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一个海洋深层水,各自表述:海洋深层水真的很深吗?

 

所以我说那个海洋深层水到底哪里“深”了?

其实我一直蛮好奇国内的“海洋深层水”为何选择定在“200 公尺”深度以下呢?因为就我对于海洋学的认识,所谓的“深层海水”在科学上虽没有特别精准的“几公尺以下可以算是深层水”这种操作型定义,但是在海洋学中提到深层海水时,大多是指“温盐环流”中的深层的海水。至于为什么会有“温盐环流”,在谈此名词前,先快速提一下我们怎么科学的区分“不同的海水”?又如何探讨海水流动?

墨西哥湾流的演变图,图/wikipedia commons。

关于洋流和水团

气象报导中常听到大陆冷气团、太平洋暖气团这些名词,这些气团代表的就是一大团性质接近的空气。而海水中的“水团”,也是类似观念,就是一个范围内温度、盐度等性质相近的水体,就会被归类为一个水团。而大致上不同水团密度都不会相同,在海中的情况是,两个密度不同的水团若相会,大的会往下沉,小的会往上浮,并不是那么容易可以均匀混合的,所以海中会有不同密度的海水上升下沉的情况,请先记着这点,我们先谈另一种海水流动。

而一般常说的“洋流”在现在国高中地科或地理课本中多少都有提及,我们常听到的湾流、黑潮这类的洋流,主要驱动力是来自于风吹带动,其来源包括行星风系、高低压分布等等,然后受到地形也会有影响,这些表层的洋流就成了大家在念书时经常要背诵的名词(所以应该大家都不太喜欢吧?)。

北大西洋洋流示意图,图/wikipedia commons。

表层海水流动时,性质也会有些改变,简单来说有河流注入、降雨量大时海水密度就会下降,而蒸发量大时密度则会上升,而蒸发量大不但会发生在热的地方,在变冷时也会,而且如果到更冷的地方,当水结冰后剩下的盐分会让海水的密度再更高,因而就成了容易下沉的“水团”了!

重点来了:温盐环流

上面提到那些下沉的海流,它的起点就在北大西洋的挪威附近,故又叫“北大西洋深层水”(North Atlantic Deep Water,英文缩写:NADW),到这边终于出现了“深层水”的专有名词了,大约在 2000-4000m 的深度(所以如果定 200m 找遍世界也这不到这水团的),而环流从北慢慢往南流到南极那边,性质又有点不一样了(密度又再高了一点),叫“南极底层水”(Antarctic Bottom Water, AABW),之后这团水往北走并且分叉,分别在印度洋和太平洋上升,然后再循表层的洋流运动,有些海水会再被洋流送回北大西洋,上述这段温盐环流遊记,至少是一千年起跳(约莫 1600 年)。

简化的北大西洋深层水流动循环图,蓝色的线表示海底的寒流,红色的线代表海面的暖流,图/wikipedia commons 。

早期似乎有些营利事业将深层水和上述 NADW 扯在一起(参考魔法泉水还是产业的海市蜃楼?-海洋深层水一文),但实际上前述温盐环流的主要部分可是没有经过台湾附近海域,真要抽那管子可能伸到公海都还抽不到啊(笑),所以后来好像也没再提这作为卖点了。

所以目前台湾采到的“海洋深层水”是怎么样的水?

至少,我可以确定台湾能采到的不是温盐环流中的“深层海水”,那么是有名的的“黑潮”吗?可能勉强有机会是,黑潮的主流宽约 170 公里,然后中心最大流速区距离陆地约 20-50 公里(Liang et al., 2003),所以算是擦边吧!黑潮的盐度最大处也差不多在 200 公尺深的地方,不过实际上采水的管线沿着海底到 600 多公尺处,管线长不到 5km,好像也不容易采到黑潮最核心、盐度最高部分的水体。而且黑潮的水温颇高,和等下要提的“低温安定”又有点违背,,所以也就谈到这吧。

另外附带一提,记得有听过海洋深层水(暂拿 600 多公尺来谈)有个“低温安定”的说法,为什么说它“安定”呢?或许是因为它的深度所在的温度已经超过“温跃层”了吧?所谓温跃层就温度变化很剧烈的地方,从下图海水的垂直深度变化可以发现表层和下层水的温度会突然有个变化很大区间,称为温跃层(thermocline),在台湾东部附近的确到了 500 公尺以下就是接近低温的直线了,但是营养盐类(这个等一下谈)最多的的地方却还是要到 1000 公尺深。

温跃层的示意图,图/by Welcome1To1The1Jungle @Wikipedia。

那“营养盐”是什么?吃了会头好壮壮吗?

其实我无法回答吃了是不是对身体真的好,这个留给其它领域专家。不过,营养盐一词,却是来自于海洋生物化学的作用,由于海洋生物需要磷、钙、矽、镁、钙、硫等元素,所以一般会把磷酸盐、硝酸盐、亚销酸盐、铵盐等成分称作“营养盐”,所以它的名字的营养之处跟人体并没有直接关联,或许可能有人会去研究它对人体是否有益,然而这些东西和所谓微量元素的一些重金属矿物质,我们在很多时候都可以接触到,如果要靠喝特别的水来补充,效率会比较好吗?(我也非营养专家,就暂持保留态度吧)

再偷偷说一件事,要说台湾附近营养盐多的海水位置,我想应该不在花东外海,而是在台湾海峡,只是它的深度就不可能达到 200 公尺了……另外还有涌升流带上来的营养盐也是很丰富(下图的东海 East China Sea 地区),深度当然也不到 200 公尺,所以我说那个 200 公尺画分的也还真“刚好”啊(笑)!但到底是为什么呢?还是要问定出这个深度的人了。

之所以写了这篇文章,并没有打算叫大家不要喝____的水,毕竟这东西也无害,大家喜欢喝就喝。纯粹是因为不是很喜欢过度的误用科学词彙,光以海洋深层水的定义而言,原本科学上并没有完全一样的名词,但也有类似的定义,而目前看起来国内像经济部给定的 200 公尺深的操作型定义和主流学界仍有落差,而过往的地科人们又太低调,不才小弟只好跳出来说一下定义正名一下,顺便提供大家对于水团、营养盐的相关知识。若科学上有什么需要补充处,也请不吝建议。

参考文献

  1. W.-D Liang, T.Y Tang, Y.J Yang, M.T Ko, W.-S Chuang, Upper-ocean currents around Taiwan, In Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, Volume 50, Issues 6–7, 2003, Pages 1085-1105.
  2. C.-T Chen, Distributions of nutrients in the East China Sea and the South China Sea Connection. Journal of Oceanography. 64., 2003, Pages 737-751.

延伸阅读

  1. 维基百科(英):温跃层
  2. 科学Online:全球海洋深层大循环 (The Global Ocean Conveyor)

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