南極洲環流,其水量相當於世界所有河流總量的100倍,奔騰2萬公裡的水流,是世界上最大的水流。
我們觀察過世界地圖會發現,位於南美洲南端與南極洲北端之間的德雷克海峽,其形狀是東西向的喇叭口,就像是水流衝刷出來一樣。世界最大的水流——南極洲環流就流經這裡。
南極洲環流位於南緯35°~65°的區域中,其環繞南極洲自西向東流動,接駁了太平洋、大西洋以及印度洋盆地,並同時作為三者交流的主要通道,是地球南部海洋的主循環系統特徵。令溫暖的海水隔離南極洲,使南極大陸維持巨大的冰原。同時,它也是地球洋流系統中最大最強勁的洋流。當然南極洲環流的成因與地球的自傳有關,一般認為其它是西風漂流與地轉流合成的環流。
那麼,其他區域有環流形成嗎?
答案是有。比如,中部太平洋暖流、千島寒流,因為美洲大陸的阻擋,在太平洋內環繞流動;北大西洋暖流自西向東流動,受歐洲大陸阻擋後向北進入北冰洋,在北冰洋中形成環流。
為什麼說南極洲環流是世界上最大的水流呢?
南極洲環流,比相當於全球河流總流量80倍的墨西哥暖流更為強勁。其流量是世界上所有河流流量總和的百倍甚至更多,每秒流量高達1.3億立方米。南極洲環流甚至將地球南端的西風漂流帶包含在內,其總長超過兩萬公裡。不少水文地理學家曾建議將其作為單獨的大洋。位於南美洲南端與南極洲北端之間的德雷克海峽,地質學家認為就是南極洲環流巨大的水流量長期衝刷,對該地區板塊造成壓力,才形成現在的喇叭口形狀的德雷克海峽,地形就像潰堤後一樣,十分少見。
南極洲環流不止改變了海平面以上的陸地形狀,其對海平面以下的地形也有影響。通過雷達掃描環流經過的海底,我們可以發現海底有衝擊波狀結構,以及衝擊過後形成的堆積物。我們還發現,在大西洋南部中間區域,這股環流流速變慢,出現了一條因為海底地形影響出現的島嶼暗礁鏈。這些島嶼和暗礁大致在南喬治亞島和南桑威奇島東部,這些島嶼和暗礁當然也有緩衝的作用,減慢了南極洲環流的流速,使其對區域性生態環境和氣候的影響降低。
那麼,為什麼南極洲環流會有如此大的流量呢?
1、水流力量的平衡疑問
普遍認為南極洲環流有如此大的流量是因為,南冰洋西風帶強烈的風引致,而且此風更吹在開放的維度上。如果緯度上有陸地,風吹在密度低的表層水上很容易便會疊起來被大陸所阻礙。但南冰洋密度低的表層水的動量不能以以上方式取得平衡。
2、溫鹽環流理論
各種理論在不同層面提出了關於由風引起的南極洲環流動量平衡問題。風所推動的東向動量不斷增加,因為科裡奧利力而令水分子漂離地球的自轉軸(即向北行)。此向北流量被在主要山脊系統引起的向南、壓力推動的水流平衡了。部分理論把以上水流直接連繫在一起,意味著南冰洋水流引起顯著的密集深海上升水流,把密度高的深層水轉化成密度低的表層水,與及由原本向南的水流轉化成向北。以上理論把全球性溫鹽環流計算在南極洲環流的強度中,特別影響了北大西洋的性質。
3、彎流理論
另一方面,有如發生在海洋的大氣風暴的海洋渦流,或視為南極洲環流的大規模彎流可能直接把流量動量帶至水柱下。這是因為水流可以在槽造成一個純南向力,而在脊造成一個純北向力,兩者不需要任何密度的轉移。
4、南極洲環流的周期性波動
近期研究指出南極洲環流依時間而改變。以上發現的證據為南極繞極波,南極繞極波為一個影響大部分南半球氣候的周期性振動。另一證據為南極濤動,包含了南極風力及位置的轉變。南極濤動的趨勢被假設為因為南極洲環流在近二十年的水量增加。