬度的副热带流旋中，西边界处海流有流幅变窄、流层加厚和流速增大的现象。例如在北大西洋和北太平洋的副热带流旋中，自东向西的北赤道流分别抵达美洲东岸和亚洲东岸后，向北分别成为强大的湾流和黑潮，这便是大洋环流西向强化的典型实例。

在大洋西边界处存在着的热盐环流，其上层部分从南半球流向北半球。在南半球，热盐环流因与大洋环流西向强化流的流向相反，从而部分地抵消了南大西洋和南太平洋的西向强流，因而巴西海流和东澳大利亚海流显得不如北半球的西边界流强大；在北半球，热盐环流因与大洋环流西向强化的流向相同，从而增强了西向强化流的流速，因此形成了著名的湾流和黑潮。

1948年，H.M.施托梅尔在假定海面上有正弦式的行星风系作用，海底有底摩擦存在，科里奥利参量随纬度只作简单的线性变化的情况下，研究了一种平底矩形大洋里的全流（单位时间通过单位宽度内从海面到海底的海水体积或质量输运）模式，他首先证明了大洋环流西向强化现象是由于科里奥利参量随纬度发生变化而造成的。

3.东边界流

太平洋的加利福尼亚流、秘鲁流，大西洋的加那利流、本格拉流以及印度洋的西澳大利亚流都属于大洋东边界流。它们都是从高纬度流向低纬度，都属寒流。与西边界流相比，它们的流幅宽广，流速较小，其影响深度也较浅。

4.大洋深层环流

由温、盐变化所引起的环流一般称作热盐环流，它主要在大洋中下层发展，是造成大洋中下层温、盐分布特征和海洋层化结构的主要原因。

地处辐聚带的海水，因辐聚而下沉；位于极地海洋中的海水，因表层冷却而下沉，在不同深度处又会重新变成水平流动的中层流、深层流和底层流。

大洋深处的流速一向被认为是很缓慢的，但随着深海观测技术的发展，发现即使在海洋深处（甚至5千米深处），流速仍可达到10厘米/秒以上，但相对于风生流还是缓慢的。

大洋深层水主要是在北大西洋格陵兰南部上层海洋中形成。在该海域，东格陵兰流与拉布拉多寒流输送的极地冷水与湾流混合后下沉（盐度约为34.9、温度近3℃），并开始向整个洋底散布。在大洋西部接近北纬40°的地方，与来自南极密度更大的底层水相遇，它们向南流去，直到南大洋在它向南流动时与上层由地中海溢出的高盐高温中层水相互混合，形成南大洋深层水，并在南纬40°附近加入绕极环流，继而被带入印度洋和太平洋。

5.大洋中尺度涡

叠加在海洋平均流场上的、尺度几十千米至几百千米的水平涡旋。

世界大洋中尺度涡场的动能分布极不均匀。例如在北太平洋和北大西洋的西边界强流区的表层，其动能约为东边界流区和弱流区的10倍。

涡场的动能主要集中在表层，从海面至1千米的深度处的能量减到表层的1/1087。中尺度涡所影响的深度是极大的，在黑潮区可达6千米，在湾流强流区可达5千米深，可见中尺度涡是个深厚的系统。

此外，由于海流的不稳定，能形成其他种类的中尺度涡。这些中尺度涡集中了海洋中很大一部分能量，形成了叠加在大洋气候式平均流场之上的各种天气式涡，这使得大洋环流更加复杂。

6.大洋环流的作用

来自赤道附近温暖海区的北赤道流抵达大洋西岸时，大部分折向北成为沿西岸强劲的暖流。在大西洋的湾流的最大流速可达200~300厘米/秒，表面流幅最窄处介于100~150千米之间，厚度最大可达4千米左右，流量可高达立方米/秒；在太平洋的黑潮流速最大时可达200厘米/秒，表面流幅最窄处约150千米，流的厚度可达3千米左右，流量可高到立方米/秒。如此巨大的西边界暖流给北半球送来了大量的热量，这将对沿岸流域的气候发生巨大的影响。

例如处于北纬55°~70°的欧洲西部海岸，年平均气温高达0~10℃，而地处同纬度的加拿大东岸，年平均气温只有-10~0℃。另外，暖流区域是大气的温暖的下垫面，加上蒸发较强，空气潮湿而不稳定，所以雨量充沛，使流域沿岸的农作物得益很大。

东边界流是来自高纬度海区的寒流，其透明度小，水色低，形成大气的冷下垫面，造成其上稳定的大气层结，有利于生成海雾，因而干旱少雨。这与气候温暖、雨量充沛的西边界流海区形成明显的差异。

湾流和黑潮向北流到较高纬度处，除了折向东方流入盛行西风带所生的北大西洋流和北太平洋流之外，还在那里遇到向南流动的拉布拉多寒流和亲潮，形成大洋西北部的辐聚带，发生海水强烈的垂直交换混合，海洋生产力高，有利于浮游生物繁殖，对鱼群栖息特别有利，形成著名的渔场。这正是世界著名的北海道渔场和纽芬兰渔场所在的海区。

当北大西洋流和北太平洋流自西向东流到东岸，而后从较寒冷的海域折向南方流入较低纬度处，形成较大的寒流，即加那利海流和加利福尼亚海流。而在南半球对应于北大西洋流和北太平洋流的，却是贯通整个大洋的南极绕极流。

对应于上述两支寒流的，将分别是本格拉海流和秘鲁海流。当这些寒流流向赤道进入信风带时，表层海水将因风的作用而离岸远去，这时，下层富有营养盐的海水将不断上升，使浮游生物丰富，鱼虾富集，形成了世界闻名的渔场。

这些寒流区域，是其上大气的冷下垫面，故这里的大气特别稳定，空气中的水汽得不到相应的补充，湿度减小，成为世界上降雨量最少的区域。

在南北半球西风漂流区里，频繁出现气旋大风，海况恶劣，特别是在南半球的冬季，海上的风和海浪更大，故这里有“风暴45度”、“咆哮好望角”的名称，经过的船舶得倍加小心。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第4册，中国大百科全书出版社，2009年