中尺度旋涡理论

liangyue

                                       魔鬼三角
         在南海有片神秘莫测、令世人恐惧的海域。这片海域西起香港，东至台湾，南至菲律宾吕宋岛，面积约10 平方千米。自1979 年以来，不断出现航船失踪事件。令人百思不解的是，这些航船失踪后，竟未发现任何碎片、油迹或尸体。人们惊奇地发现，这片海域的位置，恰好与举世闻名的大西洋百慕大魔鬼三角的位置遥遥相对，于是，中国南海“魔鬼三角”的称谓不胫而走。近年来，随着海洋物理学的发展，科学家们在大洋中发现了中尺度旋涡。南海岛屿众多，沿岸流、南海暖流、南海环流以及黑潮的汇聚，都为旋涡的形成提供了条件。

中尺度旋涡
           20 世纪70 年代以来，人们利用先进技术对百慕大三角区进行了一系列大规模调查，发现该海域有许多旋涡，其半径20～40 千米，旋涡方向有顺（时针）有逆（时针），中心温度有冷有暖，中心海面有低有高，旋转速度从每秒几厘米至几十厘米，它们时隐时现，
出没无常，“寿命”可达几个月。这就是所谓的“中尺度旋涡”。当海洋中出现顺时针方向旋转的中尺度旋涡时，由于科氏力的作用，海水将从四周向中心辐聚，使旋涡中心海面高于四周，形成高出海面几百米的巨大的移动性“水山”。这种突如其来的巨大水山，能吞噬所有航船。

　　    地球星体结构中，海水作为星体结构中组织部分，大洋环流分布只是一种平均情况，所谓相对稳定的海流系统。实际上，海洋千变万化，海水组织部分时刻变化着。

　　经典的海平面大洋环流理论，较好地解释了大洋海平面表层海水变化的基本特点，组成各种海水在海平面运动范围内，海水运动速度较快，属于海洋海平面海水运动加速区；而在海平面海水运动中心，则海水运动速不超过1厘米/秒的海水运动缓慢区。70年代以来，海洋水文物理学方面一个引人注目的重大进展，就是发现海洋中存在着许多中尺度涡旋。这些中尺度涡旋不仅存在于海平面海水运动加速区两侧，而且在环流中部在海水运动速不超过1厘米/秒的海水运动缓慢区几千米的深海处，都有中尺度涡旋的踪迹。中尺度涡旋的发现，使经典的大洋漂流理论受到冲击。

　　中尺度涡旋是指海洋中直径约有100—300公里，寿命约为2—10个月的涡旋。它比肉眼可见的涡旋大得多，寿命也长久得多；但比一年四季都存在的海洋大环流又小得多，寿命也短得多，因此称之为中尺度涡旋。

　　中尺度涡旋非常类似于大气中的气旋和反气旋，所以也称为天气式海洋涡旋。按其自转方向和温度结构，可分为两种类型：一种是气旋式涡旋（在北半球为逆时针旋转），其中心海水自下向上运动，使海面升高，将下层冷水带到上层较暖的水中，使涡旋内部的水温比周围海水低，又称冷涡旋。另一种是反气旋式涡旅（在北半球为顺时针旋转），其中心海水自上向下运动，使海面下降，携带上层的暖水进入下层冷水中，涡旋内部水温比周围水温高，又称暖涡旋。

　　中尺度涡旋在世界各大洋中都有发现，但是，绝大部分发生在北大西洋海域，特别是所谓“魔鬼三角”的百慕大三角区一带就发现了4个涡旋。在墨西哥湾海区平均每年有5—8个涡旋。在太平洋西北部海域，从1957—1973年的17年间，发现157个反气旋式涡旋。

　　中尺度涡旋不但分布广，而且具有巨大能量。有人估算，它占有世界大洋动能的90％以上。如此巨大的能量是从哪里来的？海洋学家有种种解释，但目前还都不够成熟，有待于深入研究的难题。但是巨大能量所造成的景象是可观测到的。例如，在冷旋涡中心，有时水体能上升到几百米高，象一座急速旋转的海上大水山。巨大的能量能够产生强大的动力，涡旋自产生之时起就在不停地运动。

　　其运动可分为自转、平移和垂直运动3种方式。中尺度涡旋会完全改变其流经海区固有的运动，海流的方向变化多端，流速增大数倍至数十倍，并伴随有强烈的水体垂直运动。涡旋中心势能最大，随着远离中心的距离增加，势能逐渐减小，在涡旋边缘变为零。而涡旋动能的最大值不在它的中心，而是在水体旋转速度最大的区域，就是在涡旋中心与边缘之间的地方。这些运动的产生，必然引起海洋水文物理性质的强烈变化，并对海洋生物以及人类的海上活动产生巨大的影响。

      巨大凹面镜
         当海洋中出现逆时针方向旋转的中尺度涡时，海水将向四周辐射，使旋涡中心海面低于四周，形成一个巨大的凹面镜，将光线反射在主轴焦点上。一个半径为500千米的凹面镜，当太阳光入射角为60 ～70°时，其聚光点直径在1米左右，焦点处的温度可达几万摄氏度。不难设想，飞机一旦进入焦点附近上空，顷刻之间就会被烧成灰烬。凹面镜聚光需要光源，光源越强，聚光效果越好，焦点温度也越高。这就是为什么飞机失踪常发生在万里晴空、海平如镜、风力不大的时候，因为这些正是凹面镜反光、聚焦的良好条件。

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