每年,人们要花费上千万元来防止海岸侵蚀,但是海岸沉积物的流失是海洋自身运动的自然结果。比如在很多地方,冬天强烈频繁的波浪将大量的泥沙从海滩冲刷到离岸处形成沙洲,而到了夏天,相对较为平和的海浪又将泥沙搬运回海滩。有趣的是,某一海滩在冬天消失的话,一定能在下一个夏季得以恢复。对离岸沙洲的挖掘或者是人工构筑物都可能破坏这种自然平衡,从而导致海滩泥沙的流失。我们永远也不可能完全杜绝这种海岸侵蚀,因为它是大海运动的一种形式。虽然可以通过沙滩再造,构筑海墙沙洲,沙滩绿化等方法暂时减缓这种流失,但是一旦流失开始发生,就有可能再次发生。我们所有的最好的办法就是更好地了解海岸带大海的运动规律,找出与其自然规律相适应的解决方法,而不是徒劳无功地去阻止其自然运动。
冲浪带是一个极不利于进行考察研究的区域,无论是人还是实验仪器在这里都容易受到侵蚀和伤害。因此,我们对这一区域波浪动力学以及沉积物运动的研究很有限。到了今天,随着更小巧更抗腐蚀性的仪器以及大型计算机系统的出现,人们可以获取更多关于海浪和海岸形成的信息。
近岸上升流在某些地区,风向与海岸平行。埃克曼输送导致表层水离岸运动,为补偿离岸的表层水,富含营养的下层冷水上升,这就是近岸上升流。近岸上升流区域是海岸中最肥沃的区域之一。在这里,浮游植物利用上升流带来的营养进行光合作用,大量生长繁殖。只要上升流持续,浮游动物及较小的鱼类就能依靠不断更新的食物大量繁殖。在南美洲西海岸的秘鲁,向北的风产生的上升流使该地区成为世界上最丰富的渔场之一。近岸上升流也出现在夏季的加州沿岸及非洲的东北沿岸,当发生严重的厄尔尼诺现象时,近岸上升流下沉,主要的渔场将受到毁灭性的打击。
上升流也发生在赤道地区的海域以及最南端的海域(南极北部)。赤道附近由东向西的信风及埃克曼输送导致表层水向南北偏移,远离赤道,由下至上的富含营养的冷水上升,在赤道附近形成一个窄窄的富含营养的生物带。
海洋旋转流由风驱动的大洋表层水运动以及陆地分布影响的共同作用,使大洋表层水沿着一系列的大环流方向运动,称之为旋转流。这些环流表明了世界大洋不同的内部特征,它们在赤道处分离,在大气和海洋的热输送中扮演着重要的角色。北大西洋环流能很好地说明该系统的形成及其运行状况。
北大西洋北半部的风吹向东,南半部风吹向西。令所有研究海洋学的学生感到困惑的是,一直以来关于风的命名的争论,海洋学家根据风和海流的去向来命名,而气象学家则依据其来源命名。这样由东吹来的信风对气象学家而言是东风,对海洋学家却是西风。由于风在北大西洋的北部从西吹来,而在南部从东吹来,科氏力和埃克曼输送导致表层水向北大西洋的中部输送。这些表层水的集中导致了它在中部的堆积,这个地区就是我们所熟知的马尾藻海。
海洋表层能形成环形的山峰或山谷来驱动海流的运动。通过卫星测高仪,我们现在能准确地测量海洋表层高度相对较小的变化。海洋表面高度的测量表明,在马尾藻海的中部,大约有一米高的水层堆积。漂浮的物质,比如塑料、焦油、马尾藻,漂浮的海藻都聚集在海水集中的马尾藻海中部。在历史上,正是由于马尾藻在北大西洋形成厚密的丛簇,因此将其命名为马尾藻海。
