海水與河水的分界線爲什麼會變化的科學故事
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大家知道,河水是淡水,海水是鹹水。河流不斷地將淡水輸往海洋,在河口附近海域與海水混合,並因此形成低鹽的河口混合水,又稱沖淡水。由於沖淡水的密度小於海水的密度,它浮托於海水之上,在慣性和浮力的作用下,呈羽狀流形式向海擴散。當低鹽的沖淡水在上層向海擴散時,高鹽的海水則以補償流的形式從底部楔入到沖淡水層之下。由於兩者的密度差異,在沖淡水與海水之間便形成一個界面。該界面向河口方向傾斜,在海面上表現爲一條呈弧形分佈的線,這條線大體上代表海水與河水的分界線。在界面附近的海面上經常出現泡沫線,有時還可以看到油污、塑料、木頭、玻璃瓶及動物屍體等污染物和廢棄物構成的碎屑線,這些成爲了判別海水與河水分界線的標誌之一。如在美國哈得孫河口,曾經觀測到碎屑線延伸距離長達30千米以上。
河流在通過河口向海洋輸出徑流淡水的同時,也將泥沙、有機質及營養鹽等物質攜帶入海。因此,源自河流的沖淡水不僅在懸浮泥沙的含量上高於外圍海水,而且因含有豐富的營養物質導致浮游植物大量繁殖,含量顯著高於周邊海水。不同河口的沖淡水或由於泥沙含量高,或由於浮游植物含量高,或兩者兼而有之,導致水色發黃,這也就是河口附近海域色線形成的原因。
海水與河水的分界線爲什麼會變化的科學故事點評河口沖淡水與海水分界線的位置始終處於不斷變化之中,主要是受徑流、潮汐潮流及沿岸流的制約。首先,由於河流徑流量的年際變化較大,洪季時徑流量大,沖淡水擴散範圍大;枯季時徑流量小,沖淡水擴散範圍小。如長江河口沖淡水的主體邊界,洪季時一般可達東經123°附近,而在枯季時退縮至長江河口口門一帶,相距近100千米。其次,沖淡水與海水的分界線會隨潮週期(包括年、月和日週期)發生脈動變化,漲潮時向陸移動,落潮時向海遷移,其移動幅度隨不同潮週期而變化。此外,河口沖淡水與海水分界線還受到沿岸流的影響。如長江河口沖淡水在冬季大多向東南偏轉,但在夏季時因受臺灣暖流的影響而有着向東北轉向的趨勢。
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