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第七章 海水温度和海冰
第一节 海洋的划分
地球上广大的连续水体总称为“海洋”。海洋占整个地球面积的70.8% 。根据水文及形态
特征,可将海洋划分为主要部分及附属部分。主要部分为洋,附属部分是洋的边缘部分,称之为
海、海湾和海峡。现分述如下:
1.洋
洋(O cean)面积广阔,约占海洋总面积的89% 。洋的深度大,一般在2～3km 以上。水文要
素不受大陆影响,相对来说比较稳定,季节变化小,盐度平均为35‰,水色高,透明度大。各大
洋有独立的潮流系统和强大的洋流系统。
根据岸线的轮廓、底部起伏和水文特征,将世界大洋划分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰
洋,它们是相互沟通的。四大洋的面积,以太平洋最大(约占海洋总面积的45.8% ),大西洋次
之(22.8% ),印度洋第三(20.3% ),北冰洋最小(1.4% );其平均深度以太平洋为最深,北冰洋
最浅。
2.海
海(Sea)是大洋与陆地相连的部分,是大洋的附属部分。其面积占海洋总面积的11% ;深
度一般较浅;水温受大陆影响很大,有显著的季节变化;水色低,透明度小;没有自己独立的海
流系统和潮波系统,多数受大洋影响,但潮汐涨落比大洋显著。
按照海的地理位置可分为内陆海和边缘海。内陆海是位于陆地内部仅通过一个或几个海
峡与大洋相通的海,它又称为“地中海”。内陆海又分为陆间海(在几个大陆之间的海),如欧洲
与非洲之间的地中海;陆内海(在一个大陆内的海),如红海、波斯湾、渤海等。边缘海是位于大
陆边缘,一面以大陆为界,另一面以半岛、岛屿或以群岛与大洋分开的海。它与大洋的水体交换
比较自由,海流和潮流直接受大洋影响。其靠近大陆一面受大陆影响大,水文状况的季节性变
化显著;连接大洋的那一面受大洋的影响大,水文状况相对比较稳定。如日本海、白令海、鄂霍
次克海、北海等。
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3.海湾
洋或海的一部分延伸入大陆,其宽度深度逐渐减小的水域称为海湾(G ulf/ B ay )。如渤海
湾、杭州湾等。一般可按入口处的海角之间的连线或入口处的等深线作为海湾与海洋的分界。
海湾中的海水性质,由于它和邻接的海洋可以自由沟通,与洋或海的水文状况很相似。在
海湾中常出现最大潮差,例如杭州湾(墩浦)潮差可达8.9m ,芬地湾潮差可达18～21m 。
4.海峡
海洋中相邻海区之间宽度较窄的水道称为海峡(Strait/ channel)。海峡的特点是流急,尤
其是潮流流速大、多旋涡。底质多为岩石或砂砾。海流有的自左右侧流入或流出(如渤海海
峡);有的由上下层流入或流出(如直布罗陀海峡)。由于海峡中具有不同海区的两种水,所以上
下或左右的海区的水文要素存在差异。
另外,有些自古以来的习惯名称与上述分类的名称不符,但仍在使用。例如,有的海被叫做
湾,如波斯湾、墨西哥湾;有的则把湾叫做海,如阿拉伯海等。
第二节 海水温度
海水的温度简称海温(Sea T em perature),是表示海水冷热程度的物理量,通常以℃表示。
影响海水温度变化的因素是比较复杂的。海水温度不仅是支配海水运动的重要因素,而且对天
气、气候的状况有着十分重要的影响。
一、表层海水温度的分布
表层水温是指海水表面到0.5m 深处之间的海水温度。
1.大洋表层水温的分布
据计算,各大洋中,年平均表层水温以太平洋最高,为19.1℃,印度洋为17.0℃,大西洋最
低,为16.9℃。三大洋平均表层水温为17.4℃,比近地面年平均气温(14.3℃)约高3℃。图7-1
绘出了世界大洋表层水温的分布,大体反映了水温分布的如下规律:
图7-1 世界大洋海水表层温度分布
1)等温线大体与纬线平行, 且水温由低
纬向高纬逐渐降低。大体来说, 纬度每增加
1°,水温约降低0.3℃。这表明影响大洋表层
