复杂多样的海流
洋流的源头在哪里
人们一提到洋流或海流，自然就会联想到常见的河流，河流不仅有一定的宽度、深度和流速，而且也有一定的长度。河流的长度是指从它的上游发源地到河口之间的距离。世界大洋中的洋流虽然也有一定的宽度、深度和流速，然而它们的长度却无法确切地搞清楚。在第一次世界大战期间，德国海军在北海沿岸布下了一些水雷，后来竟在北冰洋的巴伦支海附近发现这些水雷。1949年在澳大利亚墨尔本投入海中的一个密封的漂流瓶，经过三年多的时间（于1952年6月）却在英国的海岸被发现了。它的漂流路线可以设想是这样的：它在墨尔本附近被投入大海以后，可能顺着东澳大利亚暖流缓缓南行，到南纬45°左右加入波涛汹涌的西风漂流的行列，再往东进发。在这期间，它可能与浮冰为伍，也可能与鲸鱼同伴，战胜长期的严寒和无止境的颠簸。经过了南太平洋和南大西洋的长途跋涉，终于在非洲南端沿岸与常年咆哮怒吼的西风漂流分手，然后沿着非洲西岸乘本格拉寒流北上，到几内亚湾附近又加入南赤道暖流西行。快到南美洲巴西的布兰科角附近，又被向西北行进的圭亚那暖流带走。当行进到南美洲以北，它很可能还向西穿过小安的列斯群岛间的某个海峡进入加勒比海，然后穿过尤卡坦海峡来到北美洲以南的墨西哥湾，再穿过佛罗里达海峡加入浩浩荡荡的非常强大的墨西哥湾流继续北进，到北纬40°附近的纽芬兰岛东南，又加入北大西洋海流向东北方向行进，最后终于被送到英国海岸，结束了它那三年多“备受艰辛”的旅途。从在墨尔本投放的漂流瓶的整个行程来看，它完全是依靠洋流的流动实现的。这里，给我们一个重要的启示，虽然人们根据世界上洋流的一些特征，在不同的地方给予不同的名称，但要像陆地上的河流那样精确地计算其长度并明确指出它们的源头和尾闾，无疑是十分困难的，甚至是根本做不到的。
大西洋的洋流到底是怎样流动的？又有什么规律可循呢？
大西洋的环流系统
大西洋表层的水平环流与大西洋上空的大气环流有直接的联系，特别是大气环流的近洋面的盛行风更是表层洋流的基本动力。
在赤道附近低纬度的大西洋海域，是东北信风（赤道以北）和东南信风（赤道以南）带，赤道南、北的信风驱使表层海水从东往西流，这就是北赤道海流和南赤道海流。南赤道海流主要部分位于赤道以南，但当它由几内亚湾流到南美沿岸时，由于受到巴西向东伸入的巨大三角形轮廓的影响，迫使南赤道海流在此分为南北两支。北支沿大陆海岸至小安的列斯群岛，叫圭亚那海流；南支沿大陆海岸南下，叫巴西暖流，巴西暖流南流到拉普拉塔河口附近，与沿阿根廷海岸北上的福克兰寒流汇合，然后受盛行西风的作用而转向东，成为整个环南半球西风漂流的一部分。西风漂流在接近南非处分一部分继续东流进入印度洋，另一部分沿着非洲西岸北上，成为本格拉寒流。本格拉寒流在南纬10°附近与南赤道洋流首尾相接，形成了南大西洋的反时针环流系统。
北赤道海流大致从佛得角群岛附近开始，受东北信风的影响自东向西流动，到安的列斯群岛附近称安的列斯暖流。它的一部分流向西北，另一部分与从南赤道洋流北上的圭亚那海流一起，向西穿过小安的列斯群岛间的海峡流注加勒比海，合称加勒比海流。加勒比海流经古巴与尤卡坦半岛之间的尤卡坦海峡流入墨西哥湾。
墨西哥湾不仅汇聚了南北赤道洋流，而且也接纳了由信风不断赶入的暖水，使墨西哥湾成为巨大的温热“蓄水库”。由于墨西哥湾比邻近的大西洋水位高，所以，海流从佛罗里达海峡流出构成强大的佛罗里达海流。佛罗里达海流与安的列斯海流合并北上，称为墨西哥湾暖流。强大的墨西哥湾暖流向北流至北纬40°附近，因进入北大西洋的盛行西风带而海流也折向东，始称北大西洋暖流。北大西洋暖流横越大西洋后，大部分通过不列颠群岛与冰岛之间，继续向东北流入挪威海甚至北冰洋；小部分在接近伊比利亚半岛时向南沿欧、非海岸南下，形成微弱的加那利寒流，到佛得角群岛附近与北赤道海流首尾相连。这样，在环绕亚速尔高气压区也形成一个环流系统。
