了解洋流：全球指南

洋流是海水在多種作用力下（包括風、科里奧利效應、溫度和鹽度差異以及潮汐）持續且定向的運動。它們是全球氣候系統的重要組成部分，在熱量分佈、營養物質輸送和調節全球天氣模式方面扮演著至關重要的角色。了解這些複雜的系統對於應對與氣候變化、海洋保護和可持續資源管理相關的挑戰至關重要。

什麼是洋流？

洋流可大致分為兩大類：表層洋流和深海洋流。表層洋流主要由風和太陽加熱驅動，而深海洋流則由溫度（thermo）和鹽度（haline）變化引起的密度差異驅動，此過程稱為溫鹽環流。

表層洋流：風驅動的環流

表層洋流影響海洋上層 400 米，主要由全球風系驅動。這些風系受到太陽加熱、地球自轉（科里奧利效應）和大陸分佈的影響。主要的表層洋流形成稱為環流的大型環狀模式。

• 環流： 這些是大型的旋轉洋流系統，通常出現在各大洋盆地（北大西洋、南大西洋、北太平洋、南太平洋和印度洋）。環流內的運動受到科里奧利效應的影響，該效應使北半球的洋流向右偏轉，南半球的洋流向左偏轉。例子包括北大西洋環流和南太平洋環流。
• 赤道洋流： 這些洋流由信風驅動，沿著赤道向西流動。它們對於輸送暖水和影響熱帶地區的天氣模式非常重要。例子包括北赤道洋流和南赤道洋流。
• 邊界流： 這些洋流沿著大陸的西部和東部邊界流動。西部邊界流，如灣流（北大西洋）和黑潮（北太平洋），溫暖、快速且狹窄。東部邊界流，如加利福尼亞洋流（北太平洋）和加那利洋流（北大西洋），寒冷、緩慢且寬闊。

深海洋流：溫鹽環流

溫鹽環流，也稱為全球輸送帶，是一個密度驅動的洋流系統，其運作時間尺度遠長於表層洋流。它由水的密度差異驅動，而密度受溫度和鹽度的影響。冷而鹹的水密度較大而下沉，而溫暖、鹽度較低的水密度較小而上升。

• 深層水的形成： 深層水主要在極地地區形成，那裡的表層水因海冰形成而變得寒冷和鹹。當海冰形成時，鹽分被排除在冰外，留在周圍的水中，增加了其鹽度和密度。這種高密度的水下沉到海底，啟動了溫鹽環流。北大西洋深層水（NADW）和南極底層水（AABW）是該系統的兩個主要組成部分。
• 全球輸送帶： 溫鹽環流是一個連接世界所有海洋的全球性過程。冷而密的水在北大西洋下沉，沿著海底向南流動，最終到達印度洋和太平洋。當這些水變暖、密度變小時，它會上升到表面並流回大西洋，完成這個循環。這個過程可能需要數百到數千年的時間。

影響洋流的因素

有幾個因素影響洋流的形成、方向和強度：

• 風： 如前所述，風是表層洋流的主要驅動力。盛行風，如信風和西風，對水面施加作用力，使其移動。
• 科里奧利效應： 這種由地球自轉引起的效應，使移動的物體（包括洋流）在北半球向右偏轉，在南半球向左偏轉。科里奧利效應是環流呈圓形運動的原因。
• 溫度和鹽度： 溫度和鹽度的差異產生密度梯度，驅動溫鹽環流。冷而鹹的水比溫暖、淡的水密度更大。
• 潮汐： 由月球和太陽的引力引起的潮汐力，也會影響洋流，特別是在沿海地區和狹窄的海峽。
• 陸塊： 大陸的形狀和分佈影響洋流的方向和流動。陸塊可以使洋流偏轉，產生渦流，並影響湧升流和沉降流區的形成。

洋流的影響

洋流對全球環境和人類社會的各個方面都有深遠的影響：

氣候調節

洋流通過將熱量從赤道重新分配到兩極，在調節地球氣候方面發揮著至關重要的作用。像灣流這樣的暖流向北輸送熱量，調節西歐的氣候，使其比同緯度的其他地區溫暖得多。像加利福尼亞洋流這樣的寒流則冷卻沿海地區並影響降水模式。

例如： 灣流是一股強大、溫暖且迅速的大西洋洋流，起源於墨西哥灣，沿著美國東海岸向北流動，然後朝向西北歐。這就是為什麼像英國和愛爾蘭這樣的國家，與加拿大某些地區等同緯度的其他國家相比，氣候相對溫和的原因。

海洋生態系統

洋流影響海洋生物的分佈和海洋生態系統的生產力。湧升流是將深層、富含營養的水帶到表面的過程，支持浮游植物的生長，並為海洋食物網提供燃料。洋流還輸送幼體、促進遷徙並創造多樣化的棲息地。

• 湧升流區： 這些是深層、富含營養的水被帶到表面的區域。湧升流通常由風系驅動，風將表層水推離海岸，使深層水上升來補充。湧升流區是生產力極高的地區，支持著豐富的漁業和海洋生物。例子包括秘魯、加利福尼亞和納米比亞的沿海地區。
• 沉降流區： 這些是表層水下沉到深層的區域。沉降流可以將熱量、氧氣和有機物輸送到深海。它發生在匯合的洋流將水向下推的區域。
• 珊瑚礁： 洋流在珊瑚礁的健康和生存中扮演著至關重要的角色。洋流輸送營養物質、散播幼體並清除廢物，有助於維持這些生態系統的微妙平衡。

