海洋上升洋流的作用余意义

海洋上升洋流的作用与意义

上升流是指海水缓缓上升的现象，其速度大小为10-5~10-2公分／秒。以10-3公分／秒计，一天才不过上升一公尺左右而已，不过速度虽小，却是一种很重要的现象，因为它会把二、三百公尺深的次层海水带到表面来。次层海水所产生的营养盐并不一定比表层多，但是因为被消耗掉的较少，所以含有较丰富的营养盐，这些高养分的海水带来大量的浮游生物，然后引来鱼群，造成良好的渔场。事实上，世界产鱼较多的地方大部分都是在上升流显著的区域，一、二十年来，世界各先进国家都花了许多人力、物力，研究其附近海域的上升流现象，期能增进对上升流的了解，以增加渔获量。近十年来，台大海洋研究所等学术机构陆续有人研究台湾附近海域的上升流，也已获得相当的成果。

早在1604年，就有人注意到秘鲁沿海的异常冷水，当地人民还把酒瓶捆好投入海水中冰冷，人们又陆续在美国加州等地的沿海也发现异常的冷海水。但是直到1844年，才有人第一次解释了这些较冷的

海水是由上升流带上来的，之后才有许多海洋科学家研究造成上升流的原因以及上升流所产生的影响。

上升流的成因

一般而言，上升流是表面海水发散的结果。世界海洋中发现上升流的区域很多，以太平洋为例，发现上升流的区域几乎占整个海洋面积的三分之一（见图一），而造成上升流的原因很多，主要有下列数种： 风力

在北半球的海岸，当风沿岸平行而吹，吾人面对风向、而岸在吾人左方时，则由于地球自转，表层海水被吹送离岸而去，次层海水升上来补充，而产生上升流（见图二）。北美、南美以及南非等处西海岸所发现的上升流，就是这种风力造成的，其中最著名而又被研究最多的是北美洲的太平洋海岸，由北纬46°至25°，尤其在加州沿海那段，每年三月开始西北风沿岸吹时，上升流的现象就逐渐显著，到七、八月夏季时达最盛，到了冬季，西北风不再吹送，上升流也没了。事实上，很多大洋的东边常可发现上升流的现象，其中大部分都是靠风力造成的。

地形

海底地形的变化往往造成洋流方向的改变，如果此种改变在北半球引致逆时针方向的涡漩（在南半球则为顺时针方向转），则易造成上升流。好比说，洋流在海洋中遇到海底较隆起的海山，就容易发生这种现象。台湾东南海域上升流的成因之一，便是因为黑潮流经此处受地形影响而造成的。 冷、暖水团相遇处

在冷、暖水团相遇的地方，一般而言，冷水团较重，暖水团较轻，结果引致冷水团下沈，暖水团上升，而造成上升流。日本东部海域的上升流，就是由南而来的黑潮暖水团与由北而来的亲潮冷水团相遇造成的现象，这地方的上升流带上来大量的营养盐，引来大量的鱼群，而成为世界五大渔场之一。

上升流的分类

上升流可依其发生的区域，分为三类： 沿岸上升流

沿岸的上升流多由于风力，以及洋流和海岸地形或海底地形的作用产生的，海水由一、二百公尺深的地方升上来，流速一般为5 ×10

-3

公分／秒左右，而且多在近岸100公里内发生。因为它就在沿海发生，其所造成的良好渔场，渔民捕捞较易，所以较具经济价值。 外海上升流

远离海岸的外海中所产生的上升流，可能是由风力造成的表面海水的发散结果，也可能是洋流流经海底较为隆起的地形而造成的，也可能是冷、暖水团相遇所引起的。一般的范围相当广，上升流速约为0.5~5 ×10-4公分／秒。 赤道上升流

这也是属于外海上升流的一种，是相当特殊的一种。由于地球自转的缘故，风稳定而连续地吹在北半球的海面上，会使海水往右漂移，在南半球则往左漂移，赤道刚好是左右方向转变的地方，海面长年久吹东风，很容易在赤道附近造成表面海水的发散，而引起上升流。在表层60公尺的海水，其上升流速平均可达2 ×10-2公分／秒左右。

