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北印度洋没有类似的海洋环流是因为印度洋几乎位于赤道以南。北印度洋不仅面积小,没有足够宽阔的海区提供环流发展的场所,而且在突出的印度半岛的两侧,有阿拉伯海和孟加拉湾,妨碍海水的大环流。在信风带区域中,季风的更替也有显著的影响。印度洋北部的海流,很大程度受变换的气压系统制约。北部的海流随季节而变化,夏季西南风,冬季东北风,因而海流也带来显著的季风流的性质。由西南季风引起的海流发生在5~9月,10月是其转换期。东北季风引起的海流是在11~1月。从东北季风后期2~4月,为转换期中产生的海流。
南印度洋的大环流是逆时针方向的。太平洋、大西洋在南、北半球都有赤道海流,但是在印度洋只有在南印度洋有南赤道暖流,太平洋、大西洋的南赤道暖流是从赤道向北伸展纬度数度,但在印度洋完全是在赤道以南10°和南回归线之间,自东向西流动,在马达加斯加岛附近分成南北两支:北支夏季成为季风流的开始,这时不存在赤道逆流,冬季则成为赤道逆流的起始;南支一部分经莫桑比克海峡沿非洲海岸南下,为莫桑比克暖流。另一部分则绕过马达加斯加半岛南下为马达加斯加暖流。绕过马达加斯加半岛后,两股海流汇合并在40°S融入西风漂流中。西风漂流东行遇澳大利亚大陆西南端,大部分继续东流,小部分沿岸北上,称为西澳大利亚寒流。西澳大利亚寒流在15°S附近与南赤道暖流首尾相接,构成印度洋赤道以南的完整的洋流环流系统。
2、大洋垂直环流
全球海洋为一体,大洋表层存在着多个环流,在深层也同样存在着海水循环。这样势必出现某海区减水,其他海区增水。根据海水的连续性,必然出现上升流和下降流,从而形成垂直环流,以调节减水和增水。深水环流是相当复杂的,在这里只阐述全球大洋中由海水辐聚和辐散形成的垂直环流。
(1)信风和赤道逆流区。在赤道附近,赤道逆流和北赤道暖流分界处产生海水辐散,形成上升流。而在赤道逆流与南赤道暖流交界处,又形成海水的辐聚,形成下降流。上升流将深层营养盐类带到表层,这就为海洋生物的繁殖提供了有利的条件。
(2)大洋西部暖流区。当西部环流到达大洋西北部时,将与南下的寒流相遇,辐聚下沉形成西北辐聚带。在寒暖流交流处,两种性质截然不同的海流发生强烈的混合,并形成许多大小不等的旋涡,它们在海水的垂直交换过程中,起着重要的作用。在这些海区存在着强烈的垂直交换和混合,下层水比较丰富的营养盐被带到表层,使那里的浮游生物和鱼类较多,形成渔场。
(3)大洋东部寒流区。大洋东部寒流,一部分沿着大陆的西岸流向低纬区,最后汇入信风流。表层海水受信风的作用而离岸外流,使下层海水向海面上升。由于丰富的营养盐被上升流输向表层,使浮游生物大量繁殖,也是好渔场。
(4)副热带高压区。由于地转偏向力的作用,周围表层海水向这里堆积,辐聚下沉,形成所谓的亚热带辐聚带。由于海水下沉,海区内溶解氧含量较高,但营养物质含量较低,海水贫瘠,浮游生物很少,使表面海水中悬浮物质极少。特别在低纬区一侧,海水具有最大的透明度和最高的水色。
(5)极地区。在极地高压所形成的极地东南风的作用下,沿南极大陆周围,形成西风环流,范围很小,强度不大。它与西风漂流的交界处,由于地转偏向力的作用,形成辐散带,深层水在此上升。在靠近南极大陆一侧,同样由于地转偏向力的作用,产生辐聚下沉,这种下沉作用,由于表层水的冷却和冬季大量的结冰而大大加强。
综上所述,全球大洋的洋流是由表层环流和垂直环流所构成的统一的、复杂的环流体系。海洋和大气是相互作用的,各海流的特性,不管是表面的、还是深层的,都是在海面一定气候条件下形成的;反过来,洋流的性质又深刻地影响着大气过程和沿岸的气候,并进而影响到自然地理环境。
3、环流异常与厄尔尼诺及拉尼娜现象
一般在正常年份,大洋系统遵循着稳定的环流模式,从而形成沿岸稳定的气候特征。如在低纬大洋东侧常年是寒流主导,沿岸干燥而凉爽。而在低纬大洋西侧是暖流常年主导,给沿岸地区带来丰沛的降水。但在某些年份也会出现环流异常,最为典型的就是发生在赤道以南太平洋东岸的“厄尔尼诺”现象。
“厄尔尼诺(El Nino)”是西班牙语“圣婴”的意思,因其经常在圣诞节前后出现而得名。在通常情况下,赤道暖流在信风的作用下,自东向西将赤道区域的表层暖水输送到太平洋西侧,给西岸地区带来丰沛的降水。当太平洋东侧表层暖水随海流流走后,底层冷水上升补充,带来丰富的营养物质,使沿岸形成著名的秘鲁渔场。同时,来自高纬的秘鲁寒流也使这一地区海水温度较低,沿岸干燥少雨。当“厄尔尼诺”现象发生时,这种环流模式被改变。赤道暖流则是转向东流,并沿秘鲁沿岸南下,造成沿岸海水大面积增温,并抑制底层上升流的发育。由于水温突然上升,使沿岸的冷水鱼类不适应环境,加之上升流不活跃,营养物质缺乏等,造成鱼类逃走或死亡,给秘鲁沿岸渔业生产带来巨大损失。暖流南下也给沿岸地区带来大量的降水,形成暴雨洪水,冲毁房屋和道路,并造成严重的水土流失等。太平洋西岸因缺乏暖流的惠顾,则出现严重的干旱少雨天气。
“厄尔尼诺”现象的影响是广泛的。越来越多的证据显示,当它发生时,不仅南美洲和亚洲地区受到深刻影响,在非洲、北美和欧洲也会发生不同程度的气候异常现象。通过长时期的观测显示,“厄尔尼诺”现象每隔2~7年发生一次。遗憾的是,至今为止科学家还无法清楚地解释这种现象。
但是观测数据也显示了另一种现象,即每当“厄尔尼诺”发生的第二年,就会出现与之相反的“拉尼娜”现象。“拉尼娜”是“圣女”的意思,取其与“圣婴”的反义。在“拉尼娜”现象发生的年代,季风非常强大,足以把东太平洋表层暖水带走,使海面以下深达百米的冷水上升,结果使南北美洲以西的表面海水温度降低。这对于秘鲁沿岸的渔业生产是极为有利的。气候的这种交替现象说明,拉尼娜现象是修正由厄尔尼诺现象造成的气候失衡的一种自然方式