海面之下:海洋生物形态图鉴

1 洋流和全球气候 海洋是地球上*庞大的生境①，它的存在对陆地生境而言至关重要。海洋能够调节地球的气候模式。 太阳能是影响全球气候的主要因素之一。地球是一个球体，无法均匀地接收阳光。近赤道处相对于地球其他区域更靠近太阳，且阳光能直射至此。因此，赤道地区能够接收到更多的太阳能。而由于阳光只能斜照至地球的两极地区，大量的阳光被反射，两极地区接收的太阳能较少。根据太阳辐射程度的差异，我们或许会推想，赤道地区的海水会沸腾，而两极地区的海水会冻结。但这是不可能发生的，因为直射至赤道的太阳能被海洋及其上方的大气层重新分配到了全球各地。 请给太阳及其辐射的能量上色。为地球上色。使用不同的颜色给三圈环流上色。 赤道附近海域上空的太阳辐射能够使表层海水升温，并引发水体的蒸发现象。在地球接收的太阳能（solar energy）中，近一半的能量用于将高密度的液态水转化成低密度的气态水。当水蒸气上升至远离赤道的大气层中时，它们就开始冷却，进而凝结，*后变成落下的雨滴或露水。随着液态水转化为密度更小的水蒸气，空气变得更轻、更湿润；而干燥的空气密度更大，会下沉。这样一来，赤道附近较轻的上升空气形成了一个大气低压区；而赤道以南及以北的空气由于密度大而下沉，形成了大气高压区。 高压区和低压区的相互作用导致了大气环流圈的生成。无论是在北半球，抑或是在南半球，我们都能找到三个大气环流圈（即三圈环流）：除了前文描述的赤道环流圈（equatorial cell），还包括中纬度环流圈（mid-latitude cell）和极地环流圈（polar cell）。这些全球性的大气环流圈如由太阳辐射和海水蒸发所驱动的热力泵般运作。当大气层中的水蒸气凝结时，其储藏的能量被释放了出来，加热了高纬度区上方的空气。在大气环流的作用下，辐射至赤道地区的三分之二的太阳能被重新分配给了地球的其他地区，而剩下的三分之一则通过洋流的运动来分配。 请给行星风的底图上色。注意观察图中风的运动方向，为不同方向的风涂上对比色。 地球上方的气压始终趋向于平衡状态。因此，高压区的空气会流向低压区。我们将这些流动的空气称之为“风”。赤道环流圈内的风是吹向赤道的。气流走向的偏移与地球自转相适应的现象被称为科里奥利效应（Coriolis effect）。从两个半球吹向赤道的风受到了西向推力的影响；相反，中纬度环流圈内的风则受到了东向推力的作用；而极地环流圈内的风则受到西向推力的作用。这些在全球大气环流圈里流动的风就被称为行星风（planetary wind）。 风的命名取决于其生成方向。在赤道环流圈里，吹向赤道的行星风为东信风（eastern trade wind）。中纬度环流圈内的风被称为西风（westerlies，又叫西风带）。 请给太平洋的表层洋流上色。 东信风吹过海水表面时，海水变得温暖，开始运动，形成了表层洋流。海水自东向西流动，当洋流迎面遇到大陆时，它们就会分开，向北或者向南流动，*终完成整个大洋环流过程，回到赤道。在太平洋地区，南北半球的大洋表层环流是呈对称分布的。 请为北美洲涂色。用冷色给加利福尼亚寒流上色，用暖色给墨西哥湾流上色。 全球尺度的海水表层洋流影响着各地的天气。在北半球大洋盆地②的上方，海洋表层水体形成了一个巨大的顺时针环流。在太平洋海区，海水在赤道地区被加热，而后沿着亚洲海岸线向北流动，再向东流向寒冷的北方高纬度区。当流到北美洲时，海水会改变方向，开始沿着加利福尼亚州的海岸线向南流动，进而形成加利福尼亚寒流（California Current）。至此，这条洋流在赤道处吸收的热量都已释放完毕，水体温度降低。生活在加利福尼亚州的人们来到海边游泳时，能够体验到加利福尼亚寒流带来的寒冷。加利福尼亚寒流继续向南流动，流至赤道海区，循环重新开始。该寒流冷却了其上方的空气，也调节了沿岸地区的气候。 在美国的东海岸地区，夏季期间，墨西哥湾流（Gulf Stream）沿着海岸向北流动，为赤道至墨西哥湾之间的海域带来了温暖的海水，也提高了沿岸地区的气温。 ① 生境是指生物的个体、种群或群落生活地域的环境，包括生物必需的生存条件和其他对生物起作用的生态因素。——译者注 ② 大洋盆地是海洋的主体，是介于大陆边缘与洋中脊之间的较平坦的地带，约占海洋总面积的45%。——译者注