「地理干货」看电影《后天》,快速掌握洋流与三圈环流知识

今天看了一部电影《后天》,讲述的是一个因全球变暖导致气候冷却,地球重回冰川时代的灾难故事。全球变暖,从字面意思来看就是全球的气温会升高,从而冰川会融化、海平面上升,无论如何都与冰川时代相距甚远。那么到底是什么导致了气候冷却呢?这就牵扯到冷暖流(洋流)、地球受热过程、冷暖锋及气团(降水、气压)、风暴潮与海啸、飓风(风)等。(文章很长,要耐心阅读哦(*^▽^*))

后天

首先,电影对这次气候变化给出了一个理论:暖流迁移中断理论(这个理论涉及知识很多,下文会逐一讲解,不要着急哦)。这个理论是说:“北大西洋暖流直接影响北半球的气候。来自太阳的热量到达赤道后,再由洋流传送到北方,但全球变暖正在融化极地的冰川,大量淡水涌入导致洋流盐度失衡,深底水的减少会使得洋流逐渐停下来,温暖的天气就消失了。”

洋流(你知道他们各自的名称吗?)

乍一看,这都是啥,稀里糊涂一大堆,其实只要掌握了关键的知识,就明白影片为啥会有这个理论了。

累觉不爱

既然是看通过电影学知识,那咱得先把电影介绍一下。

影片开头是主人公杰克在南极一个冰架进行考察,在经历了险些冰层断裂、研究样本丢失之后,在联合国全球气候变暖会议上发表了上文的理论,可惜因为太过匪夷所思而没有人相信。

接着影片就向我们展示了东京巨大的冰雹、加利福尼亚的飓风、候鸟迁徙、北大西洋出现气温骤降区域、纽约的龙卷风和风暴潮、北欧的直升机驾驶人员被瞬间冻住、各地开始飘雪 。没想到灾难来的如此之快,暴雪改变了全球气候,人类开始进入新冰川时代。(影片还有主人公千里寻子和主人公儿子与女友的感情线等暂表不提)

风暴潮

龙卷风

一、洋流

1、那么接下来我们就来讲一讲洋流究竟是啥?官方解释是:洋流也称海流或洋面流。是指海水沿着一定方向有规律的具有相对稳定速度的水平流动,是从一个海区水平或垂直地向另一个海区大规模的非周期性的运动,是海水的主要运动形式。

拉布拉多洋流实景

是不是有点懵,其实就是海水不是静止不动的,它会进行水平移动(从一个地方到另一个地方的横向移动)和垂直移动(从海底往海面移动)。

2、洋流的成因通俗来说①就是一片海域受到风力影响(通常指长期不变的风向,也就是盛行风),表层的海水进行水平移动(比如漂流瓶随海水进行移动就是直观的水平移动)的是风海流

②而因为不同海域海水温度和盐度的不同会使海水密度产生差异,从而引起海水水位的差异,一高一低的两片海域也会造成海水的流动,这样形成的洋流称为密度流

密度流

③还有一种因为一片海域的海水通过风力或密度差异等原因流走后,相邻海域的海水来补充,被称为补偿流。

3、接下来我们详细介绍一下洋流的分布

首先上图,来看一看全球洋流的名称及行动轨迹

世界洋流图

我们可以从图中清晰看到,自低纬度向高纬度流向的洋流是暖流,自高纬度向低纬度流向的洋流是寒流。而且洋流并非直上直下,而是成环绕状。

这是为什么呢?这就要从风、大洋的位置、海陆分布形态、地球自转产生的偏向力说起了。

首先看张图,我们再解释

风带、气压带与洋流

拓展:地转偏向力及三圈环流

说到地转偏向力,它的全称是地球自转偏向力,就是地球在进行自西向东的自转时,在地球表面进行水平移动的物体,比如风,会发生方向的改变。从下图中可以发现,在南半球,地转偏向力在运动方向的左边,而在北半球则相反,赤道方向不变。

地转偏向力演示图

三圈环流指的是太阳辐射对高低纬度的加热不均(即地球各纬度地区对太阳热量的吸收程度不一样)和地球自转偏向力影响所形成的环流圈,我们先上个图,看一下三圈环流究竟是什么。

它一共分为低纬环流、中纬环流和高纬环流。首先我们知道赤道是全球最热的一个温度带,因为气温高,气流膨胀上升,所以气压低,形成了赤道低气压带;而南北极所处的寒带是最冷的一个温度带,温度低,所以气压高,形成了极地高气压带。

按理来说,空气都是从高压流向低压,所以应该是赤道热空气上升到高空时冷却,气压变高;极地的空气因为温度低而下沉,流向赤道补充原本上升流走的空气;赤道上空的空气则去补充极地高空的空气。

但因为地转偏向力和两地距离太远的原因,赤道的空气只来得及到达中纬度(30°N或30°S左右)就停了,然后因为堆积太多空气(冷空气)从而下沉。使该地区地表气压较高,又因为该地区位于副热带,故形成副热带高气压带。从而形成了低纬环流(热空气所在地为低气压,空气会上升;冷空气会下沉,冷空气所在地为高气压)空气水平流动就会形成风,所以副热带高气压带到赤道低气压带的信风带是自东北向西南方向(北半球),自东南向西北(南半球)。

