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上升流

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上升流

上升流,或稱為湧升流,是一種海洋學現象,是由風力驅動溫度較低、密度較大、通常富含營養的海水流向海表面,取代溫度較高、通常缺乏營養的表層海水。上升流至少有五種類型:沿岸上升流,遠洋大尺度風生上升流,與漩渦有關的上升流,地形相關的上升流,以及遠洋大面積輻散上升流。上升流是形成漁場的常見條件,秘魯漁場即世界上最大的上升流漁場。

沿岸上升流

沿岸上升流是人們最熟悉的上升流,也與人類活動密切相關,因為它是支持漁業生產的重要因素。深水中有豐富的營養物質,其中包括由於海表面有機物沉降分解而成的硝酸鹽磷酸鹽。當營養物質被帶入表面,則被浮游植物所攝入,連同溶解的二氧化碳以及太陽光能,通過光合作用生產出有機物。因此上升流區通常有比其它海域更高的初級生產力(即被浮游植物固定的碳元素的量)。由於浮游植物處在食物鏈底層,因此這樣的高生產力會被傳遞至整條食物鏈。秘魯沿海,智利阿拉伯海南非西部,新西蘭東部,巴西東南部和加州海岸都是上升流區域。秘魯漁場是世界著名的漁場,1970年漁獲量突破1300萬噸[1],其形成原因為南半球東南信風南美洲西部中低緯度的海水吹離岸邊,即盛行「離岸風」,在沿岸形成上升流,形成漁場。

海洋食物鏈的過程大致如下:

  • 浮游植物 → 浮游動物 → 捕食浮游動物 → 濾食性動物 → 掠食性魚類

上升流將來自深海的營養鹽類和有關物質帶往表層海水,從而促使浮游植物和浮游動物的增殖,為漁場的形成提供了極為必要的條件。

埃克曼螺線

引起沿岸上升流的關鍵物理作用是科里奧利力(地轉偏向力),使得風生流在北半球向右偏轉,南半球向左偏轉。例如在北半球,當風沿着西海岸向南吹,或者沿着東海岸向北吹,表面海水會向離岸方向輸送(即埃克曼輸送埃克曼螺線),深層海水會上升補充。

赤道上升流

赤道附近也有類似的現象。無論上升流處在什麼地區,都會引起表層海水輻散,富含營養、密度較大的下層海水湧向海表面,從而導致一個明顯的現象——從太空可以觀察到太平洋赤道海域有一條很寬的浮游植物密集帶。

南大洋上升流

南大洋上升流

南大洋中也存在大尺度上升流。大洋洲大部分位於盛行西風帶,常年盛行偏西風,在其西岸使得大量海水南北分流,這實際上是一種沿岸上升流。由於南美洲南極洲半島頂端之間沒有陸地連接,這裏的海水被從很深的深度抽到表面。在許多數值模式和觀測結論中,南大洋上升流是深層高密度海水被帶入表層的主要方式。南北美洲西部海域、非洲西北部和西南部以及澳大利亞西南部也存在淺層風生上升流,均與海洋亞熱帶高壓環流有關。一些海洋環流模型顯示出,大尺度上升流發生在熱帶。

局地的上升流可能是由於深海海流遇到海底山而改變方向,為低生產力海域中的島嶼帶來營養與生命,這對於物種遷徙和人類的漁業至關重要。

熱帶氣旋上升流

當有熱帶氣旋經過海域時也會產生上升流,通常氣旋的移動速度至少有8公里/小時。氣旋的擾動最終會導致下層較冷海水被抽至表面,使氣旋減弱。

人工上升流

一些裝置利用海洋潮汐能或者熱能,將水抽至海表,人工上升流就是由這些設備引起的。有人指出這類裝置製造出浮游生物潮[2]

其它上升流

其他流體的運動也會產生上升流,例如地幔中的岩漿[3]或者恆星中的等離子體。這些皆是流體對流的結果。

參考

  1. ^ 缓慢爬升的海流. 中國科普博覽_海洋博物館. [2009-01-15]. (原始內容存檔於2021-07-08) (中文(中國大陸)). 
  2. ^ 存档副本. [2008-09-12]. (原始內容存檔於2009-08-04).  US Research project, NSF and Oregon State University
  3. ^ Magma upwelling as driving mechanism for the stress build-up in the elastic lithosphere. [2009-01-15]. (原始內容存檔於2021-08-14) (英語). 

外部連結