海洋威力
在了解海洋灾害之前,先让我们来了解一下海洋。在整个太阳系中,地球是一个得天独厚的行星。地球的大小和质量、地球与太阳的距离、地球的绕日运行轨道以及自转周期等因素相互的作用和良好的配合,使得地球表面大部分区域的平均温度适中,这样在地球的表面同时存在着3种状态的水。地球上的水绝大部分是以液态海水的形式存在,这样就在地球的表面形成了一个全球规模的含盐水体,也就是世界大洋。由于地球上水的含量非常巨大,所以我们的地球有“水的行星”之称,从这个称号中,我们似乎可以看到地球上到处都有水的存在。
刚才说了地球是一个全球规模的含盐水体,那么这个含盐水体到底有多大呢?整个地球上的海洋总面积约3.6亿平方千米,约占地表总面积的71%。全球海洋的平均深度约为3800米,最大深度为11034米。全球海洋的容积约为13.7亿立方千米,占地球总水量的97%以上。如果地球的地壳是一个平坦光滑的球面,那么地球会是一个表面被2600多米深的海水所覆盖的“水球”,这真是一个惊人的数字。
世界海洋在太阳的辐射作用下,每年约有50.5万立方千米的海水被蒸发,这些被蒸发的海水向大气供应87.5%的水汽。从海洋或陆地蒸发的水汽上升凝结后,又以雨或雪的形式降落在海洋和陆地上。陆地上每年约有4.7万立方千米的水在重力的作用下,或沿地面注入河流,或渗入土壤形成地下水,这些水最终注入海洋,从而形成了地球上周而复始的水循环。
生命的摇篮——海洋
海水不同于普通的淡水,它含有多种溶解盐类。在海水中,有96.5%左右的水,海水的其余3.5%则主要是各种各样的溶解盐类和矿物,当然海水中还有来自大气中的氧、二氧化碳和氮等溶解气体。世界海洋的平均含盐量约为2.5%,而世界大洋的总盐量约为4.8亿亿吨。假若将全球海水里的盐分全部提炼出来,均匀地铺在地球表面上,便会形成一个厚约40米的盐层。由此可见,海水中含有的盐的数量是多么的巨大。
世界上很多化学元素都是在海水中发现的,目前海水中已发现了超过80种化学元素。组成海水的主要化学元素除了构成水的氢和氧之外,还有氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、氟等11种,这些化学元素绝大部分呈离子状态,它们占海水中全部溶解元素的99%。另外还有1%的元素含量不高,称为海水微量元素。海水主要元素和海水微量元素共同组成了海水中的元素部分。
海洋生物的生存主要依靠溶解于海水中的氧和二氧化碳等气体以及磷、氮、硅等营养盐元素,这些元素对它们至关重要。因此,海水中的溶解物质不仅影响着海水的物理化学特征,而且也为海洋生物提供了营养物质和生态环境。这样,就形成了海水中什么元素占优势,喜欢这种元素的动植物也占优势的情况出现。
海洋不仅影响水生动植物,对于陆地上的生命也非常重要。海水中主要元素的含量和组成与许多低等动物的体液几乎一致,而一些陆地高等动物甚至人的血清所含的元素成分也与海水类似。研究证明,地球上的生命起源于海洋,而且绝大多数的动物生活在海洋中。在陆地上,生物集中栖息在地表上下数十米的范围内,可是在海洋中,生物栖息范围可深达1万米。因此,海洋可以说是当之无愧的“生命的摇篮”。
海洋同大气圈、岩石圈以及生物圈相互依存、相互作用,它是地球水圈的重要组成部分,并是控制地球表面的环境和生命特征的一个基本环节。
海洋对于我们的温度变化也至关重要。由于水具有很高的热容量,因此世界海洋是大气中水汽和热量的重要来源,并参与整个地表物质和能量平衡过程,成为地球上太阳辐射能的一个巨大的储存器。在同一纬度上,由于海陆反射率的固有差异,海面单位面积所吸收的太阳辐射能约比陆地多25%~50%。因此,全球大洋表层海水的年平均温度要比全球陆地上的年平均温度高10℃,是海洋帮人类保存了温度。