上升流的影响

上升流在很多方面都会造成影响，其中较重要而又显著的有下列几种： 温度

上升流既然是海水垂直上升的运动，自然会把次层温度较低的海水带上来，所以有上升流的地方，表面海水的温度会较附近海水为低，一般是低2、3℃，但也可达7、8℃。事实上，由于上升流的速度极为缓慢，直到目前仍无仪器可直接测量其速度，而这种上升流区域常有的反常冷水，就成了判断上升流存在与否的指标之一。海中鱼类属于冷血动物，对于海水温度的变化非常敏感，不论为了某种原因，如果上升流的进行受了干扰而突然停止，则对海中生物而言是个很大的灾难。秘鲁海岸原有秘鲁冷洋流经过，又有上升流的现象；1925年初，秘鲁冷洋流突然消失，而有其它暖流流入，海水温度突升7℃左右，这种现象在某些海岸连续达两个月之久，结果造成了海中生物的大量死亡。也就是因为上升流会带上来较冷的海水，所以美国旧金山海岸的表面海水一年中的最高温，须等九月份上升流停止了以后才能量得，而不是在七、八月盛夏的时候。 溶氧量

表面海水的溶氧量一般都近饱和，随深度而递减，到中层海水而达最小。上升流带上来的次层海水含氧较少，所以上升流存在的区域，其表面海水的溶氧量自然较少些。以秘鲁洋流地区的上升流而言，其表面海水的溶氧量仅为饱和时的65％而已，这对海洋生物没什么影响，但是我们可以利用这个特性为辨识上升流的指标。不过要注意的是，受污染的海域溶氧量也会变低，所以发现表面海水溶氧量较低的区域，千万别立刻断言有上升流了。 营养盐

此处所指营养盐主要是磷酸盐，其含量在表面海水较少，然后随水深而渐增至1000公尺左右。所以发生上升流的区域，其表层海水含较丰富的营养盐，这些丰富的营养盐带来大量的浮游生物，最后引来了大量的鱼群，世界上主要的大渔场都是在上升流的区域，就是因为这个缘故。所以在美国西部沿海，春、夏上升流旺盛时，产鱼极丰，秋、冬上升流没了，渔产则遽减。 气候

沿岸上升流带上来的冷海水，令海面空气变冷，而影响了当地的气候。海风吹经上升流的区域，遇冷而将空气中过多的水分凝结成小水

滴，所以上升流区域的海面常雾气朦胧，如果它靠近陆地的话，往往造成陆上多雾的天气。美国旧金山市春、夏多雾，就是这个原因；伦敦是最有名的雾都，也是因为它附近海域是有名的、广大的上升流区域。靠近上升流区域的陆地，因久吹这种湿气重、含盐分多的海风，植物不易生长，建筑物也较易受侵蚀，所以沿岸上升流往往造成海、陆的强烈对比，海中渔产极丰，而陆上则相当贫瘠，秘鲁海岸就是最好的例子。

台湾附近海域的上升流

台湾附近海域发现上升流现象的地方，主要有三处： 澎湖群岛南方

台湾海峡的海流在冬天的时候，沿台湾西岸北上的黑潮支流（暖流）与东北季风吹送而下的冷流相遇于澎湖群岛的南方（见图三），冷、暖水团相遇于是造成了上升流。在夏天，整个台湾海峡的洋流全向北，所以没有上升流的现象，因此，澎湖群岛南方的上升流现象只发生在冬季。一般沿岸上升流的区域都是把一、二百公尺的营养盐带至海表面而滋养了渔场，但澎湖群岛南方的海深只有七、八十公尺左右，有

些地方才只有三、四十公尺而已，这种深度的海水到底能带上来多少营养盐，尚待进一步的证实。乌鱼每年在冬至前后都会到这附近海域回游，由于此种季节性的巧合，实有必要进一步详细研究此处的上升流现象，主要是研究此处上升流与乌鱼停留时间长短的关系，以期能更了解乌鱼回游的特性。 台湾东南沿海附近

