跳到主要內容

LV.36 地球科學

海洋與海氣交互作用

從鹽度、黑潮、潮汐到聖嬰:海洋怎麼牽動天氣與生活

BOSS
聖嬰暖流海蛇王
時間
約 30 分鐘
題數
7 題

本關重點

  • 表水鹽度(surface salinity)由「蒸發」與「降水、河水、融冰」的拉鋸決定:副熱帶海域蒸發多、雨少,鹽度最高;赤道多雨、河口與融冰區鹽度較低。
  • 海溫垂直分布分三段:表層混合層(mixed layer)較暖且均勻 → 斜溫層(thermocline)溫度快速下降 → 深層水又冷又穩定。
  • 表面海流主要由盛行風推動;黑潮(Kuroshio)沿臺灣東岸北上,是從低緯度流向高緯度的暖流。
  • 風浪在風域內生成;湧浪(swell)離開風域後繼續傳播、週期長,可能在無風時突然拍岸。波浪傳的是能量,水本身大致在原地繞圈。
  • 潮汐由月球與太陽的引潮力造成:新月、滿月(初一、十五前後)大潮,上下弦月(初八、廿三前後)小潮;滿潮時間每天約延後 50 分鐘。
  • 聖嬰(El Niño)=信風減弱、東太平洋赤道變暖;反聖嬰(La Niña)=信風增強、東太平洋變冷,是典型的海氣交互作用。

核心觀念

一、表水鹽度:蒸發減去淡水

海水的鹽來自河川長期搬運的礦物質與海底火山活動,但「某片海域表層鹹不鹹」,主要看水分的進出:

因素對表水鹽度的影響例子
蒸發旺盛水走了、鹽留下 → 升高副熱帶高壓下的開闊大洋、紅海
降雨多加入淡水 → 降低赤道附近對流旺盛區
河川注入稀釋 → 降低長江口、亞馬遜河口外
海冰融化釋出淡水 → 降低夏季北極海邊緣

但要注意:課綱只談表水鹽度的水平分布,鹽度隨深度的變化不在學測範圍。

二、海溫的水平與垂直分布

水平方向:低緯度接收的太陽輻射多,表層海溫高;高緯度低。洋流會讓等溫線偏離緯線,例如暖流經過的地方比同緯度其他海域暖。

垂直方向:陽光只能加熱表層,風浪攪拌讓表層數十到上百公尺溫度接近一致,稱為混合層;往下溫度急遽下降的區段是斜溫層;再往下的深層水終年寒冷。高緯度表層本來就冷,斜溫層不明顯。

三、海流、波浪與潮汐

  • 表面海流:長期穩定吹拂的盛行風拖曳海面形成。北太平洋的北赤道洋流西行,遇到菲律賓轉北,就是流經臺灣東部的黑潮——水溫高、透明度高,帶來豐富漁業資源。
  • 波浪:風把能量傳給海面。在風域內的叫風浪,波形尖、雜亂;離開風域後變成波形圓滑、週期長的湧浪。遠方颱風的湧浪可能在晴朗無風時抵達臺灣海岸,民間俗稱「瘋狗浪」的危險多與此有關。
  • 潮汐:月球對地球近側與遠側的引力差(引潮力)讓海水在兩側隆起,地球自轉一圈會經過兩次隆起,所以多數地方一天約兩次滿潮、兩次乾潮。月球每天在天上約晚 50 分鐘到達同一位置,滿潮時間也跟著延後。太陽的引潮力約只有月球的一半:兩者成一直線時疊加為大潮,成直角時部分抵消為小潮。
  • 臺灣海峽潮流:海峽中段地形收窄、水深變淺,潮差比南北兩端大:臺中港一帶大潮時潮差可達 4 公尺以上,南端的高雄一般只有約 1 公尺以內。

四、海氣交互作用與聖嬰

平常赤道太平洋的信風由東吹向西,把暖水推到西太平洋堆積,東邊秘魯外海有冷水湧升(upwelling),養分豐富、漁獲多。

平常年聖嬰反聖嬰
信風正常減弱增強
東太平洋赤道海溫偏冷偏暖更冷
秘魯湧升流正常減弱增強
西太平洋(印尼)降雨多偏少、易乾旱更多

海溫改變大氣的上升與下沉位置,大氣又反過來改變風與洋流,這種互相牽動就是海氣交互作用。聖嬰會擾動全球天氣,但影響有正有負,不是「全世界都變熱」。

素養怎麼考

  • 時間序列長條圖:給 NOAA 的海洋聖嬰指數(ONI,一塊赤道海域的海溫距平),問哪年聖嬰最強、哪幾年是反聖嬰。關鍵是看正負號與門檻線。
  • 潮汐預報表:給氣象署格式的滿潮、乾潮時間與潮差,問大潮小潮的成因,或推算幾天後的滿潮時間(每天延後約 50 分鐘)。
  • 情境判斷鹽度:描述幾個測站的環境(多雨、蒸發、河口、融冰),選出鹽度最高或最低的。
  • 研究設計:「聖嬰年臺灣冬天比較多雨嗎?」要你挑出能檢驗的資料蒐集方式——多年資料、要有非聖嬰年當對照。

真題考法對照

  • 114 學年度學測第 40–43 題:給聖嬰年與反聖嬰年太平洋葉綠素濃度的衛星影像(未標明哪張是哪年),要學生判斷年份,並連結湧升流、營養鹽與海洋生產力(含非選題)。
  • 111 學年度學測第 35–36 題:日本鰻苗隨北赤道洋流與黑潮漂送的短文,要找出「有顯著錯誤的推論」,再用鹽度做海水與河水的混合比例計算。
  • 112 學年度學測第 5、8 題:判讀四個潮位站連續三天的水位紀錄;解釋開放大洋表面鹽度隨緯度變化的原因(降水與蒸發)。
  • 113 學年度學測第 33 題:臺灣周邊海域潮汐特性的敘述判斷。

解題技巧

  1. 鹽度題先問「淡水是進來還是出去」:蒸發→升高,雨、河、冰→降低。
  2. 讀 ONI 或任何距平圖,先找零線與門檻線,再看長條的正負與大小,不要只看長度。
  3. 潮汐題把農曆日期翻成月相:初一新月、初八上弦、十五滿月、廿三下弦。新月滿月→大潮。
  4. 推算滿潮時間:天數 × 50 分鐘,加到已知時間上;超過 12 小時 25 分可能已經是下一次滿潮。
  5. 看到「一定」「每個地方」「證明」等字眼,回頭檢查資料是否真的支持那麼強的說法。

常見陷阱

  • 以為赤道最熱所以鹽度最高——赤道雨更多,鹽度反而輸給副熱帶。
  • 以為滿月時月球離地球最近才造成大潮——月相與月地距離無關,新月時一樣是大潮。
  • 以為波浪會把水一路送到岸邊——水分子主要在原地做圓周運動。
  • 把「ONI 是負值」讀成「聖嬰很弱」——負值代表反聖嬰,是另一種狀態。
  • 從十幾年資料數出「每 4 年一次」,就預言下一次聖嬰的年份。

BOSS 戰

BOSS 戰:聖嬰暖流海蛇王

海洋與海氣交互作用 擋住了去路!共 7 題。

計時從進入每題開始,看詳解時暫停;同分比時間。

延伸閱讀與資料來源