时事地理 | 水水水,我们究竟有多“水”?!
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2021年3月22日,世界水日,今年的主题为“珍惜水、爱护水”。2021年3月23日,世界气象日,今年的主题为“海洋、我们的气候和天气”。
今年的两个“节日”,都与“水”有关,那么多的“水”,我们究竟有多“水”呢?因此,为了普及水资源知识及气象生活知识,也为了诸位小蹊瓜学习做题时的“得心应手”,地理蹊公众号特意推出系列文章,论述相关知识点,望对大家有所帮助。
水的行星
地球,一颗蓝色行星,因水而兴、因水而名,故又被誉为“水的行星”。地球上的水呈固态、液态、气态,分布于海洋、陆地和大气之中,形成各种水体,共同组成水圈。地球上的各种水体,海洋水是主要的,它约占全球水储量的97%。分布于陆地上的各种水体,包括河水、湖泊水、沼泽水、地下水、冰川等,水量还不足全球水储量的3%。
水是生命之源,是维系生命的基本要素。虽然地球的水面远大于陆地(地球约有71%的表面为水覆盖),但是人类真正能够利用的(液态)淡水量,却仅占地球总水量的0.26%。
其中,冰川是地球淡水的主体,主要分布在两极地区和中低纬度高山地区,水量占全球淡水储量的三分之二以上。目前人类利用较多的淡水资源,主要是河水、淡水湖泊水以及浅层地下水。此外,大气层中也有少量水(水汽)的存在。
海洋定义
“海洋”二字,《现代汉语词典》的释义:“海——大洋靠近陆地的部分,有的大湖也叫海,如青海(湖)、里海。洋——地球表面上被水覆盖的广大地方,约占地球面积的十分之七,分成四个部分,即太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。”而词典对“海洋”二字的解释,更是简洁明了——“地球表面连成一体的海和洋的统称。”
那么,地球上的“海”和“洋”都有哪些?略述如下:太平洋是世界第一大洋(面积占世界大洋总面积的一半),南北间最大距离达17200千米。此外,太平洋也是最深的大洋,马里亚纳海沟(海深11034米)即位于太平洋西部。
大西洋(面积和平均深度均居世界第二),位于欧洲、非洲、(南、北)美洲之间,呈S形分布。印度洋是第三大洋,处于大洋洲(东)、亚洲(北)、非洲(西)及南极洲(南)的包围圈中,大部分位于热带和南温带地区。北冰洋(面积最小)以北极为中心,介于亚欧大陆和北美洲之间。
由于接近或伸入陆地而或多或少与大洋主体相分离的(大洋的边缘)部分称为海。海的存在总是与陆地,包括大陆和岛屿对大洋的分隔相联系的。所以,海从属于洋,或者说是洋的组成部分。
其中,依据海和大洋分离的情况和其他地理标志,可以把海分为下列几种类型:
一是内海,或称地中海(即四周几乎完全被陆地包围,只有一个或多个海峡与洋或邻海相通),如地中海、渤海等。
二是边缘海(位于大陆边缘,以半岛或岛屿与大洋或邻海分隔,但直接受外海洋流和潮汐的影响),如白令海、南海等。
三是外海(位于大陆边缘,但与洋有广阔联系),如阿拉伯海、巴伦支海等。
四是岛间海(大陆中由一系列岛屿所环绕形成的水域),如爪哇海、苏拉威西海等。
海水盐度
海水是一种含有多种溶解固体和气体的混合水溶液,主要由水(约占96.5%)、无机盐、有机物和悬浮物组成。海水中天然元素众多,其中以氯元素、钠元素、镁元素浓度最大。海水的味道之所以既咸又苦,是因为氯化钠(味咸)和氯化镁(味苦)是海水中主要的溶解盐类。
由于海水中溶解所有各种盐类物质(主要来源于地壳岩石风化产物及火山喷出物。其次,全球河流每年向海洋输送大量溶解盐),因此海水并不是人类可以利用的水资源(液态淡水),对于海水的利用(一般为淡化),人类犹如不谙世事的“小学生”。