东南沿海附近的上升流现象，是台湾附近海域中最明显的地方。最初引起研究兴趣是由于1966年7月20日，双子座人造卫星拍得的照片显示此处有上升流的迹象，近十年来，前后有中、美、日等国的海洋学家多人研究这地方的上升流。

造成此处上升流的主因首推地形的影响，台湾东部海岸相当陡峻，离岸十多公里处，水深已达1000公尺以上，而台东外海的绿岛附近海底有一500公尺深的隆起部分（见图四），宽约一百公里而深及七、八百公尺的黑潮流经此处，地形的效应造成了这地方的上升流现象。黑潮本身是属于地衡洋流的一种，在北半球的地衡洋流由于地球自转的缘故，洋流的左方自然会产生上升流，因此加强了此处上升流的气势；此外，夏季吹的西南风以及近岸的向南反流，也被认为是上升流

的成因。台湾东南沿海的表层海水已证实含有较丰富的营养盐，而且海洋生物学家也都深信此处渔场颇具更进一步开发的价值。 台湾东北海域

台湾东北海域存在的冷水团多年前已被注意，直到最近一、二年，收集了更多的水文资料，方较肯定地推断此处上升流的存在。造成此处上升流的原因主要有二，第一是由于地形的影响，黑潮沿台湾东岸北行，东北海域附近的海底地形陡升，而在三貂角附近，海底地形较为隆起（见图五），黑潮流经此处自然容易产生上升流；其次，黑潮带来的海水温度较高，遇上当地或由北方南下较冷的海水，也就容易引起上升流的现象了。此外，此处位于黑潮地衡洋流之左方，而且黑潮经三貂角以后离台湾而去在东北方产生的逆时针涡漩，在在都有利于上升流之产生；此处表层海水也已被证实含较丰富的营养盐，这当然也是由上升流带上来的。

结语

当然，要全盘明了上升流的过程及其与其它现象的关系绝非易事，但是由于测量仪器的进步，以及数理统计和计算机的进一步应用，都

可增进我们的了解。研究上升流的重要性，除了因为它与渔产量的密切关系外，还直接与环境保护有关，好比说，近年来世界各国相继建立核能电厂，建核能电厂最理想的地方是在邻近海域有上升流的海边，因为核能电厂运转时产生相当多的热量，使机器的温度升高，这需要大量的海水冷却，而上升流带上来的冷海水有较佳的冷却效果。而那些用过的原子废料在陆地上储存约十年后，将被丢弃于大海中，如不幸刚好丢到上升流很强的区域，则被污染而含有放射性的海水又被带上海表面，将直接影响了鱼类，人类吃了这些遭放射性污染的鱼类，安能不受危害？其它如在沿海丢弃垃圾及工厂废水，也都需要研究沿岸的流况，这当然包括可能的上升流现象。

次层海水含有较丰富的营养盐，如果没有上升流的自然力量把它带上来，人们也要设法用人工的力量把它引上来。美国德州大学就直接用水管把沿岸之次层海水抽上来，利用其丰富的营养盐养殖鱼类，效果很好。台大海洋研究所也在台湾最南端的南湾海域进行人工上升流的实验，在海底放下特别设计的器材，当洋流经过时利用流体的特性，引致海水上升的力量而产生上升流。如果证实在南湾人工上升流为可行，则其效果是多方面的，一方面可增加海表面的营养盐以增加渔产

量；另一方面在海底放置的器材也可当做人工鱼礁，引来鱼群在此生存、繁殖；再一方面设立在南湾的核能三厂可用这些升上来的冷海水增加冷却效果，最后还可利用这些低温海水与核三厂排出之热水的温差能量，研究温差发电的可行性。

综合而言，陆地上的资源有限，发展也有限，而海洋面积占地球表面的了71％，开发海洋的资源愈来愈重要。要开发海洋，必先具备海洋的知识，不论是洋流、波浪、潮汐、气象或上升流等，都是很重要的。上升流只是其中较具经济价值的一种，而且它牵涉很多方面的发展，极具研究的价值。

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