海洋｜Oceanography

泰宇版

學習目標

能說明海水的主要組成、鹽度的定義，以及蒸發、降水、河川淡水與海冰形成或融化如何改變表層鹽度。
能判讀全球表層海水鹽度與溫度分布圖，理解緯度、太陽輻射、海陸分布與海流造成的區域差異。
能說明海洋垂直方向的混合層、斜溫層與深水層，並比較不同緯度與季節下的分層差異。
能理解波浪主要傳遞的是能量而非大量水體本身，掌握波長、波高、週期、波速、風浪與湧浪等基本概念。
能分析波浪進入近岸後的淺化、折射、碎浪、沿岸流與海岸侵蝕、堆積之間的關係。
能說明表面海流與行星風系、科氏力之間的關係，並掌握北太平洋環流、黑潮與臺灣周邊季節性海流。
能理解海水因溫度與鹽度造成密度差異而形成的深層循環，並認識湧升流與海洋生產力的關聯。
能說明潮汐與日、地、月相對位置的關係，理解潮汐日變化、大潮與小潮，以及臺灣周邊潮差與潮流的區域差異。
能從海氣交互作用角度分析颱風與海洋之間的雙向影響，以及正常年、聖嬰年與反聖嬰年的海溫、氣壓、降雨與湧升流差異。

核心概念

海洋的性質會隨空間與時間改變：鹽度、溫度與密度並非處處相同，而是受到大氣條件、太陽輻射、海流、淡水注入及海冰等因素共同控制。
密度連結海水的溫度、鹽度與垂直運動：一般而言，海水降溫或鹽度增加會使密度增大，有利於下沉；密度差異也是深層海水循環的重要驅動力。
波浪主要傳遞能量：深水區水分子多在原位置附近振盪，波形與能量向前傳遞；進入淺水區後，海底作用會改變波速、波長與波高。
表面海流與大氣環流密切相關：大範圍行星風系長期吹拂海面，加上科氏力、海面高度與壓力差等作用，形成各大洋主要表面環流。
潮汐具有天文週期性，也受到區域海岸地形影響：月球是主要影響來源，太陽則共同調整潮差；實際各地潮位與潮流仍會因海岸與海底地形而不同。
海洋與大氣是一個互相耦合的系統：海洋儲存與輸送大量熱能，大氣又能透過風、降水與熱量交換改變海洋；聖嬰—南方震盪（ENSO）就是典型的海氣交互作用。

課本內容

海水的組成與結構

海洋並不是均一不變的一大盆水。海水中除了液態水，還含有各種溶解鹽類與氣體；海水的溫度、鹽度與密度又會隨緯度、深度與季節改變。這些性質不只決定海洋本身的垂直結構，也會進一步影響海流、海氣能量交換與全球氣候。

海水的組成與鹽度

平均而言，每 1 千克海水約包含 965 克水與 35 克海鹽。海水中含量最多的主要離子包括氯離子與鈉離子，另外還有硫酸根、鎂離子、鈣離子、鉀離子等。

泰宇課本指出，海水中的離子來源與地球其他圈層密切相關。例如鈉、鎂、鈣、鉀等陽離子主要與岩石風化有關；部分陰離子則與火山氣體及大氣成分溶入海水有關。這些物質進入海洋後，也會透過生物吸收、沉澱與化學作用等方式離開海水，因此海水的化學組成是長時間循環與平衡的結果。

鹽度用來表示海水中溶解鹽類的多寡。傳統定義可理解為：

每 1 千克海水中含有多少克溶解鹽類。

全球大洋平均鹽度約為 35‰。實際海表鹽度會因水分增加或減少而改變，因此判讀鹽度時，關鍵不是只看緯度，而是判斷「淡水增加」與「水分移除」哪一種作用占優勢。

圖片內容：圖中呈現全球表層海水鹽度的空間分布，並搭配不同緯度年蒸發量與年降水量的比較，可用來分析表面海水鹽度與水分收支的關係。
圖片重點：
- 副熱帶海域鹽度較高：副熱帶高壓帶降水少、蒸發旺盛，當蒸發量大於降水量時，海水中的水分減少而鹽分留下，因此鹽度升高。
- 赤道海域鹽度反而較副熱帶低：雖然赤道氣溫高、蒸發旺盛，但對流降雨非常多，淡水補充足以降低表層海水鹽度。
- 高緯度海域鹽度偏低：低溫使蒸發弱，陸地冰川或海冰融化也可能提供淡水。
- 鄰近陸地的海域常受河川影響：大量河水注入可稀釋海水，使鹽度降低。
- 半封閉海域更容易受到當地蒸發、降水及河川流入影響，因此可能形成特別高或特別低的鹽度。