例如： 洪保德洋流，也稱為秘魯洋流，是一股沿著南美洲西海岸向北流動的寒冷、低鹽度洋流。這股洋流支持著一個極其豐富的生態系統，使秘魯成為世界最大的漁業國之一。寒冷、富含營養的水的湧升，促進了浮游植物的生長，進而支持了包括魚類、海鳥和海洋哺乳動物在內的廣泛海洋生物。

航海

歷史上，洋流在海上航行中扮演了關鍵角色。了解洋流模式使水手能夠縮短航行時間並優化航線。即使在今天，準確了解洋流對於高效、安全的航運、漁業和其他海事活動仍然至關重要。

例如： 幾個世紀以來，水手們一直利用灣流來加快他們從北美到歐洲的跨大西洋航行。順流而行，他們可以顯著減少航行時間並節省燃料。

天氣模式

洋流顯著影響區域和全球的天氣模式。厄爾尼諾-南方振盪（ENSO）是中東太平洋海面溫度的周期性變化，就是一個典型的例子。厄爾尼諾事件可能導致天氣模式的廣泛變化，引發世界各地的乾旱、洪水和其他極端天氣事件。

• 厄爾尼諾現象： 在厄爾尼諾事件期間，中東太平洋的海面溫度變得比平均溫度高。這會擾亂正常的天氣模式，導致一些地區降雨增加，而另一些地區則出現乾旱。厄爾尼諾現象還會影響漁業和農業生產。
• 拉尼娜現象： 拉尼娜現象與厄爾尼諾現象相反，其特點是中東太平洋的海面溫度低於平均水平。拉尼娜現象也會對天氣模式產生重大影響，通常會導致大西洋的颶風活動增加，以及美國南部的氣候更加乾燥。
• 印度洋偶極（IOD）： 與 ENSO 類似，IOD 是印度洋海面溫度的變化，影響周邊地區的天氣模式，特別是澳大利亞和東南亞。

例如： 厄爾尼諾事件與澳大利亞的毀滅性乾旱、南美洲的強降雨和洪水，以及太平洋漁業的混亂有關。了解和預測這些事件對於防災準備和資源管理至關重要。

氣候變化對洋流的影響

氣候變化正在對洋流產生重大影響，可能導致全球氣候系統的重大混亂。全球氣溫上升導致海冰融化，這向海洋中加入了淡水並降低了其鹽度。這可能會削弱溫鹽環流，並可能減緩甚至關閉北大西洋深層水的形成。

• 溫鹽環流減弱： 融化的冰川和冰蓋向海洋中加入淡水，降低了其鹽度和密度。這可能會削弱溫鹽環流，該環流依賴於在北大西洋下沉的稠密、鹹水。溫鹽環流的減弱可能對氣候產生重大影響，特別是在歐洲，可能導致氣溫降低。
• 風系變化： 氣候變化也在改變全球風系，這會影響表層洋流。風系的變化可以改變洋流的強度和方向，導致海洋生產力和海洋生態系統的變化。
• 海洋酸化： 隨著海洋從大氣中吸收過量的二氧化碳，它變得更加酸性。海洋酸化會傷害海洋生物，特別是那些有殼和骨骼的生物，如珊瑚和貝類。海洋化學的變化也會影響海洋生物的分佈和豐度。

例如： 科學家們擔心，北大西洋持續的暖化和淡水輸入可能會顯著削弱灣流，可能導致歐洲冬季更加寒冷。這將產生重大的經濟和社會後果。

監測與預測洋流

科學家使用各種工具和技術來監測和預測洋流，包括：

• 衛星觀測： 衛星可以測量海面溫度、海面高度和海洋顏色，為監測洋流提供寶貴的數據。衛星測高儀可以測量海面高度，這與洋流的強度和方向有關。
• 漂流浮標： 在海洋中部署漂流浮標以追踪表層洋流的運動。這些浮標配備了 GPS 追踪器和測量溫度、鹽度及其他海洋學參數的傳感器。
• 錨定浮標： 錨定浮標固定在海床上，提供對海洋溫度、鹽度、洋流和其他變量的連續測量。這些浮標通常部署在關鍵位置以監測重要的洋流。
• 自主水下載具（AUV）： AUV 是機器人載具，可以編程在海洋中航行並收集溫度、鹽度、洋流和其他參數的數據。AUV 可以部署在偏遠地區，並可以長時間運行。
• 海洋模型： 計算機模型用於模擬洋流並預測其未來行為。這些模型整合了來自衛星觀測、漂流浮標、錨定浮標和其他來源的數據。

例如： Argo 計畫是一個由 3000 多個漂流浮標組成的全球陣列，測量海洋上層 2000 米的溫度和鹽度。Argo 數據用於監測洋流和改進氣候模型。

結論：了解洋流的重要性

洋流是地球氣候系統的重要組成部分，在調節天氣模式、支持海洋生態系統和影響人類活動方面發揮著至關重要的作用。了解這些複雜的系統對於應對氣候變化帶來的挑戰、可持續地管理海洋資源以及確保海上航行的安全和效率至關重要。持續的研究、監測和建模對於增進我們對洋流及其對地球影響的理解至關重要。

可行的見解

• 保持資訊靈通： 關注信譽良好的科學組織和新聞來源，以獲取有關洋流和氣候變化的最新研究和發現。
• 支持可持續實踐： 倡導減少溫室氣體排放和保護海洋生態系統的政策和實踐。
• 教育他人： 與朋友、家人和同事分享您對洋流及其重要性的知識。
• 參與公民科學： 參與有助於監測海洋狀況和收集數據的公民科學項目。
• 減少您的碳足跡： 採取措施減少您的碳足跡，例如節約能源、使用公共交通和做出可持續的消費選擇。

通過採取這些行動，我們都可以為更好地理解和保護我們的海洋以及洋流在維持一個健康地球方面所起的至關重要作用做出貢獻。