北冰洋 Arctic Ocean
以北極為中心,廣佈有常年不化冰蓋的大洋。因主要位於北極地區,面積較小,又名北極海。
位於地球最北端,為亞洲、歐洲和北美洲所環抱。在亞洲與北美洲之間有白令海峽通太平洋,在歐洲與北美洲之間以冰島-法羅島海丘和威維爾-湯姆森海嶺與大西洋分界,有丹麥海峽及史密斯海峽與大西洋相連。
北冰洋(Arctic)名字源於希臘語,意即正對大熊星座的海洋。1650年,德國地理學家B.瓦倫紐斯首先把它劃成獨立的海洋,稱大北洋;1845年倫敦地理學會命名為北冰洋。
由於氣候嚴寒,冰層覆蓋,調查困難,直到20世紀30年代以後才陸續在冰上建立科學考察站,開展一些較系統的調查。由於北冰洋對全球氣候有重要影響,各種考察和調查接踵而來,中國也先後派出調查隊和“雪龍”號科考船進行水文氣象研究。
在世界大洋中北冰洋是最小的大洋,也是最淺的大洋。面積約為1475萬平方千米,約佔世界海洋麵積的4.1%,不及太平洋麵積的1/12。平均水深1225米,最大水深5527米(在格陵蘭海東北)。
北冰洋海岸線曲折,島嶼眾多。有寬闊的大陸架和許多淺而大的邊緣海:在歐亞大陸沿岸的有挪威海、巴倫支海、喀拉海、拉普捷夫海、東西伯利亞海和楚科奇海等;北美洲沿岸的有波弗特海,格陵蘭島之東的格陵蘭海。北冰洋島嶼眾多,分佈在大倫家處,其數量僅次於太平洋。流入北冰洋的主要河流有鄂畢河、葉尼塞河、勒拿河和馬更些河等。
地質地形
北冰洋略呈橢圓形,沿其短軸方向,有一系列長條形的海嶺和海盆。主要海嶺有三條:阿爾法海嶺、羅蒙諾索夫海嶺和北冰洋中脊。
羅蒙諾索夫海嶺大致從新西伯利亞群島穿過北極附近,延伸至格陵蘭島北岸,嶺脊距海面1000~2000米。它可能是從亞歐大陸邊緣分裂出來的無震海嶺;阿爾法海嶺(即門捷列夫海嶺)從亞洲一側的弗蘭格爾島起延伸至格陵蘭島一側的埃索斯米爾島附近,與羅蒙諾索夫海嶺匯合;北冰洋中脊(又稱南森海嶺)位於羅蒙諾索夫海嶺另一側,它起自勒拿河口道格陵蘭島北側,與穿過冰島而來的北大西洋海嶺連線。長約2000千米,寬約200千米。中脊上有裂谷發育,有平行於軸向延伸的磁異常條帶,還有垂直於軸向的橫向斷裂帶。
三條海嶺把北冰洋北歐海域劃分為挪威海盆和格陵蘭海盆;靠亞歐大陸一側的為歐亞海盆,一般深4000米,最大深度位於斯瓦爾巴群島以北,也是北冰洋最大水深處;靠北美洲一側的為加拿大海盆。位於羅蒙諾索夫和阿爾法海嶺之間的是馬卡羅夫海盆。此外,北冰洋大陸邊緣還被許多海底峽谷所分割,其中最大的是斯瓦太亞·安娜峽谷,位於喀拉海北部,長度超過500千米。
北冰洋海底大陸架非常廣闊,面積約為440萬平方千米,佔整個北冰洋麵積的1/3(其三大洋大陸架面積,都不到本大洋的1/10)。深海區在整個大洋中所佔的比例,遠小於其他三大洋。在亞歐大陸以北,大陸架從海岸一直延伸到1000千米左右,最寬處可達1200~1300千米;在阿拉斯加以北,大陸架比較狹窄,只20~30千米。
中央深海區海底沉積物主要是棕色和深棕色泥,在羅蒙諾索夫海嶺發現砂質泥。大陸架覆蓋著陸源沉積物:粗砂、細砂和砂質淤泥。沉積速度在北冰洋中央區為1.3~2.0釐米/前年,陸架區約4.5釐米/前年。
北冰洋四周為被動大陸邊緣,缺乏強烈的地震和火山活動。寬闊的大陸架屬於周緣大陸的自然延伸,具大陸地殼結構。深海盆地則主要由大洋地殼組成。地震活動頻繁的北冰洋中脊縱貫歐亞海盆中部,歐亞海盆是古新世晚期以來沿北冰洋中脊海底擴張的產物。
