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溫鹽環流 與 海洋深層水 ～ 全球海洋運輸帶

溫鹽環流 與 海洋深層水 ～ 全球海洋運輸帶. 國立大里高中 林士超. 洋流. 風吹流 (wind-driven current) ： 風吹水流即成風吹流，此為海洋上層的主要海流。 current 指較小尺度的運動， circulation 指較大尺度的運動 溫鹽環流 (thermohaline circulation) ： 因海水密度分佈不均，產生壓力梯度，形成的海流 海水密度主要是受溫度、鹽度的影響，而溫鹽變化最大即是赤道－極地 故溫鹽流主要是經向流。. 三大洋主要的環流系統.

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溫鹽環流 與 海洋深層水 ～ 全球海洋運輸帶

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Presentation Transcript

  1. 溫鹽環流與海洋深層水～全球海洋運輸帶 國立大里高中 林士超

  2. 洋流 • 風吹流(wind-driven current) ：風吹水流即成風吹流，此為海洋上層的主要海流。current 指較小尺度的運動，circulation指較大尺度的運動 • 溫鹽環流(thermohaline circulation) ：因海水密度分佈不均，產生壓力梯度，形成的海流 • 海水密度主要是受溫度、鹽度的影響，而溫鹽變化最大即是赤道－極地 • 故溫鹽流主要是經向流。

  3. 三大洋主要的環流系統 摘自Stowe, K. (1995) "Exploring Ocean Science", 2th ed.

  4. South Atlantic (45S 50W) • temperature (blue), salinity (green) and relative density (red) • Units: Temperature, degrees C; Salinity, p.s.u.; Density, kg m-3 http://www.soes.soton.ac.uk/teaching/courses/oa631/hydro.html

  5. Section along 20oW http://www.soes.soton.ac.uk/teaching/courses/oa631/hydro.html

  6. 非 南美 紐澳

  7. 年平均風向風速 @南極

  8. Antarctic Circumpolar Current (also called the West Wind Drift) that flows around Antarctica (dark blue).

  9. 南極底層水 • Antarctic Bottom Water, AABW • 來源：南極的威德海(Weddell Sea)羅斯海(Ross Sea)水域。 • 為南極繞極水(Antarctic Circumpolar Water, AACP)以及附近大陸棚海水之混合體 • 冬季時，由於冷卻以及結冰作用，海水σ_t密度增至27.96以上，會沿著陸棚邊緣下沈直至深海海底 • 隨後再向北、向東擴展

  10. http://www.uib.no/People/ngfso/BIAC/

  11. AABW分佈 From Talley 1999

  12. 北大西洋深層水 • North Atlantic Deep Water, NADW • 北極海區冬季時亦理應生成類似的底層水，可是由於北極海為陸塊以及海檻所圍繞，所生成之底層水無法有效流出 • 不過，主要的表層海流均在格陵蘭南方匯集，迫使海水下沈 • 另方面，海流匯集發生混合增密現象(Caballing effect)，混合水密度增大更易下沈 • 這股水團稱為由北往南流，水量很大。

  13. NADW http://www.whoi.edu/oceanus/viewArticle.do?id=2335

  14. 大西洋水團分佈 摘自Stowe, K. (1995) "Exploring Ocean Science", 2th ed.

  15. 普通水 • Common Water, CW • NADW流過赤道後繼續向南流，與AACP相混合產 生一個新的水團普通水隨南極繞極流流動， • 從好望角附近流進印度洋，繞過澳洲與紐西蘭後流入太平洋，構成這兩大洋深層與底層水的主體 • AABW, AACP, NADW以及CW：各大洋停留在最深層及水量最大的深層水團。

  16. 東太平洋水團分佈 摘自Stowe, K. (1995) "Exploring Ocean Science", 2th ed.

  17. 全球溫鹽環流分佈 • NADW流量約為 20SV • 北太平洋的表層海流會送回大西洋，大約有8.5SV • 抵北大 西洋時此流之流量已增為18.5 SV • 太平洋有1.5 SV會經由白令海峽(Bering Strait)進入大西洋，0.1SV的水 會以水汽型態穿越巴拿馬地峽 1SV =106 m3/sec 摘自Thurman, H. V. (1993) "Essentials of Oceanography", 4th ed.

  18. 全球海洋深層環流系統 The proposed by Stommel and Arons (1960) http://geosci.uchicago.edu/~gidon/geosci245/thermohal/thermohaline.html

  19. 南一高一課本 NO3- (mM) PO43- (mM) O2 (mM) 營養鹽: Pac > Atl , 溶 氧: Atl > Pac

  20. 實測與模式 http://www.awi-bremerhaven.de/GEO/Flux/model.html

  21. 古氣候vs明天過後

  22. 溫鹽圖(T-S Diagram) • 鹽、溫度在物理上並無一定的關係，一固定鹽度可為任何溫度 • 但常於一大水域，其溫鹽組合頗固定。 • 為介紹水團或水種的工具

  23. CTD South Atlantic ocean http://www.windows.ucar.edu/

  24. 溫鹽圖(T-S diagram, T-S plots ) • 將在海洋中不同地點不同深度所量測的溫度、鹽度繪圖，即為溫鹽圖 • 15℃以上：　黑潮的鹽度＞南海的鹽度→黑潮：屬高溫高鹽的水團 • 5~30℃的溫度範圍內　黑潮的鹽度變化較南海大。

  25. 水團　water mass • 指一水體含有特定組合的物理、化學特性，常用以推論大型三維環流狀流 • 最常用以分辨水團的物理、化學特性溫度與鹽度 • 因為是守恒物質其變化皆因邊界之加入或去除作用 （不守恒物質：可因生物、化學作用而改變，　　如營養鹽、溶氧等） • 水團(Water Mass)：分佈為直線者 • 水型(Water Type)：分佈集中於點 • 離開源區後之水型即是水團。

