用某一位溫和鹽度的組合定義水型的水,了解它存在的地點及具有的體積,這是最基本的的問題。倘若并不要求了解某一水型的水存在的部位(還還包括不需要討論其深度)的話,那么就可把體積表示在tーS圖上。例如,把t-S圖以位溫每2C、鹽度每1‰劃分成許多小網(wǎng)格,對全世界海洋,求出每個小格中,即,(具有代表該方格位溫和鹽度的)海水的體積,把其數(shù)值填寫在所代表的小網(wǎng)格之中。若不用數(shù)字來表示其體積,而用與體積成比例的長度線段來代替,畫在所代表的小網(wǎng)格中,那就更能使人觀之,一目了然。這種在t-S圖上表示不同特性的海水體積的方法,最早是由蒙哥馬利(R.B.Montgomery,1958)及及其協(xié)作者科克倫(J.D.cochrane,1958)、波拉克(M.J.Pollak,1958)搞成的。第1.2圖即為一例。以橫坐標(biāo)為位溫、縱坐標(biāo)為鹽度,各網(wǎng)格(以下稱網(wǎng)格為組)內(nèi)用斜體字寫的數(shù)字表示具有這個特性范圍的水的體積,以104立方公里為單位來表示。圖中用粗實線和細(xì)實線圈起來的區(qū)域,是各占全世界海洋水總體積積(137×107立方公里)的75%和99%的范圍。例如,粗實線把占全部海洋水總體積至少75%的最小面積(在t-S圖上)圈閉起來。圖下邊和右邊的數(shù)字是把各組體積各自縱、橫加和的結(jié)果,所以下邊的各數(shù)字只給出不同位溫(與鹽度無關(guān))、右邊的各數(shù)字只給出不同鹽度(與位溫?zé)o關(guān))的體積分布。傾斜的曲線群是等位比容偏差(δ')線,圖左邊的數(shù)字表示不同位比容偏差(每相差100厘升/噸)的體積分布。
從該圖可清楚地看到,容納在位溫為0°C-6C、鹽度為34-35‰(δ'0厘升/噸-130厘升/噸)三組之中的海水體積就占了全部海洋水體積的75%。足見全部海洋水的大部分是何等的均勻?。◇w積分布的第一最頻值出現(xiàn)在1°C,34.5‰,44厘升/噸。在13°C,38.5‰,-85厘升/噸出現(xiàn)的是第二最頻值,它表示地中海海水。在27°C,35.5‰,500厘升/噸為不怎么清晰的第三最頻值,主要由太平洋的水構(gòu)成的。9°C,22.5‰,1050厘升/噸的第四最頻值表示黑海海水。此外,紅海深層水有著
極為均勻的特性,可作為第五最頻值,而出現(xiàn)在21.75°C,40.6‰,-42厘升/噸。
上述的圖是粗略地以位溫2°C×鹽度1‰為不同組的海水體積分布,若是分組再細(xì)一些,如圖1.3取0.5°CX0.1‰分組來表示低于10℃的冷海水(位溫在10℃以下的海水占全部海洋水的92%)的體積分布。在該圖中,粗實線圈定著占全部海洋水體積50%的范圍,而細(xì)實線圈定著75%的范圍。值得注意的是在1-2°C,34.6-34.8‰的四組中(中心的δ'為32厘升/噸)出類拔萃地存在著大量海水,幾乎達到全部海洋水總體積的30%,這些水的的大部分存在于印度洋和太平洋的深層(在大西洋僅存在少量的具有這種特性的水)。已如前述,這種具有均勻地膨脹了的體積特性的印度洋、太平洋深層水一起被稱之為深層普遍水。
在靠近占全海洋水體積50%邊界線(即粗線圈定范圍)低溫一側(cè)的端線處,被稱之為南極底層水的水,可見諸于-1°C到+0.5°C,34.6-34.7‰的各組。其最冷部分有代表性的特性量是-0.9°C,34.67‰,21厘升/噸。南極極底層水?dāng)U展到南極周圍海域和大西洋底層,因為該南極底層水比處在其上面的深層水更冷,而且有低鹽度這一特性量的差異,所以特別命名為底層水,與深層水相區(qū)別。從這個意義上來說,太平洋的大部分地區(qū)并不存在這種底層水,而是以深層水(深層普遍水)直達海底。
此外,在50%邊界線之內(nèi),在高溫、高鹽度一側(cè)的頂端處,是北大西洋深層水,有代表性的特性量是2.25°C,34.95‰,18厘升/噸,該水縱橫南北大西洋廣闊范圍,存在于1.5公里深度以下的深層。
在75%邊界線內(nèi)有4.25°C,34.55‰,67厘升/噸看來是屬于低頻出現(xiàn)的水,它存在于南北回歸線之間,700-1100米層處,我們稱之為赤道中層水。這在太平洋尤為顯著盛行。而在75%邊界以內(nèi)低溫高鹽度一側(cè)孤立的部分,具有-1°C,34.95‰,0厘升/噸隨特性量的水,則構(gòu)成著北極海、格陵蘭及挪威海的深層水。
最后以這種不同特性量海水頻度分布的統(tǒng)計資料來計算三大洋以及全世界海水的位溫、鹽度、位比容偏差的平均值,得到第1.1表。平均而言,大西洋的水最暖和,其鹽度高、水亦重,而太平洋洋的水最冷,其鹽度低而輕1)。
表1.1 三大洋和全世界海洋的平均特性量
(據(jù)Montgomery,1958)
位溫(°C) | 鹽分(‰) | 位比容偏差(厘升/噸) | |
太平洋 印度洋 大西洋 世界 |
3.36 3.72 3.73 3.52 |
34.62 34.76 34.90 34.72 |
62 56 45 56 |
1)當(dāng)然,對于各大洋來說,相對于平均位溫和平均鹽度的位比容偏差比平均位比容偏差約小10厘升/噸。臂如,世界海洋的平均位溫值為3.52°C,鹽度平均值為34.72‰,相對于這兩個數(shù)值的位比容偏差是47厘升/噸它比位比容偏差的平均值56厘升/噸要小9厘升/噸。為什么要小呢?這是由于在t~s圖上(圖1.1)δ'=一定值時的曲線,嚴(yán)格說并不成直線,而是彎曲著的。前面那個值是假若把全世界的海水絕熱地攪拌得完全均勻時,海水的密度可能具有的位比容偏差,這時算得的全世界平均海面就要比現(xiàn)在降低0.4米。