更新时间:2023-06-27 23:00
赤道附近海域从海面至深度为50~100米的表层,是温度均匀的暖水层,其下至深度约300米处为温跃层,即赤道潜流所在的次表层。赤道潜流的厚度约200米,流幅(宽度)约300千米,约介于南纬2°至北纬2°之间 ;流轴大致与温跃层一致,最大流速达1.5米/秒,流量约为4.0×107米3/秒,流长约为1.4万千米,几乎横跨了太平洋。大西洋赤道潜流与此相近。印度洋面主要受季风控制,在赤道处的风主要是经向的,随季节更替而改变方向。故每年11月~次年的3月吹北风,5~9月吹南风,都不能产生赤道潜流;只有在3~4月才有印度洋的赤道潜流。
人们一旦获得了新的资料,便很容易产生新的认识。赤道潜流的发现就是一个例证。
1952年,年轻的美国科学家克伦威尔接受了一个课题,他要到太平洋赤道海域进行鲔鱼科鱼类生活环境条件的研究。考察的方式并不复杂,就是把玻璃浮子串在一起,布放在16~20千米长的海面上,每个玻璃浮子下面,挂上铅锤和若干鱼钩。然后,再从绳子上引出若干钓绳,挂上铅锤和鱼钩沉入海中。这套钓鱼工具白天放下去,晚上收回来,工作是很辛苦的。连他自己也没有意识到,他选择的这个海区是稳定的东南信风盛行的地方,是向西流动的南赤道海流的流经区。按照一般的常识,既然海流是向西流动的,布下的钓鱼工具自然应当向西漂才对。然而令人不解的事情发生了,克伦威尔布放的沉到海面下的钓具一反常规,竟一个个向海流的反方向漂着。细心的克伦威尔以为自己没有放好钓具,收起来后,又重新布放,结果还是一样的。漂浮在海面的小船受海流影响,向西漂着,而沉入海中的钓具却向东漂去。这是怎么回事呢?起初,克伦威尔以为是自己没有放好钓具,后来,他反复调整钓具,并且在不同情况下有意做了各种实验,最后他确认,这种令人费解的海流现象是真实存在的。漂浮在海面上的小船受海流影响朝西漂,而沉入海中的钓具为什么向东漂呢?他想,会不会是水下偶然出现了一股向东的逆海流呢?
为了证实自己的判断,他在每天下钩的时候,在同样的情况下,不断地重复着自己设计的试验,并且做了详细的记录。随后,他索性将测量海流的仪器统统放下去,进行测量,想看个究竟。经过他不懈的努力,他获得了不同海域、不同水深的各种流向、流速等水文数据,将获得的资料进行分析比较研究。
经过大量的资料对比,他断定,在赤道海域的表层海流之下,存在着一支像湾流那样巨大而稳定的逆向海流。年轻科学家的这个意外发现,使他感到兴奋不已。因为他开始意识到,他的这个新发现,也许是对人们不知重复过多少遍的海流理论的否定。在这之前,许多著名的海洋科学家,如施托克曼、斯维尔德鲁普等,都对大洋赤道和热带海域海流进行过研究,得出了一些经典结论。他们的结论都承认,在地球赤道海域存在着强劲而稳定的南、北赤道流,以及夹在它们中间的赤道逆流。经过测定,这一海流宽300千米,厚度约200米,流速为1.9~2.9节。海流起源于西太平洋阿德默勒尔蒂群岛北部海域。长期以来,人们都认为,赤道海域海流问题都已经解决了。然而,克伦威尔的这一新发现,使得他的同行们大为惊异。如果真是这样的话,过去的那些理论在新的事实面前,都将重新修订了。于是,海洋学家们纷纷来到热带海域,来寻求新的线索,寻找新的证据,人们对赤道海流的研究热情又重新燃起了。经过各国海洋学家的艰苦努力,最终查明,赤道潜流在三大洋中都存在。它的表现形式是,沿赤道方向由西向东流动,横越三大洋。其范围是北纬2°到南纬2°之间的海域内,形成一支与赤道对称的狭窄海流。它的垂直厚度在200~300米,全年流速稳定。
在同行们的竞争中,克伦威尔比别人献出了更多的热情、智慧,他以顽强的意志投身这一重大课题的研究之中。不幸的是,在1957年的一次海洋考察中,克伦威尔为自己所追求的目标献出了生命。为了纪念这支潜伏在赤道表面下的重要海流被发现,人们便把这支海流命名为“克伦威尔海流”,也叫“赤道潜流”。以后在大西洋和印度洋都发现了这种潜流。
就太平洋而言,
常识告诉我们,科氏力与地理纬度的正弦成正比。在赤道地区,地理纬度为零,零的正弦仍为零,所以,在赤道海域,海水的运动就不因科氏力的影响发生偏转。当南赤道海流源源不断地将海水带至太平洋西岸,在那里被陆地阻挡而堆积时,就会使海面倾斜,形成指向东方的压强梯度力。由于没有科氏力存在,海水便在压强梯度力与摩擦力共同作用下,潜伏在表面稳定地向东方流去。如果这个分析是正确的,那么,不仅在太平洋赤道海域有潜流存在,在大西洋、印度洋赤道海域,也应当有这种潜流存在。
为了寻求新的答案,人们又开始了调查。果然,1959年5月,人们在大西洋赤道海域的南赤道海流表层下面,发现了一支很大的东向潜流。1960年至1967年间,人们再次对这支大西洋赤道潜流作了详细调查、研究,进一步肯定了它的存在。同时,从印度洋传来消息,在印度洋的赤道海域,也存在赤道潜流。人们调查的结果证实,在太平洋、大西洋、印度洋的赤道海域,不仅存在潜流,而且基本情况也相似。
三大洋的赤道潜流都是沿赤道方向自西向东流动,横越大洋,在北纬2°到南纬2°的海区内,形成一支与赤道对称的狭窄海流。它的垂直厚度在200~250米,全年流速稳定。在整个海流的上层,有一个密度跃变层,自西向东向表层抬升。这股海流的最大流速,在太平洋的为每秒150厘米;在大西洋的为每秒120厘米;在印度洋的为每秒80厘米。
赤道潜流还有一个特点,即它们都比较稳定。在整个流程中,它们的流量介于每秒3400~4000万立方米,变化较小。它们的流程都很长,在太平洋为2.9万千米,在大西洋为4500千米;在印度洋为3900千米。
虽然人们对赤道潜流已经有了初步认识,但是,仍然有不少问题有待于人们去探索。例如,人们在赤道以南,南纬3°和6°~8°之间,曾多次测到一支与克伦威尔海流平行潜流,并逆其海流而动。这是什么原因呢?这支海流和赤道潜流又是何种关系?还没有搞清楚。另外,赤道潜流与表层风海流的能量转换关系是如何进行的。赤道潜流对热能量的储存及对全球气候的影响机制,以及它与西部边界流的能量转换关系,这些也都是摆在海洋科学家面前的难题。等等这些问题,都在研究探讨之中,特别是赤道潜流对热能量的储存及对全球气候的影响机制,仍然是一个谜。