马尾藻可以自由漂浮在海洋表面或者附着在较浅的暖水海域。细长的草莓形状的小须使之能漂浮在水面上。很多小的海洋生物就生活在这些马尾藻丛中,他们在海洋表面很难附着到其他生物上,因此不易受到保护。马尾藻鱼由于其颜色和形状都和马尾藻极其相似,人们很难将它们和马尾藻分开。虽然体形很小,马尾藻鱼却是一种很凶猛的捕食者,其个体之间的竞争也极为激烈。若将两条鱼放在一只鱼缸里,很快就会只剩下一条。通过吞食其同伴,剩下的那条鱼的体形很快就能达到它原来的两倍大。令人惊奇的飞鱼也是马尾藻海中比较常见的鱼类,这种鱼能浮出水面,在水面上轻松地滑行,用他们的尾巴作为桨,而其伸出来的鳍则作为翅膀。人们已经知道,飞鱼可以到达船的甲板上,通过敞开的舷窗,进入通气孔,甚至扑到正在熟睡的人的脸上。
马尾藻海中,由于海水不断地向中间堆积产生压力梯度,致使表层以下的水向外流动。
由于下部的水向外流动,科氏力开始产生作用,运动的水向右偏移。表层水堆积-向外流动-混合层以下向右偏移,这一过程导致了在北大西洋北部产生巨大的顺时针环流。同样的情形也发生在南大西洋,不同的是此时科氏力向左,环流方向为逆时针方向。大洋环流也发生在太平洋和印度洋,尽管印度洋体系受到季风的影响。在南极周围,因为没有陆地的边界阻挡,环流可以环绕整个南半球。此外在向西的赤道环流的下方有一股逆流,如果不包括墨西哥湾流及太平洋湾流之类的边界流,典型的海洋表面环流黑潮其速度大约为8公里/小时。
传说中的两个海岛
从前有一个叫做荷尔腾斯堡的地方,它的旁边有一座叫做锡兰岛的海。在它们中间有两个海岛:汶岛和格棱岛。那两个岛上到处都是树木,密密麻麻的。而且在这两个岛上面,有着几个比较豪华的庄园,虔诚的人们还在那里建了神圣的教堂。那两个岛都在大海附近,彼此的距离也不远,可现在却只剩下其中的一个岛了。
一天夜里,天空中乌云密布,到处都是狂风暴雨敲击的声音。海里的水不停地涨着,大家自从住到这个岛上以来,根本就没见过海水涨得这么高。呼呼的风声似乎要把房子刮倒了。似乎又在告诉人们这个地球要结束了,地都开始有些震动了。就连教堂里面的那几十斤重的大钟也不停地摇摆着,发出了响声。
就是这个可怕的夜,汶岛被海神拉到了水底,从此就在这个地球上消失了。可从此,无论是哪一天,只要是夏天的夜里,每当潮不涨,一切安安静静,大家都拿着灯笼和火把出海捕鱼时,就会有一个眼光非常敏锐的渔民清楚地看到自己船下面的水中汶岛,甚至就连那儿的教堂和用来修教堂用的砖都看得清清楚楚。传说中“汶岛一直等待着格棱岛,它们是不能分开的”。而事实上这个渔民也真的看到了水下的那个海岛和它教堂里面的钟声。只是后一点他大概是听的。因为这时,水面上有许多发出同样声音的野天鹅在睡觉,它的叫声远远地听起来和教堂里的钟声相差无几。
在格棱岛上生活了很多年的那些老人,至今还可以清晰地记起汶岛沉没的那天夜里,当海潮退下去的时候,他们一群小孩子就在这座海岛上,乘着车子转来转去,和我们如今离荷尔腾斯堡很近的锡兰岛和格棱岛距离相同。当时的海水只能没过车轮胎一点。大家常说的那句“汶岛一直在等待着格棱岛,它们是不能分开的。”虽然只是谣言一样地传着,但事实上每个人的心里都对此坚信不移。
每当暴风雨袭击格棱岛的时候,那些可爱的孩子们常常会想:汶岛要在今夜把格棱岛带走了。他们很担心这一切会发生,于是便开始不停地祈祷着,说着说着便睡着了。当第二天的第一缕阳光把他们叫醒时,他们会立刻跑到外面去,原来一切树木、麦田、农舍都原封不动地站在那里。唱歌的依然是那早起的小鸟,跳舞的也还是那活泼的小鹿,依旧在不停打洞的老鼠连一点海水味也闻不着。