由上可知，在南大西洋里存在着一个反时针的海流大循环，而在北大西洋里存在着一个顺时针的海流大循环，两个循环遥相对应。这两个巨大的海流环流系统主要是赤道南、北的信风带和中纬度的盛行西风带的影响形成的。由于这两个环流位于中纬和低纬海域，温度比较高，所以称为“温水环流系统”。
在大西洋海流系统中，还有两条海流也较突出。一条是在南北赤道洋流之间与它们方向相反的赤道逆流，向东注入几内亚湾后又称为几内亚洋流；另一条是从加拿大北极群岛与格陵兰岛东西两侧南下汇聚成的拉布拉多寒流。拉布拉多寒流顺着拉布拉多半岛东岸南下，在纽芬兰岛东南大浅滩与北上的强大的墨西哥湾流相撞，冷热海水相接，发生海雾。北方来的拉布拉多寒流水冷凝重，插入南来的湾流下面，还有一小支沿着美国海岸一直南流，它在墨西哥湾流温水和海岸间形成一条较冷的水带。拉布拉多寒流每年从北冰洋和格陵兰岛带来几百座冰山，有许多进入湾流或北大西洋暖流中，给这里的海上航行造成巨大的威胁。据计算，强大而温暖的墨西哥湾流平均每天要融化1.5万吨冰山。
此外，在南纬40°～60°之间三大洋相互通连，又正处盛行西风带，因而使海水形成一自西向东强大的西风漂流。由于这里经常是狂风巨浪，因此有“咆哮的40°”，“怒吼的50°”和“狂啸的60°”之称。
这里每年约110天有狂浪，掀起的浪头高达6米以上。故西方国家把绕过好望角的航线称为“鬼门关”，由此可见西风漂流恶浪之厉害。
在西风漂流之南，围绕南极大陆还有一条较弱的从东向西的绕极流，它显然是受极地东风的驱使形成的。
湾流和涡漩
过去曾有人在苏格兰以北的奥克尼群岛发现过一些独特的鱼钩、鱼叉，还有柳条编制的小筏，而这些东西只有古代美洲印第安人才使用。因此有人认为在哥伦布发现美洲以前，印第安人早已利用墨西哥湾流渡海到过欧洲。这是否确实，目前还难以作出定论。
不过，最早将墨西哥湾流绘制成图的，却是美国有名的科学家和发明家本杰明·富兰克林。
富兰克林发现美国轮船在横越大西洋时，经常比英国轮船横越大西洋快两个星期左右，他曾带着这个问题向他的表兄（南塔凯特的一艘捕鲸船船长）请教。表兄告诉他，美国轮船从美洲去欧洲航行时，总是利用北大西洋的东向海流；返回美洲时，则尽量避开这条巨大的海流。富兰克林对这个问题作了进一步的研究，最后于1783年绘制出了一张形象而比较科学的墨西哥湾海流图，这就是世界上最早的一张海流图。富兰克林在这张海流图下面写上了“湾流”的名字，意思是指他画的这条巨大海流是从墨西哥湾发源出来的。自此以后，“湾流”这一名称一直沿用到今天。但“湾流”所指的范围说法不完全一致。整个“湾流系统”一般是指从墨西哥湾开始穿过佛罗里达海峡，然后沿北美海岸北上到纽芬兰岛东南的北纬40°附近，折向东横越大西洋中部，当接近欧洲时受阻北上，穿行挪威海一直进入北冰洋的海流。而狭义的“湾流”大多仅指从佛罗里达海流与安的列斯海流汇合起，沿着北美东岸向北到纽芬兰岛东南与北下的拉布拉多寒流相遇为止。有的仅指从哈特勒斯角到西经45°的一段海流。
湾流是一支非常强大的暖流，它从墨西哥湾流经佛罗里达海峡时其宽度约150千米，深达800米，流速每昼夜为130～150千米，每小时流出水量达900亿吨之多，相当于密西西比河流量的几千倍。
湾流表面的水温为27℃～28℃。湾流给欧洲西北沿岸以巨大的热量，据估计，它每年提供给西北欧每1千米海岸的热量相当于燃烧6000万吨煤炭所放出的热量，简直像一个其大无比的暖气设备，给西欧和北欧冬天带来温暖。
湾流和黑潮是大西洋和太平洋里两条最大的海流，但黑潮与湾流相比，无论在水量、热量和盐量等各方面都比湾流小。