磁測資料表明,馬卡羅夫海盆可能是白堊紀晚期至新生代初期擴張形成的;加拿大海盆的年齡更老,可能是中生代晚期海盆擴張的產物。阿爾法海嶺具有大陸地殼結構,即類似於羅蒙諾索夫海嶺,而不同於北冰洋中脊。
氣候
因地處高緯區,全年得到的太陽輻射較少,夏季冰雪融化又要消耗大量熱量,所以平均氣溫要比地球上其他區域(南極除外)低得多。
冬季,極區附近極夜期長達179天,最冷月份(1~3月)平均氣溫約為-40℃,近海區為-30℃,最低溫度為-53℃。夏季,極晝期則長達186天,最暖月份(7~8月)平均氣溫在極地附近為0℃,沿岸地區可達5~9℃,有時甚至在極地區域亦可增至2℃。
雲霧天多是北冰洋夏季最典型的天氣。疾風(15米/秒以上)很少,月平均風速為4~6米/秒。邊緣地區常發生暴風雪,尤其在冷暖氣團交匯處。北極上空常年被反氣旋控制,冬天在西伯利亞上空發展成為強大的反氣旋活動中心,在西伯利亞和極地反氣旋之間,形成了由西向東延伸的低壓槽,不斷把從大西洋來的暖溼空氣帶到北冰洋腹地;同時由於大西洋暖流的延伸,北極寒冷氣候有所緩和。
因此,北半球的絕對冷源不在極地,而在亞洲大陸的維爾霍揚斯克。整個洋區降水形式終年為雪,降水量比蒸發量要大10倍。年降水量75~200毫米,格陵蘭海可達500毫米。
水文特徵
大部分水域的表層覆蓋著冰雪,是水文上突出的特點。
環流
在北冰洋表層環流中起主要作用的是大西洋海流的支流西斯匹次卑爾根海流。
這支海流從格陵蘭島和斯瓦爾巴群島之間的東部,進入北冰洋。它是高鹽暖水,在斯瓦爾巴群島以北下沉,形成了位於200~600米深度上的暖水層,並沿北冰洋陸架邊緣作逆時針方向運動,它的某些支流則進入附近的邊緣海;從楚科奇海穿過中央洋區到弗拉馬海峽有一支越極海流流過格陵蘭海,併入東格陵蘭海流,夾有大量浮冰流入大西洋。該流系的流速開始只有2~3釐米/秒,但越過極地後,流速逐漸增至8~10釐米/秒。
北冰洋是北半球海洋中寒流的主要發源地,其冷水主要透過拉布拉多海流和格陵蘭海流注入大西洋。此外,在加拿大海盆表層還有一反氣旋型環流,流速只有2釐米/秒,僅在阿拉斯加北部流速增至5~10釐米/秒。
北冰洋和外界的水交換,主要經過格陵蘭島和斯瓦爾巴群島之間的通道進行。大西洋海水從該通道東部的深層流入北冰洋,佔全洋區流入總量的78%。
透過白令海峽進入北冰洋的水量,約佔流入總量的20%。北冰洋從格陵蘭島和斯瓦爾巴群島之間的通道在表層流出,約佔總流出水量的83%(包括2%的流冰量)。而透過加拿大北極群島間海峽流出的水量,約佔總流出水量的17%。因此,進入北冰洋的更新水約為流入總量的2%。故對極地海域的水文狀況影響不大。
水團
有北冰洋表層水,大西洋中層水,太平洋中層水和北冰洋地層水。
北冰洋表層水位於水深200米以內的上層,從夏到冬,鹽度由28.0增加到32.0,水溫則從-1.4℃降到-1.7℃。夏季融冰時節,除區域性地區無冰外,低鹽暖水往往在多年冰蓋下形成不到1米厚度的淡水層,水溫則接近冰點;冬季此淡水層又重新結冰。
在30~50水層內,溫度、鹽度在垂直方向上相對均勻。50米層以深,鹽度隨深度急劇增加。在歐亞海盆100米深層和美亞海盆150米深層,水溫開始升高。100米處溫度低於-1.5℃,而後逐漸增加,到200米處可達0℃。