影響表層鹽度的主要因素可整理如下：

作用	對鹽度的影響	原因
蒸發旺盛	上升	水分離開，鹽分保留
降水增加	下降	淡水稀釋海水
河川注入	下降	增加淡水量
海冰形成	周圍海水鹽度上升	結冰時大部分鹽分留在液態海水
海冰或陸冰融化	下降	融水加入海洋

全球表層海水溫度

海洋表面的主要熱量來源是太陽輻射。全年平均而言，低緯度接受的太陽能量較多，高緯度較少，因此全球海表水溫大致呈現由赤道向兩極遞減的趨勢。

不過，緯度並不是唯一因素。表面海流會輸送熱量，因此同緯度海域仍可能有明顯溫差；海陸分布與季節也會影響區域海表溫度。

圖片內容：圖中顯示全球表層海水的平均溫度，可比較不同緯度與大洋東、西側的海溫差異。
圖片重點：
- 整體趨勢是低緯較暖、高緯較冷，反映太陽輻射隨緯度的差異。
- 同緯度水溫不一定完全相同，因為暖流可把低緯熱量輸向高緯，寒流則可把較冷海水帶向低緯。
- 赤道太平洋西側長期堆積大量暖水，形成西太平洋暖水區（暖池）；東側受湧升流影響，表層水溫通常較低。
- 因此，判讀全球海溫圖時要同時考慮「緯度」與「洋流」。

海水的垂直分層

從海面向下，太陽能量快速減少，海水溫度也大致隨深度降低。依水溫垂直變化特徵，可將海洋分為三層：

混合層：靠近海面，受到風、波浪及海流攪動，垂直方向水溫變化小，水體性質較均勻。
斜溫層：位於混合層下方，水溫隨深度增加而快速下降，是垂直溫度梯度最明顯的區域。
深水層：位於斜溫層以下，水溫低而穩定，隨深度的溫度變化很小。

深水層幾乎不受日照直接加熱，也較少受到表面風浪直接影響。其低溫特性與高緯度冷海水密度增加、下沉有關。

圖片內容：比較赤道、中緯度夏季、中緯度冬季及高緯度海域的水溫—深度曲線，呈現不同緯度與季節的垂直分層差異。
圖片重點：
- 熱帶海域表層很暖、深層很冷，上下密度差較大，因此斜溫層明顯，但混合層通常較薄。
- 中緯度夏季日照強，海面增溫明顯，上下溫差增大，斜溫層較清楚。
- 中緯度冬季表層冷卻且風力較強，垂直混合作用加深，因此混合層較厚、斜溫層較不明顯。
- 高緯度海域表層本來就很冷，上下水溫差異小，因此斜溫層不明顯，水體較容易進行垂直混合。
- 混合層厚度不能只用「日照強弱」判斷，風浪攪動與水體密度穩定度同樣重要。

圖片內容：以大西洋南北向剖面呈現不同緯度海水溫度隨深度的變化，可直接比較赤道、中緯度與高緯度的分層程度。
圖片重點：
- 低緯度表層暖水與深層冷水溫差最大，因此垂直分層最明顯。
- 越往高緯度，表層水溫降低，表層與深層溫差變小。
- 高緯海水冷卻後密度增加，有利於海水下沉，這也是深層海洋循環的重要來源之一。

波浪與海岸作用

波浪是在傳遞能量

波浪是水面起伏的現象，也是能量傳遞的過程。當波浪通過深水區時，水分子主要在原位置附近作近似圓周運動，因此海面上的漂浮物可能隨波上下起伏，卻不會以波浪前進的速度一路向前移動。

描述波浪常用下列物理量：

波峰：波浪最高的位置。
波谷：波浪最低的位置。
波高：波峰到波谷的垂直距離。
波長：相鄰兩波峰或兩波谷的水平距離。
週期：同一位置連續兩個波峰通過所需的時間。
波速：波形向前傳播的速度。

圖片內容：呈現波浪的波峰、波谷、波長、波高，以及水分子在深水與近岸淺水區的運動差異。
圖片重點：
- 深水區波浪通過時，水分子以振盪為主，表示波浪主要向前輸送的是能量。
- 越往深處，波浪造成的水分子振盪幅度越小。
- 當波浪進入近岸淺水區，海底開始影響水體運動，波浪性質也會改變。

風浪與湧浪

海面最常見的波浪由風吹形成，稱為風浪。風能傳給海面的多寡主要受到風速大小、吹拂時間長短、受風區域大小影響。一般而言，風越強、吹得越久、受風區越廣，海面可獲得的能量越多，形成的波浪也越大。