虽然是这样,但大家心里都很清楚,格棱岛真的快要消失了。没有人知道它还可以支持多长时间,也许某一天你刚睁开眼睛的时候,一切都已经消失得无影无踪了。
在那片美丽的海滩上,成群结队的野天鹅在锡兰岛和格棱岛之间飞来飞去,还有一只只高大挺拔的船帆忙碌地航行着。也许潮退时你还要从那儿走,因为那是惟一的通道。只是那儿比往日多了一些数不清的水洼。
你大概还得远离那儿。当你再次进入大千世界忙碌一番之后,又重新回到这里时,也许这儿的树木都已经围着一大片肥沃的绿草地了。在这一大片绿草地上,又有农民的干草堆在散发着香气。
你知道你现在在哪里?也许你现在依然可以看见荷尔腾斯堡上面金灿灿的塔钟,但它未必还座落在海边,大概周围早就是干旱的陆地了。当你又走进密密的树林、穿过田间小路,径直来到海边的时候,你会问自己:格棱岛怎么不见了呢?那树木茂盛的格棱岛呢?有的只是你眼前的那一望无际的大海。汶岛真把格棱岛带走了,它真的不能和它分开。那么多年它还是没有放弃!可格棱岛究竟是什么时候走的?又是什么时候把那个靠海多年的荷尔斯腾堡移到了陆地上的呢?
事实上,这些没有在某一个狂风暴雨的晚上出现,而是出现在艳阳当头的日子里,人们实在是害怕大风浪会再把格棱岛带走,于是便用自己的智慧建了一道牢固的大堤,又把无情的海水抽干了,让格棱岛连在了陆地上。它的样子完全变了,如今的草场正是从前的海湾,那里已经有很多密密的小草了。格棱岛和锡兰岛反而越来越近了。那个荷尔腾堡也依然存在。不是汶岛要和格棱岛不分开,而是锡兰岛要和它永不分开了。锡兰岛的抽水机张开了它宽广的怀抱,一边说着甜密的话,一边向用大地作为嫁妆的格棱岛求婚。
这是个真实的故事,在人民的议会上还曾对此研究过呢。格棱岛的传说真的实现了,格棱岛真的消失了。
海面为何有高有低
先进的卫星探测技术的发展,使人们发现海洋和陆地一样,也有着一定的起伏。经探测发现,全球海洋的海面有3个较大的隆起区,分别位于澳大利亚东北的太平洋,北大西洋,非洲东南的印度洋。此外,卫星探测还发现有3个较大的凹陷区,其中凹陷最深的是印度半岛以南的印度洋,其次是加勒比海,还有一个是美国加利福尼亚以西的太平洋。
自由流动的水组成的海面为什么会有起伏?
人们知道,地球上所有的物体都受地球引力作用,离地心愈远,引力愈小。静止液体的表面应当与重力垂直,否则的话,重力的差异,将促使液体流动,直到其表面各国点都具有相同的重力值时为止。
然而,地球是一个庞大而复杂的固体,它内部各处质量分布并不均匀,在质量较大的地方,就会在海面上产生正重力异常,反之则产生负重力异常。于是,“负异常”处的水便会在重力吸引下向“正异常”处流动,直到取得平衡为止。这样,在“负异常”处产生低洼的水面,而在“正异常”处产生隆起的水面。
那么,在大洋之下的地球内部为什么会出现这些重力异常区呢?
这是由这种海面起伏区的大地构造位置所决定的,因为它们没有什么共性(至少是目前人们还没有认识到)。比如,海面凹陷区之一的加利福尼亚以西的太平洋,在大地构造位置上相当于东太平洋中脊的位置。按理说这里应是地幔突起的部位,应具有较高的重力值,然而现在这里却是负异常区。我们知道,太平洋中脊还继续向北、向南延伸,而这个海面凹陷区并没有同样的伸展。另外两个海面凹陷区,也是具有完全不同的地质构造的地区,为什么却会表现出相同的海面凹陷效应呢?
