三、洋面流和水团运动

海水沿着一定的方向有规律的水平流动，就是洋流。洋流是海水的主要运动形式。风力是洋流的主要动力，地球偏转力、海陆分布和海底起伏等等，也有不同程度的影响。例如，地球偏转力使洋流在北半球发生右偏，在南半球发生左偏，大陆的障碍使任何洋流都不可能环绕地球流动，岛屿或大陆的突出部分，可以使洋流发生分支。另一方面，洋流对于自然地理成分，尤其是对气候也发生巨大的（虽然并不是直接的）影响，许多沿海地区的温度和降水状况，都与附近的洋流有关。

（一）洋流的成因和分类

按照成因，洋流可以分为摩擦流、重力-气压梯度流和潮流三类。在摩擦流中，最重要的是风海流。盛行风对水面摩擦力的作用，以及风在波浪迎风面上所施的压力，迫使海水向前运动。海水开始运动后，由于受到科里奥利力的影响，流向与风向并不一致。在北半球海水表面流向偏于风向右方 45

°，在南半球偏左 45°，偏角随着深度增加而增加，但流速随深度的增加而减小，到某一深度处，流速只为表面流速的 1/23，这个深度即称为摩擦深度。从海面到摩擦深度的海水运动，称为风海流或漂流。在浅海，由于海底摩擦的影响，风海流方向偏离风向很少，甚至与风向完全一致。

重力-气压梯度流包括倾斜流、密度流和补充流等。倾斜流是因风力作用、陆上河水流入或气压分布不同，使海面因增水或减水形成坡度，从而引起的海水流动。密度流则是由于海水的温度、盐度不同，使得海水密度分布不均匀，海面发生倾斜而造成的海水流动。

此外，根据流动海水温度的高低，还可以把洋流分为暖流和寒流。暖流比流经海区的温度高，寒流比流经海区的温度低。

（二）洋流模式和主要洋流

根据行星风系理论，地球上实际存在的洋面风，在北半球有纬度 0°— 30°的东北风，30°—60°的西南风和 60°—极地的东北风。南半球的洋面

风向与北半球相差 90°。由行星风系可以推论出三种洋面流的模式：

1.北半球的风吹动洋面最终是输送一层方向偏右90°的厚约100 米的上层洋流。0°—30°N 间为东北风，上层水流向西北。同样，30°—60°间为西南风，上层水流向东南。如图 4-10 所示，这样两种水流输送的结果必然在以 30°N 为中心的区域内涌成一个水堆。在水位造成的压力下，水堆上层从中心外溢，并在科里奥利力影响下于纬度 0°—30°间流向西南，而于 30

°—60°间流向东北，成为地转流。这种地转流受到大洋两侧大陆的障碍后，就成为以水堆为中心的顺时针亚热带环流。

2.30°—60°N 的西南风使上层水流流向东南，60°—90°的东北风又使上层水流流向西北（图 4-11），导致以 60°N 为中心形成一个低凹。由于大洋两侧大陆的存在，最终又必然围绕这个低凹形成反时针方向的亚极地环流。

3.赤道无风带两侧，因北半球的东北风和南半球的东南风，上层水流必然从赤道向外流动（图 4-12）。围绕赤道低压系统，北半球部分的洋面流最终将呈反时针方向，而南半球部分则是顺时针方向。由于二者的方向相反，因而就形成两个赤道环流。

南半球除上述的赤道环流以外，还存在亚热带环流与亚极地环流，但与北半球相反，前者为反时针方向，后者为顺时针方向。图 4-13 表示北半球冬季太平洋的洋面流。这个实际洋面流的例子，有助于进一步理解上述模式所显示的规律性和洋面流形成与其他各种自然因素的关系。

多数大洋都有亚热带环流。北太平洋亚热带环流，首先是棉兰老岛以北赤道流分支的黑潮。黑潮系统包括黑潮和北太平洋流。后者又转为加利福尼亚流最后进入北赤道流。黑潮高速时宽约 80 公里，在日本群岛附近，流量在（40—50）×106 米 3/秒。

北大西洋亚热带环流，首先是部分进入加勒比海的位于 10°—20°N 的北赤道流。其后转为湾流系统，包括佛罗里达流，湾流和北大西洋流。后者又转为加那利流，进入北赤道流。湾流是世界上最大的永久性洋流，在新英格兰岸外，输送的水量可能超过 100×106 米 3/秒。

南太平洋亚热带环流有来自南赤道流并南流的东澳大利亚流和沿南美海岸北上的秘鲁流，前者水量估计为（10—25）×106 米 3/秒，后者估计为

（15—20）×106 米 3/秒。与秘鲁流边部联结一起的大量上涌海水为浮游植物提供了足够的营养物质，使依这种浮游植物为食的秘鲁鱼的产量占世界领先地位。但有时因亚热带环流南移，东南信风微弱，引起赤道逆流南下，热带暖水淹没了较冷的秘鲁流，上涌海水与沿岸冷水消失，导致海洋生物与寄

食鸟类死亡、腐化，并释放大量硫化氢进入大气。秘鲁流的这种变化称为厄尼洛（ElNino）。南大西洋亚热带环流中有从南赤道流分支的巴西流和沿非洲西岸北流的本格拉流。巴西流在拉普拉塔河口湾外改向东南后，因来自南极的福克兰流而转向东流。

印度洋的亚热带环流，只见于赤道以南。南赤道流在 20°S 以北向西流，后南折，接近非洲大陆时叫阿古拉斯流。在大陆与马达加斯加岛之间，水量约达 20×106 米 3/秒。这个环流在东面的分支是西澳大利亚流。