大西洋中層水,位於200~900米深處,是進入北冰洋相對高溫、高鹽的大西洋水,逐漸冷卻後形成的。鹽度變化在34.5~35.0之間,最低溫度為0.5~0.6℃。太平洋中層水,位於美亞扇形區,是太平洋入侵的暖而淡的水與當地冷而鹹的水在楚科奇海互相混合後形成的,並楔入加拿大水域;鹽度為31.5~33.0,溫度為-0.5~0.7℃。
北冰洋底層水,位於大西洋中層水之下直到底,具有幾乎不變的鹽度(34.93~34.99)和溫度。但歐亞海盆的地層水溫要比美亞海盆的低,前者為-0.7~0.8℃,後者為-0.3~-0.4℃,這是由於兩個海盆被海嶺所隔,深層水流動受阻之故。
潮汐
主要是由大西洋潮波的傳入引起的。沿海岸一帶為不正規的半日潮,大部分潮高不到1米。在約坎加灣,可以看到6.1米的高潮。
海冰
大部分海域為平均約厚3米的冰層所覆蓋。根據洋底沉積物的分析,這裡的海水已持續存在了300萬年。大部分海區,尤其是高於北緯75°的洋區,存在著永久性的冰蓋。
冰的總面積,冬季為1000萬~1100萬平方千米,夏季為750萬~800萬平方千米。北緯60°~75°的海區,海冰的出現是季節性的,常有一年週期。邊緣海區冰蓋南界不固定,隨著水文氣相條件的變化,往往會變動幾百千米。
一年冰的厚度,春季達2.5~3米;多年冰的厚度達3~4米。在風和洋流的作用下,大群冰塊疊積,形成流冰群。它們沿高壓脊運動,在區域性地區堆積很高,並向縱深下沉幾十米,從而形成巨大的浮冰山。露出水面的高度約為10~12米,有時高達15米,水下部分厚達40米,水平方向的面積可達600~700平方千米。
從島嶼脫落下來的冰山能漂移到很遠的距離,其中一些冰山可進入大西洋,個別冰山可漂移到北緯40°附近。
生物和礦產
由於高寒,以及常年冰蓋和流冰的限制,北冰洋動植物群的種類比地球上其他海區要少得多。
浮游植物的年生產力比其他海區要少得多。浮游植物的年生產力比其他洋區要少10%。植物界包括大片聚集在浮冰上的小型植物,生長在表層水(深40~50米)中的浮游植物(微藻類),生長在海濱淺海區海底的底棲植物巨藻類和海草等。
暖水性的浮游動物少,但同屬的動物往往比其他地區長得肥大。最重要的魚類有北極鮭魚(紅點鮭或白點鮭)和鱈魚等。巴倫支海和挪威海是世界上最大的漁場之一。捕獲量較大的有鱈魚、黑線鱈、鰈魚和毛鱗魚。
生物資源中,海洋哺乳動物最珍貴,如海豹、海象、鯨、海豚、北極熊和北極狐等。
北冰洋的礦產資源以石油、天然氣最為重要,主要分佈在阿拉斯加北岸的波弗特海大陸架、加拿大北極群島及其鄰近海域。此外,北冰洋海底還富有錳結核、錫和硬石膏礦等。
交通運輸
北冰洋有聯絡歐、亞、北美三大洲的最短大弧航線,但地理位置偏僻,氣候嚴寒,沿岸地區人煙稀少,航運困難。航運較發達的是北歐海域的挪威海及巴倫支海。從20世紀30年代開闢的西起俄羅斯的摩爾曼斯克到符拉迪沃斯託克(海參崴)的航海線,全長1萬多千米,具有重要意義。固定的航空線有從摩爾曼斯克直達挪威斯瓦爾巴群島、冰島雷克雅未克和英國倫敦的航線。
推薦書目
毛漢英. 北冰洋. 天津:天津人民出版社,1980.
REY L. The Arctic Ocean: The Hydrographic Environment and the Fate of Pollutant. London: Macmillan Press, 1982.
摘自:《中國大百科全書(第2版)》第2冊,中國大百科全書出版社,2009年