水温的主要因子是太阳辐射。
2 ) 北半球的表层水温较高( 平均为
19.3℃),南半球则较低(平均为16.0℃)。这
是由于海陆分布的差异造成的。
3)海流对水温的影响也较显著。暖流所
及之处,海温升高;寒流所及之处,海温降低。
在北半球大洋西部寒流与暖流交汇处, 水平
温度梯度大,形成等温线密集带,称为“海洋锋”。这种现象在北大西洋特别明显。“海洋锋”的
存在不仅直接影响海水本身的运动,而且对于气旋和锋面的产生也起到很重要的作用,在海洋
综上所述,大洋表层水温的分布,主要取决于太阳辐射、海流和海陆分布三个因素。而且从
长期来看,整个海洋的年平均温度基本上是不变的。这说明整个海洋在一年中的热收支基本上
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是平衡的。
2.中国近海表层水温的分布
中国近海靠近亚洲大陆,一方面受大陆性气候影响显著,另一方面,受沿岸江河径流的影
响较大,再加上水深较浅,因此表层水温的分布状况要比大洋复杂一些。概括起来大致有如下
两个特点:
1)全年表层水温2 月份最低;冬季表层水温分布是南北温差大(温差达26℃),等温线几
乎与海岸线平行;同纬度相比,沿岸表层水温低于外海(如图7-2 所示)。
2)全年表层水温8 月份最高;夏季表层水温分布是南北温差小(温差只有3～4℃);同纬
度比较,沿岸表层水温高于外海(如图7-3 所示)。
图7-2 中国近海2 月表层水温分布图7-3 中国近海8 月表层水温分布二、海水温度的垂直分布
水温的垂直分布受两个因素影响:一是太阳辐射,二是海水的垂直运动。总的特点是:上层
水温变化快,下层水温变化慢。在大约南北纬45°之间,海水的垂直结构大体自上而下分为混
合层、温跃层和恒温层三个层次。混合层的深度一般为0～100m ,该层中温度很均匀,垂直温度
梯度几乎为零。温跃层位于混合层与恒温层之间,因该层中温度梯度很大而得名。恒温层是最
下层,该层水温变化很小,在2～6℃之间,相差仅4℃,故而又称之为渐变层。
三、海温的日、年变化
大洋表层水温的日变化比较小,日较差通常小于0. 4℃,而近海表层水温日变化相对较
大,可达到甚至超过3～4℃。通常,在大洋上纬度越低,日较差越大;冬季日较差比夏季小。最
高水温一般出现在下午2～3 时,最低水温一般出现在早晨6 时左右,具体时间随纬度和季节
稍有差异。
表层水温的年变化比日变化幅度大。赤道、热带海区及寒带海区年较差较小,一般只有2
～3℃;在温带海区较大,大约为5～10℃。另外,北半球海温年较差比南半球要大,这主要与盛
行风和海陆分布差异有关。北半球表层水温月平均最高值出现在8～9 月,最低值出现在2～3
月,一般比气温的年变化滞后1～2 个月。
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与气温变化相比,表层水温的日变化和年变化有两个特点:一是海水温度变化的幅度小;
二是水温的变化相位要落后于气温的变化相位,且冬季水温比气温高,夏季水温比气温低。
四、海陆热力性质差异及其对气温变化的影响
海面和陆面是两种热属性很不相同的下垫面,主要表现在三个方面:一是对太阳辐射穿透
性的差异。太阳辐射穿透陆地只限于表面一个薄层,在海洋上太阳辐射却可达几十米深,同样
多的太阳辐射能作用于海面和陆面,陆面温度的变化大于海面。二是热容量不同。海水的热容
量比土壤的热容量大很多,因此,当吸收同样多的热量时,水面温度变化比土壤小很多。三是海
水具有流动性。海水有垂直和水平两个方向的流动,使热量在较大和较深的层次内均匀分布,
而陆地则无此性能。
由此可见,陆面温度要比海面温度对太阳辐射敏感得多。在吸收同样多的热量时,海面温
度变化和缓,陆面温度变化剧烈,因此海洋具有很大的热惯性。在海洋的调节作用下,海上气温
的变化也和缓。例如,海洋上气温日较差和年较差都比同纬度陆地上小得多。
五、厄尔尼诺现象和拉尼娜现象
“厄尔尼诺”(E ln in
� .