同一風域內會同時出現不同波長與週期的風浪。較短的波浪較容易衰減；較長週期、較長波長的波浪能傳播得更遠。當這類波浪離開原本受風的區域後仍繼續向外傳遞，稱為湧浪。

因此，即使所在地風勢不強，海岸仍可能先觀察到遠方颱風或風暴所產生的長週期湧浪。這也是颱風尚未靠近時，海邊已可能出現危險大浪的重要原因。

波浪進入淺水區：淺化與碎浪

當波浪由深水向近岸傳播，水深逐漸變小後，海底摩擦開始影響水體運動。此時會出現典型的淺化作用：

水深變淺
→ 波速降低
→ 波長縮短
→ 波高增加
→ 波峰逐漸前傾
→ 最後破碎形成碎浪

在此過程中，波浪的週期大致維持不變，因此波速降低時，波長也隨之縮短。

波浪折射與岬灣地形

近岸不同位置的水深不相同，因此同一道波前各部分的速度也不同。較早進入淺水區的部分會先減速，使波浪行進方向逐漸偏折，波峰線最後常趨近與海岸線平行。

圖片內容：呈現波浪由外海向岬灣海岸傳遞時，波前因水深差異而偏折的情形。
圖片重點：
- 突出的海岬附近較早進入淺水區，波浪行進方向因此向岬角偏折。
- 波浪能量在海岬附近匯聚，因此侵蝕作用較強。
- 凹入的海灣處波浪能量較分散，因此較容易發生沉積作用。
- 長時間下來，岬角被侵蝕、海灣被填積，海岸線可能逐漸趨於平直。
- 強烈季風或颱風期間，海岬附近因波浪能量集中，更可能出現突然的大浪。

沿岸流、裂流與海岸泥沙移動

當波浪以斜向角度進入海岸時，破浪後會產生大致平行海岸線流動的沿岸流。沿岸流能搬運泥沙，因此海岸工程若阻擋沿岸流，可能改變原本的侵蝕與堆積平衡。

圖片內容：說明沿岸流搬運泥沙時，防波堤或突堤阻擋海流後，上游側與下游側海岸線的不同反應。
圖片重點：
- 沿岸流可沿著海岸長距離搬運砂礫與沉積物。
- 人工構造物阻擋泥沙輸送後，流向上游側容易因泥沙累積而海岸向外擴張。
- 下游側因泥沙補充減少，侵蝕可能加劇。
- 海岸工程不能只考慮單一地點，還須評估整段海岸的泥沙收支。

龍騰課本另補充裂流（離岸流）：若兩股沿岸流在岸邊匯聚，海水可能形成狹窄而快速的離岸流向外海輸送。這類流動對戲水者具有危險性，也說明近岸海水運動並非只有「浪打向岸上」的單一路徑。

海嘯與一般風浪不同

龍騰課本補充，海嘯屬於非氣象因素造成的長波，可能由海底地震、海底山崩或火山活動引起。它與一般風浪最大的差異之一，是波長可長達百公里以上，且在深海中能高速傳播。

海嘯接近岸邊時因水深變淺而減速、波長縮短，水體大量堆積，因此可能形成強烈海水推進與淹水。不能把海嘯理解為「風特別大造成的超級風浪」。

海流系統

海水長時間朝特定方向流動，稱為海流。海流形成原因很多，包括風吹海面、海水壓力差、海面高度差，以及溫度、鹽度造成的密度差異，其中高中課程最重要的是表面海流。

表面海流與行星風系

大範圍、長時間穩定吹拂的行星風系，會持續把動量傳給海洋表層，形成大洋尺度的表面環流。

圖片內容：呈現全球各大洋主要表面海流路徑，可與信風帶及盛行西風帶相互對照。
圖片重點：
- 熱帶海域受信風影響，表面海流大致向西。
- 中緯度海域受盛行西風影響，表面海流大致向東。
- 北半球中低緯大洋環流多呈順鐘向，南半球則多呈反鐘向。
- 北太平洋環流可依序掌握：北赤道流 → 黑潮 → 北太平洋流 → 加利福尼亞流。
- 大洋西側向高緯輸送的暖流通常較強；東側則常有向低緯流動的較冷海流。

為什麼海流方向不完全等於風向

若海流只受到風吹，海水應該沿風向流動，但實際觀測並非如此。表層海水在接受風力後，還會受到地球自轉造成的科氏力影響，因此北半球運動方向會向右偏轉，南半球則向左偏轉。

圖片內容：比較北大西洋行星風系的風向、風直接帶動表層海水的方向，以及實際觀測到的大洋環流方向。
圖片重點：
- 熱帶的東北信風與中緯度盛行西風是表面環流的重要驅動來源。
- 風推動海水後，科氏力會使北半球流向向右偏轉。
- 實際大洋海流還受到海面高度、壓力差、海岸邊界等因素共同調整，因此不會與風向完全一致。
- 判讀時要理解的是「風提供主要動量、科氏力造成偏轉、海盆邊界限制流向」，而不是死背每支箭頭。

