上升流现象是海洋学的关键现象,它是由风驱动的运动,将密度较大、较冷且通常富含营养的深海水带到海洋表面,以替代温暖且通常低营养的表层水。这些营养丰富的上升水促进了初级生产者如浮游植物的生长和繁殖。根据报告,大约25%的全球海洋鱼类捕获量来自五个上升流区域,这些区域却只占全球海洋面积的5%。
上升流区域的生物量和水温使得这些区域能够识别出来,它们的海表温度较低,且叶绿素a的浓度较高。
上升流的机制主要由风、科里奥利效应以及埃克曼输送三个主要因素驱动。不同类型的上升流在运作上可能会有所差异,但其一般效果是一致的。当风沿着海面吹动时,海面水会以与风的方向大约90度的角度移动,这是由于科里奥利效应和埃克曼输送造成的。
海洋中的主要上升流通常与水流的发散有关,这些水流会将较深、较冷且富含养分的水带到海面上。常见的上升流类型包括沿海上升流、在海洋内部的大规模风驱动上升流、与涡流相关的上升流、地形关联的上升流,以及在海洋内部的广泛扩散上升流等。
沿海上升流是最知名的上升流类型,并且与人类活动关系密切,因为它支持了世界上一些最具生产力的渔业。这种现象发生在风的方向与海岸平行时。当埃克曼输送发生在远离海岸时,表层水被带走,随之而来的是较深、更冷且密度较大的水。
沿海上升流在丰富的深海水上升到表面时,这些养分将被浮游植物利用,进一步推动食物链的生成,形成高达50%的全球海洋生产力。
在赤道地区,上升流与赤道的热带辐合带(ITCZ)有关,这一带往往会向北或向南移动。虽然赤道上没有科里奥利效应,仍然会在赤道的北部和南部发生上升流,这使得在太平洋的赤道地区,高浓度的浮游植物变得显而易见。
在南极海,强劲的西风驱动着海水向北流动,这实际上是一种沿海的上升流。这一过程吸引了来自深海的冷水,并对南极地区的气候和生态系统产生影响。
然而,上升流系统面临着许多威胁。其中之一是过度捕捞。由于上升流地区是生产性和物种丰富的地区,这吸引了大量的商业捕鱼。如果某个物种被过量捕捞,其余的生物将会受到连锁反应的影响,整个生态系统也可能因此受损。
对于上升流系统而言,平衡生态系统中的每个物种都有其关键性,若某一环节被削弱,影响波及整体系统。
此外,厄尔尼诺现象(ENSO)也会影响这些地区的生产力。在正常年份,强劲的贸易风持续进行,推动上升流,但在厄尔尼诺事件中,贸易风变弱,导致全球上升流减少,直接影响到生态系的生产力与稳定性。这是否意味着我们应该更加关注和保护这些脆弱的生态系统呢?