用某一位温和盐度的组合定义水型的水,了解它存在的地点及具有的体积,这是最基本的的问题。倘若并不要求了解某一水型的水存在的部位(还还包括不需要讨论其深度)的话,那么就可把体积表示在tーS图上。例如,把t-S图以位温每2C、盐度每1‰划分成许多小网格,对全世界海洋,求出每个小格中,即,(具有代表该方格位温和盐度的)海水的体积,把其数值填写在所代表的小网格之中。若不用数字来表示其体积,而用与体积成比例的长度线段来代替,画在所代表的小网格中,那就更能使人观之,一目了然。这种在t-S图上表示不同特性的海水体积的方法,最早是由蒙哥马利(R.B.Montgomery,1958)及及其协作者科克伦(J.D.cochrane,1958)、波拉克(M.J.Pollak,1958)搞成的。第1.2图即为一例。以横坐标为位温、纵坐标为盐度,各网格(以下称网格为组)内用斜体字写的数字表示具有这个特性范围的水的体积,以104立方公里为单位来表示。图中用粗实线和细实线圈起来的区域,是各占全世界海洋水总体积积(137×107立方公里)的75%和99%的范围。例如,粗实线把占全部海洋水总体积至少75%的最小面积(在t-S图上)圈闭起来。图下边和右边的数字是把各组体积各自纵、横加和的结果,所以下边的各数字只给出不同位温(与盐度无关)、右边的各数字只给出不同盐度(与位温无关)的体积分布。倾斜的曲线群是等位比容偏差(δ')线,图左边的数字表示不同位比容偏差(每相差100厘升/吨)的体积分布。
从该图可清楚地看到,容纳在位温为0°C-6C、盐度为34-35‰(δ'0厘升/吨-130厘升/吨)三组之中的海水体积就占了全部海洋水体积的75%。足见全部海洋水的大部分是何等的均匀啊!体积分布的第一最频值出现在1°C,34.5‰,44厘升/吨。在13°C,38.5‰,-85厘升/吨出现的是第二最频值,它表示地中海海水。在27°C,35.5‰,500厘升/吨为不怎么清晰的第三最频值,主要由太平洋的水构成的。9°C,22.5‰,1050厘升/吨的第四最频值表示黑海海水。此外,红海深层水有着
极为均匀的特性,可作为第五最频值,而出现在21.75°C,40.6‰,-42厘升/吨。
上述的图是粗略地以位温2°C×盐度1‰为不同组的海水体积分布,若是分组再细一些,如图1.3取0.5°CX0.1‰分组来表示低于10℃的冷海水(位温在10℃以下的海水占全部海洋水的92%)的体积分布。在该图中,粗实线圈定着占全部海洋水体积50%的范围,而细实线圈定着75%的范围。值得注意的是在1-2°C,34.6-34.8‰的四组中(中心的δ'为32厘升/吨)出类拔萃地存在着大量海水,几乎达到全部海洋水总体积的30%,这些水的的大部分存在于印度洋和太平洋的深层(在大西洋仅存在少量的具有这种特性的水)。已如前述,这种具有均匀地膨胀了的体积特性的印度洋、太平洋深层水一起被称之为深层普遍水。
在靠近占全海洋水体积50%边界线(即粗线圈定范围)低温一侧的端线处,被称之为南极底层水的水,可见诸于-1°C到+0.5°C,34.6-34.7‰的各组。其最冷部分有代表性的特性量是-0.9°C,34.67‰,21厘升/吨。南极极底层水扩展到南极周围海域和大西洋底层,因为该南极底层水比处在其上面的深层水更冷,而且有低盐度这一特性量的差异,所以特别命名为底层水,与深层水相区别。从这个意义上来说,太平洋的大部分地区并不存在这种底层水,而是以深层水(深层普遍水)直达海底。
此外,在50%边界线之内,在高温、高盐度一侧的顶端处,是北大西洋深层水,有代表性的特性量是2.25°C,34.95‰,18厘升/吨,该水纵横南北大西洋广阔范围,存在于1.5公里深度以下的深层。
在75%边界线内有4.25°C,34.55‰,67厘升/吨看来是属于低频出现的水,它存在于南北回归线之间,700-1100米层处,我们称之为赤道中层水。这在太平洋尤为显著盛行。而在75%边界以内低温高盐度一侧孤立的部分,具有-1°C,34.95‰,0厘升/吨随特性量的水,则构成着北极海、格陵兰及挪威海的深层水。
最后以这种不同特性量海水频度分布的统计资料来计算三大洋以及全世界海水的位温、盐度、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,其盐度高、水亦重,而太平洋洋的水最冷,其盐度低而轻1)。
表1.1 三大洋和全世界海洋的平均特性量
(据Montgomery,1958)
位温(°C) | 盐分(‰) | 位比容偏差(厘升/吨) | |
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)当然,对于各大洋来说,相对于平均位温和平均盐度的位比容偏差比平均位比容偏差约小10厘升/吨。臂如,世界海洋的平均位温值为3.52°C,盐度平均值为34.72‰,相对于这两个数值的位比容偏差是47厘升/吨它比位比容偏差的平均值56厘升/吨要小9厘升/吨。为什么要小呢?这是由于在t~s图上(图1.1)δ'=一定值时的曲线,严格说并不成直线,而是弯曲着的。前面那个值是假若把全世界的海水绝热地搅拌得完全均匀时,海水的密度可能具有的位比容偏差,这时算得的全世界平均海面就要比现在降低0.4米。