黑潮與北太平洋環流

黑潮是北太平洋西側的重要暖流，源自北赤道流向西流至菲律賓附近後轉向北方。它沿臺灣東部向北流，再往日本附近延伸。

黑潮具有水溫較高、鹽度較高、流速快、水體較清澈且懸浮物少等特徵，顏色常呈深藍，是臺灣周邊海洋環境的重要控制因素之一。

臺灣周邊海域的季節性海流

臺灣東部的黑潮主流全年相對穩定，但臺灣海峽受到季風影響，季節差異相當明顯。

圖片內容：比較臺灣周邊夏季與冬季的平均表面海流，並呈現黑潮主流、黑潮支流、南海海流及中國沿岸流的位置。
圖片重點：
- 黑潮主流常年由臺灣東部海域向北流。
- 暖季／西南季風期：南海海流主要向北通過臺灣海峽。
- 冬季／東北季風期：中國沿岸流沿中國東南岸向南流，對臺灣海峽北部影響明顯。
- 臺灣海峽的流況不是全年固定方向，而是會受到季風強弱、黑潮支流與地形共同影響。

溫鹽環流

龍騰課本補充，海水除了表面風成環流，還會因溫度與鹽度造成的密度差異產生深層循環，稱為溫鹽環流。

海水降溫或鹽度增加
→ 密度增大
→ 海水下沉
→ 深層流形成
→ 其他區域海水補充
→ 建立大尺度海洋循環

這類循環速度遠慢於主要表面海流，但可連結不同大洋與深層水體，對全球熱量與物質輸送具有重要意義。

湧升流

湧升流是深層海水向表層補充的現象。當表層水被風吹離岸，或海流受海底地形迫使向上移動時，都可能形成湧升。

深層海水通常溫度較低、營養鹽較豐富，因此湧升流能提高表層浮游植物生產力，進一步形成重要漁場。龍騰課本以南美洲秘魯、厄瓜多沿岸及臺灣東北彭佳嶼附近為例，說明湧升流與漁場之間的關係。

潮汐與潮流

潮汐的基本概念

海面在固定地點呈現規律性的上升與下降，稱為潮汐。

海面上升稱為漲潮。
水位最高稱為滿潮。
海面下降稱為退潮。
水位最低稱為乾潮。
滿潮與乾潮水位之差稱為潮差。

潮汐最主要受到月球影響，太陽也會共同作用。雖然太陽質量遠大於月球，但月球距離地球近得多，因此月球對地球潮汐的影響較大。

為什麼潮汐每天會延後

月球繞地球公轉的同時，地球也持續自轉。月球每天相對星空向東移動，因此某地若要再次轉到與月球相似的相對位置，必須比一個太陽日多轉一小段時間。

圖片內容：示意地球自轉與月球公轉同時進行時，地球上同一地點隔日重新對準月球所需的額外時間。
圖片重點：
- 月球每天沿公轉軌道向東移動約 12°。
- 地球必須比 24 小時多自轉約 50 分鐘，才能再次與月球恢復近似的相對位置。
- 因此同一地點的滿潮或乾潮時間，隔日通常會比前一天延後約 50 分鐘。
- 多數臺灣海岸一天約出現兩次滿潮與兩次乾潮，相鄰兩次滿潮約相隔 12 小時多。

圖片內容：以臺中港潮位觀測搭配月亮、太陽中天時間，呈現月球運行週期與潮汐週期之間的對應關係。
圖片重點：
- 月亮中天時間每日約延後 50 分鐘，潮位變化也具有接近的延遲規律。
- 相鄰兩次滿潮或兩次乾潮的間隔約為半個月球日。
- 實際滿潮不一定恰好發生在月亮中天當下，因為海盆形狀、水深與海岸地形會造成相位差。
- 這張圖的重要意義是證明潮汐與月球週期具有密切關係。

大潮與小潮

月球與太陽會同時影響潮汐，因此潮差會隨日、地、月相對位置呈現半個月左右的週期變化。

圖片內容：比較朔、望與上弦、下弦月時，太陽與月球作用方向的差異。
圖片重點：
- 朔、望前後：日、地、月大致排列成一直線，太陽與月球造成的潮汐作用較能互相加強，因此潮差較大，稱為大潮。
- 上弦、下弦前後：日地連線與月地連線大致垂直，兩者作用部分抵銷，因此潮差較小，稱為小潮。
- 「大潮」與「小潮」描述的是潮差大小，不是單純指滿潮水位高不高。
- 大潮、小潮與月相有關，但實際潮位仍會受到當地海岸與海底地形影響。

