海洋温度、盐度和密度的分布与变化(2020年10月整理).pdf

3.4.1海洋温度、盐度和密度的分布与变化

世界大洋的温度、盐度和密度的时空分布和变化，是海洋学研究最基本的内容之一。它几乎与海洋中所有现象都有密切的联系。

从宏观上看，世界大洋中温、盐、密度场的基本特征是，在表层大致沿纬向呈带状分布，即东—西方向上量值的差异相对很小；而在经向，即南—北方向上的变化却十分显著。在铅直方向上，基本呈层化状态，且随深度的增加其水平差异逐渐缩小，至深层其温、盐、密的分布均匀。它们在铅直方向上的变化相对水平方向上要大得多，因为大洋的水平尺度比其深度要大几百倍至几千倍。图3—10为大洋表面温、盐、密度平均值随纬度的变化。

一、海洋温度的分布与变化

对整个世界大洋而言，约75％的水体温度在0～6℃之间，50％的水体温度在1.3～3.8℃之间，整体水温平均为3.8℃。其中，太平洋平均为3.7℃，大西洋4.0℃，印度洋为3.8℃。

当然，世界大洋中的水温，因时因地而异，比上述平均状况要复杂得多，且一般难以用解析表达式给出。因此，通常多借助于平面图、剖面图，用绘制等值线的方法，以及绘制铅直分布曲线，时间变化曲线等，将其三维时空结构分解成二维或者一维的结构，通过分析加以综合，从而形成对整个温度场的认识。这种研究方法同样适应于对盐度、密度场和其它现象的研究。

(一)海洋水温的平面(水平)分布

1.大洋表层的水温分布进入海洋中的太阳辐射能，除很少部分返回大气外，余者全被海水吸收，转化为海水的热能。其中约60％的辐射能被1m厚的表层吸收，因此海洋表层水温较高。

大洋表层水温的分布，主要决定于太阳辐射的分布和大洋环流两个因子。在极地海域结冰与融冰的影响也起重要作用。

大洋表层水温变化于-2～30℃之间，年平均值为17.4℃。太平洋最高，平均为19.1℃；印度洋次之，为1 7.0℃；大西洋为16.9℃。相比各大洋的总平均温度而言，大洋表层是相当温暖的。

各大洋表层水温的差异，是由其所处地理位置、大洋形状以及大洋环流的配置等因素所造成的。太平洋表层水温之所以高，主要因为它的热带和副热带的面积宽广，其表层温度高于25℃的面积约占66％；而大西洋的热带和副热带的面积小，表层水温高于25℃的面积仅占18％。当然，大西洋与北冰洋之间和太平洋与北冰洋之间相比，比较畅通，也是原因之一。

从表3—2可以看出，大洋在南、北两半球的表层水温有明显差异。北半球的年平均水温比南半球相同纬度带内的温度高2℃左右，尤其在大西洋南、北半球50°～70°之间特别明显，相差7℃左右。造成这种差异的原因，一方面由于南赤道流的一部分跨越赤道进入北半球；另一方面是由于北半球的陆地阻碍了北冰洋冷水的流入，而南半球则与南极海域直接联通。

表3-2三大洋每10°纬度带内表面水温的年平均值(℃)(据Defant，1961)

图3-11与3-12为世界大洋2月和8月表层水温的分布，具有如下共同特点：

1)等温线的分布，沿纬线大致呈带状分布，特别在南半球40°S以南海域，等温线几乎与纬圈平行，且冬季比夏季更为明显，这与太阳辐射的纬度变化密切相关。

2)冬季和夏季最高温度都出现在赤道附近海域，在西太平洋和印度洋近赤道海域，可达28～2 9℃，只是在西太平洋28℃的包络面积夏季比冬季更大，且位置偏北一些。图中的点断线表示最高水温出现的位置，称为热赤道，平均在7°N左右。

3)由热赤道向两极，水温逐渐降低，到极圈附近降至0℃左右；在极地冰盖之下，温度接近于对应盐度下的冰点温度。例如南极冰架之下曾有-2.1℃的记录。

4)在两半球的副热带到温带海区，特别是北半球，等温线偏离带状分布，在大洋西部向极地弯曲，大洋东部则向赤道方向弯曲。这种格局造成大洋西部水温高于东部。在亚北极海区，水温分布与上述特点恰恰相反，即大洋东部较大洋西部温暖。大洋两侧水温的这种差异在北大西洋尤为明显，东西两岸的水温差，夏季有6℃左右，冬季可达12℃之多。这种分布特点是由大洋环流造成的：在副热带海区，大洋西部是暖流区，东部为寒流区；在亚北极海区正好相反。在南半球的

中、高纬度海域，三大洋连成一片，有著名的南极绕极流环绕南极流动，所以东西两岸的温度差没有北半球明显。

5)在寒、暖流交汇区等温线特别密集，温度水平梯度特别大，如北大西洋的湾流与拉布拉多寒流之间和北太平洋的黑潮与亲潮之间都是如此。另外在大洋暖水区和冷水区，两种水团的交界处，水温水平梯度也特别大，形成所谓极锋(thepolarfront)。

6)冬季表层水温的分布特征与夏季相似，但水温的经线方向梯度比夏季大。

2.大洋表层以下水温的水平分布大洋表层以下，太阳辐射的直接影响迅速减弱，环流情况也与表层不同，所以水温的分布与表层差异甚大。图3-13为水深500m水温的分布，显见水温的经线方向梯度明显减小，在大洋西边界流相应海域，出现明显的高温中心。大西洋和太平洋的南部高温区高于10℃，太平洋北部高于13℃，北大西洋最高达17℃以上。

1000m的深层上，水温的经线方向变化更小，但在北大西洋东部，由于高温高盐的地中海水溢出直布罗陀海峡下沉，出现了大片高温区；红海和波斯湾的高温高盐水下沉，使印度洋北部出现相应的高温区。在4000m层，温度分布趋于均匀，整个大洋的水温差不过3℃左右。至于底层的水温主要受南极底层水的影响，其性质极为均匀，约0℃左右。

(二)水温的铅直分布

图3—14是大西洋准经线方向断面水温分布。可以看出，水温大体上随深度的增加呈不均匀递减。低纬海域的暖水只限于薄薄的近表层之内，其下便是温度铅直梯度较大的水层，在不太厚的深度内，水温迅速递减，此层称为大洋主温跃层(the main thermocline)，相对于大洋表层随季节生消的跃层(the seasonal thermocline)而言，又称永久性跃层(the permanent thermocline)。大洋主温跃层以下，水温随深度的增加逐渐降低，但梯度很小。

大洋主温跃层的深度并不是随纬度的变化而单调地升降。它在赤道海域上升，其深度大约在3 00m左右；在副热带海域下降，在北大西洋海域(30°N左右)，它扩展到800m附近，在南大西洋(20°N左右)有600m；由副热带海域开始向高纬度海域又逐渐上升，至亚极地可升达海面，大体呈“W”形状分布。

以主温跃层为界，其上为水温较高的暖水区，其下是水温梯度很小的冷水区。冷、暖水区在亚极地海面的交汇处，水温梯度很大，形成极锋。极锋向极一侧的冷水区一直扩展至海面，暖水区消失。