赤道附近的水温明显高于高纬度海区,这是太阳辐射能在地球表面上分布的结果。海洋中暖流从赤道流向高纬度、寒流从高纬度流向赤道的大尺度循环,引起了能量的重新分布,这使得赤道地区和两极的气候不致过分悬殊。
另外,海面蒸发会产生的大量水汽,这些水汽会被大气环流及其他局部空气运动携带至数千千米以外重新凝结,形成雨雪降落到地球的表面,成为地球表面淡水的源泉。由此可见,海洋对全球天气和气候的形成、地球表面形态的塑造都有很大的影响。
我们经常看到陆地上的生物,其实,海洋中的生物也很多。海洋中大约有动物16万~20万种,植物1万多种。海洋中的生物如同整个生物圈中的生物一样,绝大多数直接或间接地依赖于光合作用,光合作用让它们生存下来。海洋生物由海洋光合植物、食草性动物和食肉性动物逐级依赖和制约,组成了海洋食物链。
海洋是一个完整的物理系统,其中发生着各种不同类型和不同尺度的海水运动,海水运动对海洋中的生物、化学和地质过程有着显著的影响。按照海水运动的成因,可将海水运动分为:海水密度变化产生的“热盐”运动,如海面蒸发、冷却和结冰以及海水混合等;海面风应力驱动形成的风生运动,如风海流和风生环流等;天体引力作用产生的潮汐运动;海水运动速度改变产生的湍流运动;各种扰动产生的波动,如风浪、惯性波和行星波等。
浩渺的大海
海洋不仅是海洋生物的生存环境,还是地球上所有生物的生存环境,海水运动等物理过程会导致生物环境的改变。因此,不同的流系和水团具有不同的生物区系和不同的生物群落。海水运动或波动是海洋中的溶解物质、悬浮物和海底沉积物搬运的重要动力因素,因此,海洋中化学元素的分布和海洋沉积以及海岸地貌的塑造过程都是不能脱离海洋动力环境的。反过来,海水的运动状况也与特定的地理环境、化学环境有关,这就是海洋自然环境的统一性的具体表现。
大洋地壳和大陆地壳都是全球地壳的一个结构单元,大洋地壳具有不同于大陆地壳的特点。大陆地壳较轻、较厚,比较古老;大洋地壳较重、较薄,相对年轻。在地壳的均衡作用下,陆壳质轻而浮起,洋壳质重而深陷。地球之所以存在着如此深广的海洋,是与洋壳的物质组成有关的。
我们通常只能直接观察到大洋的表面,由于海水的覆盖,海底地壳是难以直接观察到的。近半个世纪以来,深海考察发现了海洋中有深度超过万米的海沟、长达上千千米的断裂带以及众多的海山。给人印象最深的是海底存在着一条环绕全球、纵贯大洋盆地、延伸达8万千米的水下山脉体系。这条水下山脉纵贯大西洋和印度洋的洋盆中部,所以称为大洋中脊。在大洋中脊顶部有一条被断裂带错开的纵向的大裂谷,这就是中央裂谷。
海洋学者曾经对大洋中脊和中央裂谷进行过考察,通过考察,他们发现从裂谷底喷涌出来的是热泉。原来,冷海水沿裂隙渗入炽热的新生洋壳内部变成热海水,热海水和洋壳的玄武岩发生强烈的化学反应。玄武岩中的铁、锰、铜、锌等被淋滤出来进入热海水,从而喷出富含金属的热泉。由河流带入海洋中的镁和硫酸银在上述过程中也大部分被中脊轴部的洋壳所吸收。据估计,沿着8万千米长的大洋中脊只需800万~1000万年,与世界海洋等量的海水就可以经过脊轴洋壳循环一遍。这对于海水化学成分的演化,产生了十分深远的影响。
总之,由于大气圈、岩石圈和生物圈的关系,海洋中发生了各种各样的自然过程,这种种自然过程的产生还与全球构造运动以及某些天文因素密切相关,这些自然过程本身也相互制约,彼此间通过各种形式的物质和能量循环结合在一起,构成一个具有全球规模的、多层次的海洋自然系统。海洋自然系统决定着海洋中各种过程的存在,从而影响着它们的发展方向。海洋是地球生命存在的基础,它的运动决定着地球生命的变化。