上升流現象是海洋學的關鍵現象,它是由風驅動的運動,將密度較大、較冷且通常富含營養的深海水帶到海洋表面,以替代溫暖且通常低營養的表層水。這些營養豐富的上升水促進了初級生產者如浮游植物的生長和繁殖。根據報告,大約25%的全球海洋魚類捕獲量來自五個上升流區域,這些區域卻只佔全球海洋面積的5%。
上升流區域的生物量和水溫使得這些區域能夠識別出來,它們的海表溫度較低,且葉綠素a的濃度較高。
上升流的機制主要由風、科里奧利效應以及埃克曼輸送三個主要因素驅動。不同類型的上升流在運作上可能會有所差異,但其一般效果是一致的。當風沿著海面吹動時,海面水會以與風的方向大約90度的角度移動,這是由於科里奧利效應和埃克曼輸送造成的。
海洋中的主要上升流通常與水流的發散有關,這些水流會將較深、較冷且富含養分的水帶到海面上。常見的上升流類型包括沿海上升流、在海洋內部的大規模風驅動上升流、與渦流相關的上升流、地形關聯的上升流,以及在海洋內部的廣泛擴散上升流等。
沿海上升流是最知名的上升流類型,並且與人類活動關係密切,因為它支持了世界上一些最具生產力的漁業。這種現象發生在風的方向與海岸平行時。當埃克曼輸送發生在遠離海岸時,表層水被帶走,隨之而來的是較深、更冷且密度較大的水。
沿海上升流在豐富的深海水上升到表面時,這些養分將被浮游植物利用,進一步推動食物鏈的生成,形成高達50%的全球海洋生產力。
在赤道地區,上升流與赤道的熱帶輻合帶(ITCZ)有關,這一帶往往會向北或向南移動。雖然赤道上沒有科里奧利效應,仍然會在赤道的北部和南部發生上升流,這使得在太平洋的赤道地區,高濃度的浮游植物變得顯而易見。
在南極海,強勁的西風驅動著海水向北流動,這實際上是一種沿海的上升流。這一過程吸引了來自深海的冷水,並對南極地區的氣候和生態系統產生影響。
然而,上升流系統面臨著許多威脅。其中之一是過度捕撈。由於上升流地區是生產性和物種豐富的地區,這吸引了大量的商業捕魚。如果某個物種被過量捕撈,其餘的生物將會受到連鎖反應的影響,整個生態系統也可能因此受損。
對於上升流系統而言,平衡生態系統中的每個物種都有其關鍵性,若某一環節被削弱,影響波及整體系統。
此外,厄爾尼諾現象(ENSO)也會影響這些地區的生產力。在正常年份,強勁的貿易風持續進行,推動上升流,但在厄爾尼諾事件中,貿易風變弱,導致全球上升流減少,直接影響到生態系的生產力與穩定性。這是否意味着我們應該更加關注和保護這些脆弱的生態系統呢?