  26. 溫鹽圖繪製 http://math.nyu.edu/caos_teaching/physical_oceanography/numerical_exercises/ts_plots/ts_plots.html

  27. T-S Diagram功能 • 水團的標定及追蹤 • 區間海域海水之組成及起源 • 海域海水之混合狀況 • 等等

  28. 功能一：水團的標定及追蹤 45oS in the Atlantic The numbers on the curve correspond to depth in metres. Also shown on the diagram are lines of constant st. The T--S characteristics AAIW 中層水 NADW 深層水 AABW 底層水 South Atlantic (45S 50W) http://www.soes.soton.ac.uk/teaching/courses/oa631/hydro.html

  29. 功能二：區間海域海水之組成及起源 From Tolmazin (1985).

  30. 功能三：海域海水之混合狀況（混合增密作用）功能三：海域海水之混合狀況（混合增密作用） • 將A與B以1:3之比例混合後，密度將比原先增大。 黑潮水 親潮水 Thurman, H. V. (1993) "Essentials of Oceanography", 4th ed.

  31. T-S plot of data collected at various latitudes in the western basins of the south Atlantic. Lines drawn through data from 5°N, showing possible mixing between water masses

  32. 功能四：海水成層穩定度的估算

  33. 海洋深層水 • 二十一世紀之藍金（Blue Gold） • 每年800億元新臺幣的產值 • 深層海洋水　？ • 功效　？ • 把關的單位　？

  34. 背後的真偽~30億控告 • 台鹽、統一、台肥海洋深層水 • 壹週刊台灣沿海有無溫鹽環流經過 ？神奇的療效 ？置入性行銷 ？

  35. 誤導深層海洋水功效的爭議 • 科學月刊 　11月號/2007 第455期 • 海洋大學李國添校長李校長：把東部的深層海水藉由「黑潮」試圖與溫鹽環流連接， • 暗示：抽到的水也是溫鹽環流的一部份 • 根據海洋大學教授10月初的演講：黑潮水根本沒靠近花蓮和台東所佈管的岸邊，而是在6至8公里外的綠島。（在經濟部96年度深層海水產業人才精英培訓課程）

  36. 深層海水 • 政府為了深層海水產業的發展，自民國95年起便委託學術機構及民間業者進行東部宜蘭、花蓮及台東的深層海水潛在場址調查 • 了解區域性的海底地形、水文及水質等特性 • 同時也對廠商所抽取的深層海水，進行定期水質檢測 • 相關數據都證實其確實具有低溫、高礦物質、富營養鹽、潔淨性等水質特性，適合發展深層海水多目標利用。 （顏志偉／工研院深層海水推動計畫主持人 ）

  37. New!! 抵制瓶裝水 • 不環保 價錢貴 品質不如自來水 • 耗費石油、污染環境 • 全世界瓶裝水第一大消費國美國墨西哥、中國、巴西次之 • 美國每年要：消耗掉40億加侖，塑膠包裝折合150萬桶石油，950億個空瓶子被填埋（現代化石） 　足以供10萬輛汽車行駛 • 每公升進口礦泉水耗費0.25公升石油

  38. 儘量少喝或不喝瓶裝水 隨身攜帶水杯，乾淨又健康 • 廢棄塑膠瓶不亂扔，合理回收和利用。從自己做起、從身邊做起 • 瓶裝水生產廠家，有責任加快創新儘快推出可再生、可循環使用包裝。

  39. R/V Atlantis: 1997, 3500 Ton, 60天, 47人(24/23) (Woods Hole Oceanographic Institution) 台灣新建一艘2700噸級的海洋研究船，已於2010年完工

  40. 第一艘海洋研究船 • 海功號（農委會水產試驗所，已除役） • 近廿年來的海洋研究主力： • 水試一號（農委會水產試驗所） • 海研一、二、三號（國科會） • 達觀號（海軍）

  41. 水試一號1800 ton , 12 人 • 海研一號800 ton 19人(9研/10操) • 海研二/三號:250 ton, 7人(4研/3操) http://ntuio.oc.ntu.edu.tw/instrument/ship.htm

  42. 財團法人國家實驗研究院二千七百總噸級海洋研究船財團法人國家實驗研究院二千七百總噸級海洋研究船 http://www.usddc.org.tw/rship/index.htm 研究員及技術員：30 / 18人

  43. 3000M ROV • 目前國內尚無 3000M ROV（Remotely Operated Vehicles）確有必要購置 • 國研院正在研發3000M 深海 ROV 何時能造成尚不可知。 • 現因經費不足，而 3000M 深海 ROV 非買不可， 暫時無力購買淺水 ROV 。 • 現面臨的最大問題：缺乏訓練有素的操作團隊興趣的青年學者能加入ROV

  44. 參考資料 • Regional Oceanography: an Introduction http://www.lei.furg.br/ocfis/mattom/regoc/ • Introduction to Physical Oceanographyhttp://oceanworld.tamu.edu/resources/ocng_textbook/contents.html • MIT: Open Course • http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Earth--Atmospheric--and-Planetary-Sciences/12-808Fall-2004/CourseHome/index.htm • 台大海研所王冑http://140.112.68.243/chap6/chap6.htm • http://oceanmotion.org/html/background/ocean-conveyor-belt.htm • http://sam.ucsd.edu/sio210/lect_2/lecture_2.html

  45. 溫鹽圖繪製 國立大里高中 林士超

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