最近30年来，一些国家对墨西哥湾流和北大西洋海域进行了比较多而深入的研究。1958年，英国海洋学家施华罗用声学追踪中性浮子的方法，测量了墨西哥湾流区域的底层流。未测前，他估计这可能是一支稳定、宽广、流速约为每秒1厘米左右的缓慢海流，但实测结果其流速却比他预想的要大10倍以上，而且在短短几十千米内，海流的流向变化很大，甚至出现方向完全相反的情况，并在一个月内，海流会有相当大的变化。1959年“阿里斯”号的调查资料不仅证实了施华罗的发现，又发现在每秒1厘米左右的流速之上还叠置了一个速度为每秒10厘米的扰动，其范围为几十千米，时间长达几个月。自20世纪50年代中期以后，多船合作调查和多国联合调查日益增多，如1959～1962年，由17国参加的“国际地球物理合作”的联合海洋调查；1963～1965年又进行了“国际赤道大西洋合作调查”。通过这些大规模的联合调查、观测和研究，不仅对大西洋的海洋水文特征有了更深入的了解，而且还发现了在墨西哥湾流中的“曲流”（这种“曲流”范围从几十到几百千米长，保持弯曲时间达几个月才消失）。这种曲流有时与主流分离形成单独的“流环”，有时还在湾流区里同时出现好几个“涡漩”，使湾流本身难以辨认。通过调查特别对中尺度涡漩及其特征有了更进一步的了解。现已发现，中尺度涡漩有好几种形状，有圆形、椭圆形，甚至有带螺旋臂的等等。
中尺度涡漩的直径一般为60～200千米，旋转周期约60～80天，与海流大而稳定的环流相比，显得很小；但与许多用肉眼见到的瞬刻即逝的小旋涡相比，又显得很大。中尺度涡漩的寿命为6～12个月，也有的可长达4～5年之久。涡漩的厚度不等，最深可从表层一直延伸至海底；其动能非常大，相当于平均海流动能的10倍左右。中尺度涡漩一般自东向西移动，但其上、下各层的速度不一样，100～400米深水层的最大平移速度为70厘米/秒，700米处为60厘米/秒，到1400米处平移速度减为25厘米/秒。涡漩内的平均流速也自上而下减小，在100～400米深水层处为25厘米/秒，700米处为20厘米/秒，到1400米处锐减为8～9厘米/秒。大西洋中的中尺度涡漩的发现不是个别的，而是普遍存在的；调查研究并掌握它的产生、发展、消亡的过程，以及各种特征和活动规律，不仅能对海洋中的很多现象给予科学的解释，而且有益于人类在海洋中的经济活动。
表层以下的海流
20世纪60年代，人们曾在大西洋赤道海面下层发现了赤道潜流。
过去一般以为“表层”海流下面的“深层”海流很简单，即赤道表层流通过迂回的道路流向极地，在极地海区冷却下沉，形成底层流后返回赤道区域，形成简单的循环。但根据近期测量和研究（尽管对整个大西洋表层下的海洋还研究得很不够），认为大西洋表层下的层海流是相当复杂的，海洋学者认为大致可分为四层：“上层海流”是亚热带辐聚下沉海水扩散流动形成的，大致介于400～800米的深处，主要流向中高纬区；“中层海流”是南极辐聚下沉海水向北扩散流动形成的，约介于800～1500米的深度；再往下的“深层流”形成于挪威海，一直扩散向南流向极区深层海域；最下面一层是沿20着海底从极区流向低纬，这一层称为“底层流”。
大西洋南部的威德尔海是大西洋（也是太平洋和印度洋）“底层流”的最大发源地。许多海洋学家认为，南极底层水（主要是威德尔海大陆架区的冷水与其附近的深层水相混合而成）是大西洋中深层水的主要成分，它在大洋深水循环中起着极其重要的作用。据计算，从威德尔海发源的南极底层水向北的海水运输量达1875万立方米/秒。“底层水”的流动是非常缓慢的，有人估计从南极附近流到赤道需要300年时间，甚至有人还估计要用1500年时间才能流到赤道附近。虽然深层水和底层水一般说来流动非常缓慢，但也曾测到过流速相当快的底层水流。如在第三届国际地球物理年（1957～1959年）中，前苏联海洋调查船“勇士”号曾在2000～3000米深的底层海水测得流速达12厘米/秒的“激流”；英、美联合勘查队在墨西哥湾流下面2200～3200米深处也测得一条流速相当快的洋流，其流动方向正好和湾流流向相反。