臺灣各地的潮汐差異

臺灣四周不同海岸的潮差差異明顯，原因與海盆形狀、海岸線、水深及潮流傳播方式有關。

圖片內容：比較臺灣不同港口潮位隨時間的變化，並可對照月相觀察大潮與小潮的週期。
圖片重點：
- 臺灣東海岸、基隆與高雄等地平均潮差相對較小。
- 臺灣西岸由淡水向中部一帶潮差逐漸增大，臺中港附近可達約 4 公尺。
- 金門、馬祖的潮差可更大；澎湖則有其自身的區域潮汐特徵。
- 同一月相下，不同港口的滿潮時間與潮差仍不相同，說明地方海岸、海峽與海底地形非常重要。

臺灣海峽的潮流

潮流是潮汐造成的水平海水運動。龍騰課本指出，臺灣海峽的潮流大致可用中部附近作為分界：

漲潮時，海峽北部的海水大致向南流，南部的海水大致向北流。
退潮時，流向大致反轉。
南、北兩端潮流進入臺灣海峽後的傳播與匯合，是造成中部西岸潮差較大的重要背景之一。

因此，「潮汐」強調海面高度週期性升降，「潮流」則強調伴隨漲退潮發生的水平流動，兩者不可混為一談。

大氣與海洋的交互作用

大氣與海洋都是流體，兩者之間持續交換動量、熱量與水分。大氣的風可以驅動海流，海洋則能儲存與釋放大量熱能，影響大氣環流與天氣系統。

颱風與海洋是雙向作用

颱風形成與發展需要從暖海面取得大量水氣。水氣上升凝結時釋放的潛熱，可提供颱風發展的重要能量。

但海洋不只是單向「供應能量」給颱風。颱風通過時，強風會劇烈攪拌海面，使上下水層垂直混合加強，將較深處的冷水帶到海面，造成颱風路徑附近的海表水溫下降。

因此可整理為：

暖海面蒸發旺盛
→ 大氣獲得水氣
→ 水氣凝結釋放潛熱
→ 颱風得到能量

同時：

颱風強風吹拂海面
→ 海洋垂直混合增強
→ 深層較冷海水被帶上來
→ 海表溫度下降

這是典型的海氣雙向交互作用。

正常年赤道太平洋的海氣配置

正常情況下，赤道太平洋常年受到東風吹拂，表層暖水被推向西側。

西太平洋：

暖水堆積，海表溫度較高
海面高度較高
混合層較厚
暖濕空氣容易上升
對流旺盛、降雨較多

東太平洋：

表層海水被向西推離南美洲沿岸
深層冷水上升補充，形成湧升流
海表溫度較低
混合層較薄
氣候相對乾燥
深層水帶來營養鹽，有利於浮游植物與漁業生產

聖嬰現象

每隔數年，赤道太平洋可能進入**聖嬰（El Niño）**狀態。此時赤道東風減弱，原本堆積在西太平洋的暖水向中、東太平洋擴展。

圖片內容：比較正常狀況、聖嬰與反聖嬰期間，赤道太平洋表層海溫、東西向大氣環流、海面高度及斜溫層深度的變化。
圖片重點：
- 正常年：東風較強，暖水堆積西太平洋，東太平洋湧升流明顯，斜溫層呈西深東淺。
- 聖嬰年：東風減弱，暖水向東移動，東太平洋海溫升高、海面升高，斜溫層在東側變深，原本的冷水湧升受抑制。
- 東太平洋湧升流減弱後，營養鹽供應下降，浮游植物與魚類資源可能減少，影響秘魯沿岸漁業。
- 對流與降雨區也隨暖水向東移動，使東太平洋降雨增加，而西太平洋部分區域較容易出現乾旱。
- 反聖嬰年則大致相反：東風更強，東太平洋湧升流加強，西太平洋暖水堆積更明顯。

南方震盪與 ENSO

赤道太平洋不只有海溫變化，大氣壓力也會出現東、西兩側相反的變化。科學家在大溪地與澳洲達爾文等地觀測到，兩地海面氣壓經常呈現如蹺蹺板般的反向變化，稱為南方震盪（Southern Oscillation）。

圖片內容：呈現南赤道太平洋東側大溪地與西側達爾文港的海面氣壓距平變化，顯示兩地氣壓常呈反向起伏。
圖片重點：
- 當一側氣壓偏高時，另一側常偏低，呈現「蹺蹺板」式變化。
- 聖嬰期間，赤道東、西太平洋氣壓差減弱，赤道東風也隨之減弱。
- 反聖嬰期間，東、西氣壓差與東風通常增強。
- 海洋的聖嬰現象與大氣的南方震盪彼此相伴，因此合稱聖嬰—南方震盪（ENSO）。
- ENSO 的影響不只侷限秘魯沿岸，而可能透過大氣環流影響全球不同區域的降雨與溫度。