o)是指在赤道太平洋东部和中部海域大范围海水出现异常增温的现
象。研究表明,厄尔尼诺现象可能是海洋和大气之间不稳定相互作用引起的,厄尔尼诺现象出
现时,不仅影响热带太平洋东部和中部天气,而且波及全球,引起世界性的天气异常,如某些地
方暴雨成灾,另一些地方则严重干旱等。20 世纪最强的一次厄尔尼诺现象发生于1997～1998
年,在它的影响下,1998 年夏天,我国长江中下游和嫩江、松花江流域发生了历史上罕见的特
大洪涝灾害。
“拉尼娜(L anina)现象”是赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象,其特征恰好与厄
尔尼诺现象相反,它也被称为反厄尔尼诺现象。拉尼娜现象与厄尔尼诺现象都成为预报全球气
候异常的最强信号。
第三节 海 冰
海冰(Sea Ice)通常指海洋中一切冰的总称,它包括由海水本身冻结而成的冰和由大陆冰
川、江河流入海洋中的陆源冰。海冰能造成港口封冻、航道阻塞,流冰,特别是冰山,对航海的威
胁更大。
一、海冰的形成
由于海水中含有大量的溶解盐类,所以海水的结冰过程、结冰速度和海冰的物理性质都与
纯水冰不同。纯水的冰点是0℃,最大密度温度为4℃,所以,当温度降至冰点时,首先从表面开
始结冰;而海冰的冰点和最大密度温度均与海水的盐度有关,其关系参看图7-4。从图中可以
看出:
1)随着海水盐度的增加,海水的冰点和最大密度温度都是下降的,并且前者下降得慢,后
者下降得快;
2)当海水盐度为24.69‰时,海水最大密度温度与冰点温度相同,为- 1.33℃;
3)当海水盐度小于24.69‰时,海水最大密度温度高于海水冰点,所以其结冰过程与纯水
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图7-4 海水的冰点与最大密度的温度随盐度的变化
相同,即海水结冰从海面开始,结冰速度较快;
4)当海水盐度大于24.69‰时,海水可以从任
何一个层次先开始结冰,且结冰速度较缓慢。由于
大洋中海水的平均盐度为35‰,冰点为- 1.9℃,
因此深海中不易结冰,即使能够结冰的海域,结冰
速度也较慢。
由上述可见,海水结冰除了要有持续的结冰
温度之外,还取决于表层海水的盐度、盐度的垂直
梯度和海水的深度。在持续降温的条件下,海冰首
先在海岸附近、浅水区域或盐度较低的海区(如河
流的出海口)形成。
二、海冰的种类及特征
1.按冰的运动状态可分为固定冰和流冰。
固定冰(F ast Ice)是指附着于海岸、海底、河岸、河底而不流动的冰,其宽度可从海岸向外
延伸几米至数百米,但一般终止于25m 等深线处。
流冰(D rift Ice)又称流冰群,它由各种形状各种大小的冰块组成,随风、流漂移。
2.按冰的生成源地可分为海冰、河冰和陆冰。
3.冰山 冰山(Iceberg)是从冰川分离下来的、高出海面5m 以上的各种形状的巨大冰块,
属陆冰范畴。冰山可以是漂浮的,也可以是搁浅的。冰山主要分为不规则的峰形冰山和规则的
平顶(桌状)冰山。峰形冰山多呈金字塔形,最高达149m ,通常其高度大于宽度,具有陡峭的坡
度,易倾倒或翻转。由于海冰的密度一般为0.86～0.92g·cm - 3,海水的密度为1.028g·m - 3,
因此冰山水上露出部分的体积只占整个冰山体积的1/ 9～ 1/ 10;而通常形状比较规则的冰山
(如平顶冰山)水上与水下部分的高度比约为1/ 7～1/ 5。冰山的水下部分有时会伸展得很远,
像暗礁或浅滩一样不易被船舶发现,对航行安全构成巨大威胁,所以船舶遇到冰山时,要与它
保持足够的距离通过。另外,冰山若受暖海水的溶解作用,腰部会逐渐变细,最后可能会突然翻
倒下来激起巨浪,给附近航行的船舶带来危险。
三、海冰的漂移规律与船舶临近冰区的征兆
1.海冰的漂移规律
影响海冰漂移的主要因素是风和流。在无风的海域,浮冰和冰山随海流漂移,其漂移速度
和方向与海流矢量一致。在无流的海域,其漂移速度大约是风速的1/ 50,其漂移方向:在北半
球,偏于风的去向之右约28°;在南半球,偏于风的去向之左约28°,实际上,冰的漂移运动是风
和流引起的漂移运动的合运动。
2.船舶临近冰区的征兆
1)海水温度急剧降低时,表明前方可能有海冰存在,但要排除是强寒流的影响。
2)出现小块浮冰,有时可听到冰块互相撞击的响声。
3)在流冰的边缘处经常出现浓雾屏带。
4)望见远处海面反射出的光芒,可断定该方向必有海冰存在。
5)在大风浪中航行,突然波浪减弱,或突然海面变得平静,表明其上风有冰域存在。
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6)听到海浪在冰中的冲击声或海冰因风浪挤压发出碎裂的声音,或冰山的融碎声、倒塌
声。
7)在空阔的海面上听到本船汽笛的回声,表明有矗立的冰山存在。
8)远处有冰山,往往在水天线上有海市蜃楼出现。
总之,在高纬度航行的船舶,一方面要注意雷达回波、接收冰况图及有关部门发布的冰情
报告及警报,及时掌握冰情;另一方面要加强望,注意有无临近冰区的征兆,综合分析,谨慎航
行。
四、船体积冰
当气温较低,海上风较强时,波浪的飞沫在空气中变成过冷水滴,一碰到船体时便发生冻
结,形成船体积冰。结冰情况船头比船尾严重,上风舷比下风舷严重。船体积冰能切断天线,阻
隔通讯,稳性变差,造成纵倾或横倾,严重时会突然发生倾覆。所以,必须结合考虑天气和海况
来选择航区以避开积冰海域;或者当船已处于积冰区内时,应及时采取必要措施,如铲除积冰,
经常改变航向或者减速,设法驶往开阔的洋面或较暖的洋面等等。 | 