不久前,美国科学家发现地核表面也有着高低不等的起伏,这使人们猜测海面的起伏也许是深处地核起伏的反映。
但到底海面为何有高有低,至今仍没有令人满意的解释。
毒雾封锁海峡
1995年2月13日清晨,一股浓密的大雾笼罩在黑海、马尔马拉海和爱琴海。这一带正是欧亚大陆的交界,在马尔马拉海的东西两端,连系着世界上两大着名海峡。东端为沟通黑海与马尔马拉海的博斯普鲁斯海峡(伊斯坦布尔海峡)。海峡呈“S”型,全长30公里,平均深度为50米,最宽处位于北面第一弯道达34公里,最窄处在第二大桥为830米。海峡把欧亚大陆分开,也把土耳其分为欧亚两部分,是黑海沿岸国家唯一的出海口,也是国际上着名的水道。
西端为沟通马尔马拉海与爱琴海口,也是国际上着名的冰道。西端为沟通马尔马拉海与爱琴海的达达尼尔海峡(恰纳卡莱海峡),长65公里,宽75公里,水深70米,也是黑海国家进入大洋的唯一通道。这两处海峡平日交通特别繁忙,每日来往船只很多,约有二三百条,绝大多数都是万吨和10万吨以上的大型远洋船舶。这里的海雾常使海峡模糊一片,严重影响交通,船舶在这里只能像蜗牛一样慢行。
这次浓雾一出现,立刻就引起海员们的注意。他们发现这不是一般的海雾。这种雾呈黄色,带有刺鼻的硫磺味,经土耳其有关部分分析,这是严重的空气污染造成的,是海峡两岸汽车废气和冬季居民取暖烧煤排出的废气,废气中含有大量二氧化硫。当海雾发生时,雾滴与二氧化硫微尘混合在一起,长时间徘徊在空气中,是一种带有一定毒性的海雾。据当地官员说,最近几年来,由于冬季大量使用劣质煤取暖,二氧化硫含量大大超过世界卫生组织规定的标准。由废气构成的海雾,不但影响船舶安全航行,也使当地居民受到这种毒雾危害,许多人患有呼吸系统疾病。为此,伊斯坦布尔市政府不得不明令规定,限制家庭办公室的取暖时间,当毒雾严重时,还将关闭学校,以保障青少年的健康。
2月正值隆冬,是当地最寒冷的时期,海峡沿岸取暖排放的废气日益增多,从而造成这次数天不散的有毒浓雾。浓雾已使博斯曾鲁斯海峡的北口能见度下降到零。土耳其当局不得不暂时关闭海峡,使这条繁忙的国际航道顿时陷入瘫痪,造成海峡两端各有近百条船舶停航。由于这场浓密毒雾的出现,连接马尔马拉海和爱琴海的达达尼尔海峡的通道也关闭了,使1000万人口的伊斯坦布尔市的公路和航空也相继中断,这是近几年来罕见的。
因烧煤排出的二氧化硫引起的毒雾,也称“酸雨”,在沿海城市也经常出现,其中以伦敦的毒雾最为着名。伦敦是国际上着名的大都市,18世纪曾成为当时世界上最大的海港和国际贸易中心。伦敦位于秦晤士河谷,地势低洼,冬季常受南英格兰一带上空高压脊的影响,使这个城市常处于无风、逆温状态,极易形成雾,故伦敦有世界“雾都”之称,由此“伦敦雾”
也闻名于天下。
红色灾难
1991年3月20日,在南海大鹏湾盐田水域,人们第一次发现,原本蔚蓝色的海水不知为什么变成了铁锈般的红褐色,一直持续到第二天晚上,红褐色才慢慢消失,前后经历长达36小时,红褐色海水的范围约12万平方米。经海洋学家分析鉴定,原来是这里发生了“赤潮”。