常見錯誤觀念

【常見錯誤】副熱帶比赤道更涼，所以鹽度應該更低

【正確理解】
表層鹽度的關鍵不是單看氣溫，而要比較蒸發與淡水補充。副熱帶高壓帶蒸發旺盛、降水少，因此鹽分較濃；赤道雖溫暖，但降雨量大，反而使表層鹽度較低。

【常見錯誤】夏季日照強，所以混合層一定比冬季厚

【正確理解】
夏季海面受熱後密度降低，容易形成穩定的上下分層，反而不利垂直混合。冬季表層冷卻且風浪較強，混合作用可深入較深水層，因此中緯度冬季混合層常比夏季厚。

【常見錯誤】波浪前進時，大量海水會跟著一路向前移動

【正確理解】
一般風浪主要傳遞能量，深水區水分子大致在原位置附近振盪。接近岸邊後，由於碎浪、沿岸流等作用，才會產生明顯的水體淨移動。

【常見錯誤】海嘯就是非常巨大的風浪

【正確理解】
海嘯主要由海底地震、山崩或火山活動等非氣象因素造成，具有非常長的波長，與風吹形成的一般風浪機制不同。

【常見錯誤】黑潮就是所有流經臺灣附近的暖流，冬夏方向都一樣

【正確理解】
臺灣東部的黑潮主流較穩定地向北流，但臺灣海峽流況會隨季風明顯變化。冬季中國沿岸流向南，暖季南海海流則主要向北。

【常見錯誤】大潮代表海水一定漲到全年最高，小潮代表海水很少

【正確理解】
大潮與小潮描述的是潮差大小。朔、望前後潮差通常較大，上、下弦月前後潮差較小；實際滿潮高度還會受到氣壓、風、海岸及海底地形等因素影響。

【常見錯誤】潮汐與潮流是同一件事

【正確理解】
潮汐主要描述海面高度的週期性升降；潮流則是伴隨潮汐產生的水平海水流動。兩者相關，但代表的物理量不同。

【常見錯誤】聖嬰現象只影響南美洲漁場

【正確理解】
聖嬰是赤道太平洋海洋與大氣共同變動的一部分，會改變暖水區位置、對流降雨、氣壓與大氣環流，因此影響尺度可擴及全球。

重點統整

重點名詞

鹽度：表示海水中溶解鹽類多寡的量；全球大洋平均約為 35‰。
混合層：海面附近受風浪與海流攪動，水溫垂直變化較小的水層。
斜溫層：位於混合層下方，水溫隨深度增加而快速降低的區域。
深水層：斜溫層以下低溫且水溫隨深度變化小的水層。
風浪：由風吹海面直接形成的波浪。
湧浪：離開原受風區後仍持續向遠方傳播的較長週期波浪。
淺化作用：波浪進入淺水區後，因海底影響而出現波速降低、波長縮短與波高增加等變化。
沿岸流：波浪斜向進入海岸後，沿著海岸線方向產生的水流。
裂流：近岸海水集中後形成快速向外海流動的狹窄水流。
表面海流：主要由大範圍盛行風驅動的上層大洋流動。
黑潮：北太平洋西側重要暖流，流經臺灣東部後向日本方向北上。
溫鹽環流：由海水溫度、鹽度造成的密度差異所驅動的深層大尺度循環。
湧升流：深層冷水向海表補充的垂直海水運動，常能帶來豐富營養鹽。
潮差：滿潮與乾潮水位之差。
大潮：朔、望前後日月潮汐作用較能互相加強，形成較大潮差的時期。
小潮：上弦、下弦前後日月潮汐作用部分抵銷，形成較小潮差的時期。
潮流：伴隨潮汐漲退形成的水平海水流動。
聖嬰現象：赤道中、東太平洋海溫異常偏高，並伴隨大氣環流改變的現象。
反聖嬰現象：赤道中、東太平洋海溫異常偏低，東風與湧升流通常較強的狀態。
南方震盪：南赤道太平洋東、西兩側氣壓呈反向起伏的現象。
ENSO：聖嬰／反聖嬰海洋變化與南方震盪大氣變化所構成的海氣耦合系統。

重點比較

表層鹽度較高與較低的環境

狀況	鹽度較高	鹽度較低
蒸發與降水	蒸發 > 降水	降水 > 蒸發
淡水輸入	少	多
海冰作用	海冰形成	海冰／陸冰融化
常見區域	副熱帶、乾燥半封閉海域	赤道多雨區、高緯融冰區、河口附近

混合層、斜溫層與深水層

水層	主要特徵	主要控制
混合層	水溫垂直變化小	風浪、海流攪動
斜溫層	水溫快速下降	表、深層溫差與分層穩定度
深水層	低溫、變化小	高緯冷水下沉與深層循環

風浪與湧浪

比較項目	風浪	湧浪
所在位置	仍在受風區內	已離開受風區
波況	多種波長混合、較不規則	較長週期、可遠距傳播
與遠方風暴關係	直接受當地風影響	可先於風暴抵達海岸

