海洋鋒

簡介在鋒帶附近具有強烈的水平輻合（輻散）和垂直運動，因而是不穩定的，其中存在著逐漸變性的過程和各種尺度的彎曲。對海洋鋒的成因及效應的科學研究工作，始於19世紀中期，美國海洋學家M.F.莫里，在1858年曾把鋒描述為一種奇異的海洋現象。1938年，宇田道隆在不同流系交匯處，即親潮和黑潮交接地方，用水聽器清楚地聽到了水下的噪音。1959年，他對鋒的概況和物理學特徵進行系統總結，並描述了日本沿海所觀測到的生物現象。從那以後，海洋鋒面引起人們的注意。隨著尋找海洋資源和軍事上的需要，海洋鋒面的研究得到迅速發展，並且逐漸形成為海洋科學中的一個分支。對鋒帶的物理、化學、生物和光學等方面的性質進行研究，就是海洋鋒學 — 鋒帶科學的基本內容。

類型海洋鋒的規模小至幾分之一米，大至 104公里，存在於海洋的表層、中層和近底層，一般可分為以下6類： ① 行星尺度鋒。通常與大洋表層埃克曼輸送（見埃克曼漂流）的輻合區有關，它們與全球氣候帶的劃分和大氣環流有密切的關係。如大西洋中的亞熱帶輻合鋒、南極鋒和南極輻合鋒，太平洋中的赤道無風帶鹽度鋒、亞熱帶鋒和亞北極鋒，都屬於這種類型。此外，有證據表明，南極鋒的分佈與南大洋的海底地形有一定的聯繫。② 強西邊界流的邊緣鋒。由於熱帶的高溫高鹽水向高緯度侵入而形成一個斜壓性很強的鋒面（如黑潮、灣流），隨著流軸的彎曲及其季節變化，經常導致鋒面層次的變化和位置的南北擺動。③ 陸架坡折鋒。位於大陸架沿岸水和高密度的陸坡水之間的過渡帶，這種鋒的延伸方向與陸架邊緣平行。在中大西洋灣內和新斯科舍近海發現過此類鋒。④ 上升流鋒。基本上屬於傾斜的密度躍層，並出現於海面的現象，通常在沿岸上升流區形成。它們是由於沿岸風應力有關的表層埃克曼離岸輸送的結果。在美國、秘魯、西北非的西海岸等海區，存在這種類型的海洋鋒。⑤ 羽狀鋒。出現於江河徑流，如亞馬孫河、哥倫比亞河、哈德孫河、長江、黃河等流入沿岸水域的邊界處。鋒生的驅動機制是較輕的水在海面堆積併產生傾斜的界面從而產生壓強梯度，和被分隔的羽狀的下伏周圍水體，在反方向上發生界面傾斜所產生的水平壓強梯度共同引起的，只有這兩種水體的輻合，才使這種鋒能夠持久存在。⑥ 淺海鋒。出現於淺海、河口、島嶼周圍、海角和淺灘處，常位於風潮混合的近岸淺水域與層化而較深的外海水域的交界處，或者與岬角、海灘附近的潮流有關。岬角附近鋒面時間尺度小，可以在一個潮汐周期內完成其發生和消失的全過程，其長度尺度一般也不超過一個潮程。

特性海洋鋒的持續時間為數小時至數月。平行於鋒的流分量，在垂直於鋒的方向上常有強烈的水平切變。對大尺度鋒來說，這種切變可能處於地轉平衡狀態。但是，淺海小尺度鋒附近的流，受局地加速度應力和邊界摩擦力的影響要比科里奧利力強得多。重要的物理驅動力是那些與海-氣交換有關的力，其中包括行星式與局地風應力、熱量(海面的增熱與冷卻)、水（蒸發與降水）的季節性和行星式的垂直輸送。其他的一些過程，其中包括河流的淡水輸入，潮流與表層地轉流的匯合和切變，因海底地形與粗糙度引起的湍流混合，因內波與內潮切變所引起的混合和因彎曲引起的離心效應等，也是海洋鋒生成的驅動力。地球的旋轉，可顯著地影響大鋒帶的運動過程，而小尺度鋒似乎僅受非線性慣性效應和摩擦效應所控制。

影響與航海和漁業等的關係 海洋鋒的重要性是，單側或雙側的海面輻合，能十分有效地聚集浮遊碎屑及其他顆粒物質。已測得輻合帶中重金屬的濃度，比污染的沿岸水域中本底濃度大2～3個數量級。油膜常常排列在海面輻合帶上。持久的鋒帶位置，對承擔海上搜尋和拯救的機構可能有重要意義。因為小船、游泳者和死屍很容易被帶到輻合帶中去。海洋鋒區中的海霧，在一定條件下對航海是有害的。為了制定最大魚獲量的捕撈計劃，必須有海洋鋒位置的詳細資料，因為那裡總是高生產力區。在鋒帶附近的特定水團中，常有浮游植物大量繁殖，從而為浮游生物和動物提供豐富的餌料。大陸架上的魚類活動規律，可能與海洋鋒的時空尺度有關。生物學家要考慮到以鋒帶作為主要特徵的生態模式。探測水生學家通過實地觀測和理論研究，證實了外海洋鋒確實起著聲學透鏡的作用，故由調查船得到的聲散射的資料，可能成為調查和研究海洋鋒的有力工具之一。由於海洋鋒的瞬時演變和涉及多種尺度，不能依賴單一的實驗手段，必須包括多艘船、拖曳系統、飛機、錨泊系統和潛艇的聯合調查，不斷改進觀測儀器和技術，並且要求物理學家與生物學家密切配合。G.J.羅登於1976年指出，關於近代海洋鋒的一切進展，在很大程度上是由於輻射傳遞理論和衛星圖象發展的結果。衛星的方法，其中包括用解析度極高的紅外輻射儀（空間解析度與溫度解析度分別為0.5公里和0.5°C）探測海面溫度差，以及用能夠探測鋒帶海況不連續性現象的光學儀器。因此，衛星和常規手段的聯合觀測，對海洋鋒的研究，特別對以海洋鋒為普遍特徵的河口區的研究是非常有用的。