亚极地环流中，在北太平洋是亲潮和阿拉斯加流。亲潮最初流向西南，后又转为南南西，在接近黑潮时形成无数旋涡。北大西洋的亚极地环流包括北大西洋流的分支挪威流、沿冰岛的伊尔明格流、东格陵兰流和来自拉布拉多海的拉布拉多流。后者在湾流边缘流动。

赤道环流以太平洋为最完好。南赤道环流位置虽偏在赤道以北，但和热赤道是一致的。

赤道区大西洋是从南大西洋到北大西洋的大片水的通过区，没有赤道环流去分割它，南赤道流除分出巴西流以外，都向西北与北赤道流合并。赤道环流在大西洋的破坏，可能是非洲与南美比较接近，没有足够的空间供其发育之故。北印度洋洋流系统因亚欧大陆季风发展而随之改变方向，洋面流夏季向东，冬季向西。南方大洋因两侧没有陆块存在，亚极地环流不十分明显。

洋面流造成水面坡度。亚热带环流中心的水堆均高出周围的洋面。北大西洋亚热带环流的中心马尾藻海较湾流约高 150 厘米。亚极地环流与赤道环

流中心的低凹一般均比周围的洋面约低 50 厘米。

（三）大洋水团及其环流

大洋中具有特别温度和盐度值的、性质相同的大团水体，称为水团。水团中不同的温度与盐度相结合可以获得相同的密度，而两种密度相同的水团混合又会产生密度更大的新水团。由于密度不同而引起的海水对流，是海洋的垂直环流。

水团的温盐特征通常得自水面。因温盐变化而产生的水团温盐对流，将保持它们各自的密度面。因此，水团的分类即以垂直方向上的密度平衡面和形成水团的源地为根据。以深度为标准划分的水团有：1）表层水团，可深达 100 米内外；2）中心水团，可深达主要变温层底部；3）中层水团，从中

心水团以下至 3000 米；4）深层与底层水团，则充满大洋盆。深水部分的较大水团一般都在高纬形成，而靠近水面的水团则在赤道附近形成。

各大洋水下结构与流动情况均不相同。图 4-14 表示大西洋的水团特点。

邻南极大陆的海水，特别是威德尔海，冬季温度极低。因低温和上覆冰层，那里的海水具有其他大洋所没有的最高密度，结果使海水不断下沉并沿洋底流向赤道，甚至远达 40°N。这种水团以源地命名，称南极底层水团。它也围绕南极大陆东流并影响表层西风漂流，它在水面下与北部边缘的一些

水团混合形成一个相当均质的环南极水团。在其东流时，这个水团还不断为印度洋和南太平洋提供深层水团。

北极深层和底层水团，即北大西洋深层和底层水团，形成于格陵兰岸外的几处小范围内，其中一处为伊尔明格流和格陵兰流辐合区。它的密度较南极底层水团小，在流向南大西洋并直抵 60°S 的全程中，跨越南极底层水团之上。

主要因为南极中层水团季节性冷却下沉，60°S 附近形成了南极辐合区。这种特殊的辐合区几乎存在于所有经度上。但在北大西洋和北太平洋它却不大连续或难于确定位置。从北极辐合区南流的北大西洋中层水团约在 20

°N 附近与南极中层水团混合。

南北大西洋的中心水团分别在南北亚热带辐合区形成。它们流向赤道，但因扩散而丧失其一致性。

欧洲地中海水团是侵入大西洋的重要外来水团之一。它离开地中海以后的平均密度面深度为 1500 米。因冬季冷却和横越北非的干燥空气所引起的蒸发，这个水团连续在西地中海北部形成。冷的盐水下沉后最初流向南方和西方，最后越出海底山脉，而密度小的大西洋水则自海峡表面流入以保持海水平衡。地中海水团因密度大，对北大西洋深层水团上部影响很大。

黑海虽与地中海相连，但没有温盐对流。地中海水很少通过博斯普鲁斯海峡流入黑海。黑海 30 米以下的水要 500 年才能更新一次，因而深层水停滞不动，多硫化氢，仅嫌气性的细菌能在变黑的海水中生活。

太平洋最明显的特征是它的深层水团普遍流动迟缓。如图 4-15 所示，南极底层水团不断流进南太平洋，而部分同大西洋和印度洋水体混合的环南极水团也从西面缓慢而连续地进入 1000 米以下的深层水之中。

整个太平洋的中层水团与中心水团，由于扩散而不易区分。与大西洋相比，各辐合区也中断而位置不定。不同地区内相同深度存在几种水团，使其横剖面具有明显特色。最值得注意的是来自远距离的几个水团在赤道上形成了太平洋赤道水团，这是不具有形成区水面任何特征的唯一水团。

北太平洋的最北部没有密度大的水团形成。深层和底层水团也很少同其他水团交换。水团运动慢和洋面流深度大，可能是北太平洋普遍没有温盐对流活动的缘故。

印度洋基本上没有伸入北半球，它的北部边缘连很小的深层水团都没有。但在南部却存在着范围清楚的底层水团，和 40°S 左右亚热带辐合区以南的大西洋相类似（图 4-16）。

南极底层水团在印度洋到处可见。深层水团则从大西洋绕非洲南端流入，其源地为北大西洋。南极辐合区形成的南极中层水团向北扩展。而中心水团则在亚热带辐合区下沉，并向北流向赤道。

从红海底层水团越过海底山脉并通过曼德海峡扩散的水团，同印度洋的深层水团相混合。红海水团的盐度约为 40‰，在接近 3000 米深处向外扩散远至亚丁湾以南。它是整个印度洋深层的唯一重要水团。

印度洋赤道上的浅层水团不很清晰。由于洋面流的季节变化，水团的不断翻腾，很少发生明显的水下流动。