表面海流與溫鹽環流

比較項目	表面海流	溫鹽環流
主要驅動	行星風系、壓力差與科氏力	溫度、鹽度造成的密度差
主要範圍	海洋上層	可延伸至深海
速度	相對較快	相對緩慢
主要功能	水平輸送熱量	連結深層水體與全球大洋

大潮與小潮

比較項目	大潮	小潮
月相	朔、望前後	上弦、下弦前後
日地月位置	大致成一直線	兩連線大致垂直
潮差	較大	較小

正常年、聖嬰年與反聖嬰年

比較項目	正常年	聖嬰年	反聖嬰年
赤道東風	正常偏強	減弱	增強
暖水區	西太平洋	向中、東太平洋擴展	更集中西太平洋
東太平洋海溫	較低	偏高	偏低
東太平洋湧升流	明顯	減弱	增強
東太平洋降雨	較少	增加	更少
秘魯沿岸營養鹽	較豐富	減少	增加

重點因果關係

蒸發量 > 降水量 → 水分減少、鹽分保留 → 表層鹽度上升。
降水或河川淡水增加 → 海水被稀釋 → 表層鹽度下降。
夏季海表增溫 → 表層密度降低 → 分層穩定 → 垂直混合受抑制。
冬季風浪強、表層冷卻 → 垂直混合加深 → 混合層加厚。
風速更強＋吹拂更久＋風域更大 → 海面獲得更多能量 → 風浪更大。
波浪進入淺水區 → 波速下降 → 波長縮短、波高增大 → 最終形成碎浪。
岬角水較淺 → 波浪折射向岬角集中 → 能量匯聚 → 侵蝕較強。
海灣波浪能量分散 → 搬運能力降低 → 沉積較容易發生。
行星風系長期吹拂海面 → 表面海水受力 → 配合科氏力與海盆邊界 → 形成大洋環流。
海水降溫或鹽度增加 → 密度增加 → 海水下沉 → 驅動深層循環。
表層海水離岸 → 深層水上升補充 → 湧升流帶來營養鹽 → 海洋生產力提高。
月球每天向東公轉 → 地球需多轉約 50 分鐘才能恢復相似相對位置 → 潮汐時間每日平均延後。
朔、望 → 日月潮汐作用較能互相加強 → 潮差增大。
上、下弦 → 日月作用部分抵銷 → 潮差減小。
赤道東風減弱 → 西太平洋暖水向東擴展 → 東太平洋海溫上升、湧升流減弱 → 聖嬰狀態。
湧升流減弱 → 表層營養鹽減少 → 浮游植物下降 → 魚類與漁獲可能減少。

快速閱讀重點

平均鹽度約 35‰；副熱帶通常比赤道高，因為副熱帶蒸發強、降水少。
海水垂直三層：混合層（水溫近似）、斜溫層（快速降溫）、深水層（低溫穩定）。
中緯度冬季混合層常較厚，夏季斜溫層較明顯。
波浪傳遞能量，不代表大量水體隨波一路前進。
近岸淺化：波速↓、波長↓、波高↑，最後形成碎浪。
岬角侵蝕強、海灣堆積強，原因是波浪折射後能量分布不同。
北太平洋中低緯環流：北赤道流 → 黑潮 → 北太平洋流 → 加利福尼亞流。
臺灣東部黑潮常年北上；臺灣海峽海流有明顯季節性。
溫鹽環流由密度差驅動；湧升流把低溫、高營養鹽深層水帶到表面。
潮汐每天約延後 50 分鐘；朔望大潮、上下弦小潮。
臺中附近西岸潮差大，臺灣各地潮汐與潮流因地形而不同。
正常年西暖東冷；聖嬰東風減弱、暖水東移、東太平洋湧升減弱；反聖嬰則相反。
聖嬰＋南方震盪＝ENSO，代表海洋與大氣是相互連動的系統。

自我檢核

第1題｜全球表層海水鹽度

為什麼全球表層海水鹽度最高值常出現在副熱帶，而不是日照最強的赤道附近？

查看答案與解析

答案：
副熱帶高壓帶蒸發旺盛、降水少，因此水分大量離開海面而鹽分留下，使海水鹽度升高；赤道雖然氣溫高、蒸發旺盛，但降雨量也非常大，淡水補充反而使表層鹽度較低。

解析：
海水鹽度高低的關鍵，不是單純看氣溫或日照強弱，而是比較水分移除與淡水加入的多寡。

蒸發旺盛：水分離開海洋，但鹽類留在海水中，使鹽度上升。
降水旺盛：大量淡水進入海洋，使海水受到稀釋，鹽度下降。
河川注入：增加淡水，使沿岸海域鹽度降低。
海冰形成：結冰時大部分鹽分留在周圍海水，使海水鹽度增加。
冰融化：淡水加入海洋，使鹽度降低。

