海洋約占地球表面積的71%,既是生命的搖籃,也是人類文明的重要源泉。海洋惠澤萬物,同時也面臨氣候變化、水體污染、過度捕撈、生物多樣性喪失等多重挑戰。
海洋和大氣同屬流體介質,它們之間存在著復雜的相互作用,這種作用主要是通過海一氣界面的物質和能量的交換來實現的。海洋和大氣間的物質交換是多相的,既有液態的物質交換,又有氣態的和固態的物質交換。蒸發和降水是海一氣間水分交換的重要方式,海洋向大氣中輸送水汽,大氣中的水汽在適當的條件下凝結,又以降水的形式落到海洋。蒸發使海水濃縮,降水使海水稀釋。因而,海一氣間的水分交換能夠影響海水的溫度和鹽度,從而也影響到海水的密度。
注意:海一氣間還進行著多種氣體的交換,其中對氣候影響最大的是二氧化碳的交換。海水不僅可以吸收二氧化碳,還可以通過海洋中藻類植物的光合作用消耗二氧化碳。所以,海洋對于大氣中的二氧化碳濃度具有重要的調節作用,可減緩大氣中二氧化碳增加的速率。海洋和大氣間也進行著廣泛的固體物質的交換。陸源物質、火山物質和宇宙物質等通過大氣進入海洋,是海洋沉積物的重要來源;同時,海洋中的固體物質也會進入大氣,如海水泡沫在風的作用下進入大氣,泡沫中的鹽類物質也隨之進入。
在相互制約的大氣—海洋系統中,海洋主要通過向大氣輸送熱量來影響大氣運動;大氣主要通過向海洋提供動力,引起海水運動。大氣和海洋的熱量都來自太陽輻射,但是,海洋是大氣的主要熱源,海水反射率比較小,吸收的太陽短波輻射能較多,并且海面上空濕度一般較大,所以長波輻射損失也較小,因此海洋就有比較大的凈輻射收入。大氣給海洋提供動力。大氣環流及其所形成的行星風系使海水沿著一定的方向大規模地運動,形成洋流,引起海洋熱量的重新分配。熱帶氣旋可以加速海水的運動并可使海平面異常升高,嚴重時會造成災害。
風暴潮、海嘯、赤潮、海冰等都屬于海洋災害,其中尤以前兩種災害造成的危害最大。風暴潮指由強烈的大氣擾動,如強風和氣壓驟變,引起海面異常升高的現象。風暴潮發生時,若正趕上潮汐高潮,往往會使水位暴漲,釀成巨災。風暴潮一般分為由熱帶氣旋引起的風暴潮和由溫帶氣旋引起的風暴潮兩大類。前者多發生在夏秋季節,其來勢猛、速度快、強度大,伴有急劇的水位變化,破壞力強;后者多發生在冬春季節,其增水過程比較平緩,增水高度低于熱帶風暴潮,常在中緯度沿海地區出現。
風暴潮災害的輕重除了受氣旋本身、風暴潮與高潮(潮汐)重合等因素的影響以外,還取決于受災地區的地理位置、海岸形狀和海底地形、社會及經濟狀況。一般來說,處于海風正面襲擊、海岸呈喇叭口形狀且地勢平緩、人口密度大、經濟發達的地區,風暴潮災害較為嚴重。防御風暴潮的主要方法是發布準確的信息和警報,同時,要加強風暴潮災害和防治的宣傳,建設防潮設施等。中國建立了風暴潮監測和通信網絡,對風暴潮的預報工作正日臻完善。
海嘯是由海底地震、火山爆發或水下塌陷和滑坡等引起的巨浪(表現形式是海水陡漲,驟然形成向岸行進的“水墻”)。洋底地殼運動引發海底地震時,會向海洋釋放出巨大的能量,海水接受能量后便迅速以波動形式把它傳播出去。大部分海嘯是由地震引起的,稱為地震海嘯。大約80%—90%以上的海嘯都發生在太平洋,受海嘯災害最重的是日本、智利、秘魯等國家和地區。中國海嘯災害發生頻次不多,危害不重。應對海嘯的措施主要是預報和海岸設防。
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