注:海水盐度是指溶解于海水中的盐类物质与海水质量的比值,用单位质量海水中所含盐类物质的质量来量度。世界海洋的平均盐度约为35‰,因受降水(赤道附近)、蒸发(高纬地区)和入海径流的影响而发生区域变化。在南北纬度40°之间,赤道带附近盐度最低,而两个副热带高压带盐度最高(蒸发量很大的红海,则可达到甚至超过40)。深层和底层海水一般低于35‰,变幅很小。
海水温度
太阳辐射是海水最主要的热源。大气对海面的长波辐射、海面水汽凝结、暖于海水的降水、大陆径流及地球内部向海水放出的热能,也是海水热量来源。海水热量消耗则以海面蒸发为主,此外,海面向空气的长波辐射和海面与冷空气的对流热交换,也可使海水消耗热量。
受太阳辐射及季风和洋流的影响,海洋表层水温的高低,随时间和空间而变化。同一海区,一般夏季水温高于冬季——北半球大洋中最低温度出现在冬季(2—3月),最高温度出现在夏季(8—9月);不同海区,一般是低纬度水温高于高纬度。
此外,太阳辐射日变化主导水温日变化(一般只表现在深度10—20米以内的水层中),此外天气状况也有一定的影响。最低水温通常出现在4—8时,最高水温出现在14—16时,日较差在0.4—1℃之间。
注:海水表层的平均温度变化于-1.7—30℃之间。海水的等温线大致与纬线平行,局部地区因受地形及洋流的影响而发生弯曲,全球最高水温位于西太平洋28°N(受副热带高气压带、暖流、海陆位置等影响)附近,因位于赤道以北地区,故称“热赤道”。水温从热赤道向两极逐渐降低。由于陆地集中于北半球,故北半球的海水等温线分布较不规则,而南半球的等温线近似于(纬线)平行。同时,北半球水温略高于南半球同纬度的水温。
海水密度
海水密度是指单位体积海水的质量,海水密度值约为1.022-1.028克/立方厘米。海水密度的变化比较复杂,与温度、盐度和压力都有关系。当温度升高时,密度减小;盐度增加时,密度增大。纯水密度在温度4℃时最大,海水最大密度的温度则随盐度增加而降低,结冰温度也随盐度增加而(较缓和)降低。
在大洋表层,海水密度主要取决于温度和盐度的变化。例如,大西洋赤道附近温度偏高,盐度稍低,表层密度小,由此向两极逐渐增大。在副热带海区,虽然盐度偏大,但因温度下降幅度不大,尽管密度增大,却没有出现极值。
随着纬度增高,虽然盐度剧降,但因温度降低引起的增密效应,比盐度降低引起的减密效应要大,所以密度继续增大。最大密度出现在寒冷的极地海区。在河流入海口,由于盐度低,因而密度较小,但河水携带的泥沙可使密度变大。
海水结冰
当温度降至冰点并继续失热时,海水就会结冰。一切出现在海上的冰统称为海冰,包括大陆冰川滑入海中的淡水冰和由海水直接冻结而成的咸水冰。海冰通常出现于极地和高纬度海区,但因风的吹动、洋流及水深等原因,也可出现在中纬度海区(中国渤海湾海冰与之成因类似)。
海冰覆盖了大洋表面的3%—4%,对海水的热量交换和大洋环流有着重要的作用。海上漂浮的巨大冰块,又称“冰山”,它是由大陆冰川的边缘冰体断裂、解体、下滑入海形成的,对航运(撞击冰山而沉船)能构成巨大威胁,属于一类中高纬度地区常见的海洋(自然)灾害。由于海水的比热容大于陆地,因此海水温度变化比陆地小得多。
注(补充)——海水颜色及透明度
海水的颜色决定于海水对阳光的吸收和反射状况。太阳光中的红光、橙光和紫光进入海水后,在水深20米以内即被吸收。绿光、黄光伸入略深,极少量蓝光能伸进1000米以上。射入海水的光线除被吸收和反射(含浮游生物的吸收和反射)外,还要受到悬浮微粒和水分子的散射,最后只剩下蓝光,所以海水呈现蓝色。
沿岸海水多呈绿、黄和棕色,部分原因便是由于生物丰富和河水带来泥沙所致。海水透明度则与海水颜色、悬浮物质、浮游生物、海水涡动、入海径流及(天空)云量有关。一般愈近大陆透明度愈低,愈近大洋中部透明度愈高。