在地表,副热带高压地区的气压较高,因此气流向极地方向流动(虽然极地也是高气压,但因为两个高气压地里的远,所以他们之间的地域气压比这两个高压带要低)。

在极地地区,由于气温低,气流收缩下沉,气压高,气流向赤道方向流动。来自极地的气流和来自副热带的气流在60度附近相遇,形成了锋面(冷暖气团相遇,形成锋面),称作极锋(因为极地冷气团更为强劲,更为主动的向亚热带来的暖气团移动,所以是冷锋)。此地区气流被迫抬升,因此形成副极地低气压带。气流抬升后,在高空分流,向副热带以及极地流动,形成中纬环流和高纬环流。由此西风带和极地东风带的风向也就确定了。

接下来就可以愉快的说洋流啦!首先上对照图,边看图边解说。

当赤道流受信风带影响向西流动(赤道暖流在赤道,没有地转偏向力,只受风向影响),到了大洋西边缘时,被大陆挡住了去路,于是就开始沿着陆地向南或向北移动,接着在离开赤道之后受地转偏向力的影响下向右转或向左转,流向极地的方向。

在40°纬度左右,受西风带和地转偏向力的双重影响,使得洋流大幅度的改变成向东的方向,之后遇到大陆,于是又开始沿着陆地向南或向北移动,接着受极地东风带和地转偏向力的影响,洋流到大洋东岸附近后方向再次改变,流向赤道方向,形成了大循环。

接下来就说说暖流和寒流的区别和作用,这也涉及到电影后天的那个暖流迁徙理论,即为什么全球变暖最后导致地球重回冰川时代(是不是都忘记了本文的题目,看电影学地理)

①暖流(一般是从低纬流向高纬)对沿岸气候有增温增湿作用,寒流(一般是从高纬流向低纬)对对沿岸气候有降温减湿作用。

下雨

②寒暖流交汇的海区,海水受到扰动,可以将下层营养盐类带到表层,有利于鱼类大量繁殖,为鱼类提供诱饵;两种洋流还可以形成“水障”,阻碍鱼类活动,使得鱼鱼群集中,易于形成大规模渔场,如纽芬兰渔场和日本北海道渔场;有些海区受离岸风(风从陆地吹向海洋)影响,深层海水上涌把大量的营养物质带到表层,从而形成渔场,如秘鲁渔场。

③海轮顺洋流航行可以节约燃料,加快速度.暖寒流相遇,往往形成海雾,对海上航行不利。此外,洋流从北极地区携带冰山南下,给海上航运造成较大威胁。

④洋流还可以把近海的污染物质携带到其他海域,有利于污染的扩散,加快净化速度。但是,其他海域也可能因此受到污染,是污染范围更大。

最后,我们会有个疑问:为什么在有风力和地转偏向力的情况下,但因为全球变暖,冰川融化,大量淡水涌入海洋就会导致洋流不再移动了呢?又为什么在有太阳照耀的情况下,仅因为洋流问题就导致地球重回冰川时代呢?

一个地区的气候主要受洋流强度和方向的影响,北冰洋海冰加速融化,大量冷水流入大西洋和北太平洋,将大大改变这两个海洋的洋流。

不知道你们还记不记得上文说的洋流成因中的密度流(因盐度和温度不同,两片海域的海平面会发生倾斜,从而产生洋流)。

现在北大西洋的垂直环流系统是:表层水变冷,密度增大而下沉,驱动含营养盐类较丰富的底层水上升。如果北冰洋海冰全部融化,大量淡水流入北大西洋,就会在密度较大的北大西洋海水之上形成一个淡水层,水的下沉速度与含盐量和密度有关,盐分多密度大,水的下沉速度就快。

淡水比含有盐分的海水要轻而且密度也低,即使是冷水也不会沉得太深,所以在北大西洋中融化的冰水下沉速度急剧下降,大量淡水积聚在洋面上,导致从大西洋环流中分出的那股墨西哥湾暖流缺乏向北运动的动力、速度减慢,甚至最终会停止,这将使西北欧的气温大大降低。

在这种情况下,就算依旧有风海流,也是杯水车薪。

至于太阳虽然一切正常,但对于全球气候系统而言,热带接受的太阳辐射最多,热量富足,而极地则相反,太阳辐射少,热量缺乏。为保持整个系统的能量平衡,在低纬度与高纬度之间,必须存在南北方向的能量输送。温盐环流在整个气候系统中正是扮演着能量输送的重要角色。但因为洋流已经停止,其结果就是全球的热量平衡被打破,高纬度地区变得非常寒冷,进而影响全球气候逐渐变冷。

当然啦,电影后天里的灾害比较夸张,现实中地球不会突然就陷入寒冷。

下篇文章将继续讲述电影后天里的地理知识,下篇文见~

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