因此，副熱帶海域常因「蒸發量 > 降水量」形成高鹽區；赤道則常因「降水量 > 蒸發量」而鹽度較低。

判斷重點：
表層鹽度主要看淡水收支。副熱帶「蒸發多、降水少」；赤道「降水非常多」。

第2題｜海水垂直分層

混合層、斜溫層與深水層在水溫垂直變化上有何差異？為什麼中緯度冬季混合層往往比夏季厚？

查看答案與解析

答案：
混合層水溫垂直變化小；斜溫層水溫隨深度增加而快速降低；深水層溫度低且變化較小。中緯度冬季因表層海水冷卻，加上風浪較強，使上下水層較容易混合，因此混合層通常較厚。

解析：
海水由表面向下可依溫度垂直變化分為三層：

混合層：受到風、波浪及海流攪動，水溫與密度較均勻。
斜溫層：水溫隨深度增加而快速下降。
深水層：水溫低而穩定，隨深度變化較小。

中緯度夏季日照強，海面被加熱後溫度較高、密度較低，與下方較冷海水形成穩定的密度分層，因此垂直混合受到抑制。

冬季表層海水冷卻，與深層水的密度差縮小，加上季風與風浪攪動較強，水體便能混合到更深的位置。

判斷重點：
混合層厚度不能只看日照。夏季分層強，冬季攪動強，因此中緯度冬季混合層通常較厚。

第3題｜波浪是在傳水還是傳能量？

為什麼說一般風浪主要是在「傳遞能量」，而不是把整團海水從外海運送到岸邊？

查看答案與解析

答案：
因為在深水區，波浪通過時水分子主要在原本位置附近做週期性的振盪運動，而波形與能量持續向前傳播，水分子本身並不跟著波峰一路移動到岸邊。

解析：
當波浪通過深水區時，海水中的水分子主要在原位置附近做近似圓形的振盪。

例如海面上的浮標會：

隨波浪上下起伏。
可能略微前後移動。
但不會跟著某一個波峰一路快速移動到岸上。

因此向前移動的主要是波形與能量，不是整團海水。

不過，波浪進入近岸並形成碎浪後，沿岸流、裂流及碎浪等現象確實可能造成較明顯的水體淨移動。

判斷重點：
一般深水波浪：水分子振盪，能量向前傳遞。

第4題｜波浪的淺化作用

波浪從深水區進入近岸後，波速、波長與波高如何改變？這些變化為什麼最後會形成碎浪？

查看答案與解析

答案：
波浪進入淺水區後，波速降低、波長縮短、波高增加，最後波峰逐漸前傾並失去穩定，形成碎浪。

解析：
波浪由深海進入近岸後，水深逐漸減少，海底開始影響水體運動。

變化過程可整理為：

水深變淺 → 波速變慢 → 波長縮短 → 波高增加 → 波峰前傾 → 碎浪

因為波浪週期大致維持不變，所以當波速降低時，波長也會縮短。

同時，波浪底部受到海床阻力較明顯，而上部仍持續向前，使波峰越來越陡峭。當波形無法維持穩定時，就會向前崩落形成碎浪。

判斷重點：
近岸淺化必記：波速↓、波長↓、波高↑。

第5題｜岬角與海灣的侵蝕差異

為什麼岬角通常侵蝕較強，而海灣較容易堆積？

查看答案與解析

答案：
因為波浪進入岬灣海岸後會發生折射，使波浪能量在突出的岬角附近集中，而在凹入的海灣中分散。因此岬角侵蝕較強，海灣較容易沉積。

解析：
當同一道波浪接近不規則海岸時，各處水深不同。

岬角突出到外海，附近海水通常較早變淺，因此波浪先減速，使波峰逐漸發生偏折。

最後造成：

岬角：波浪能量集中 → 侵蝕作用較強。
海灣：波浪能量分散 → 搬運能力降低 → 泥沙較容易沉積。

長時間作用下，岬角逐漸被侵蝕、海灣逐漸被沉積物填充，海岸線可能因此逐漸趨向平直。

判斷重點：
岬角能量集中 → 侵蝕；海灣能量分散 → 沉積。

第6題｜風如何驅動表面海流？

表面海流為什麼與行星風系方向相關，卻又不會完全沿著風向流動？

查看答案與解析

答案：
行星風系透過海面摩擦將動量傳給海水，是表面海流的重要驅動力；但海水開始運動後還會受到科氏力、海面高度與壓力差、海岸邊界等因素影響，因此實際海流方向不會與風向完全一致。

解析：
信風與盛行西風等大範圍、長時間吹拂的行星風系，會藉由摩擦帶動表層海水。

但海水一旦開始運動，就會受到地球自轉產生的科氏力影響：

北半球運動方向向右偏。
南半球運動方向向左偏。

除此之外，大洋邊界、海面高度與海水壓力差等，也會調整實際流向。

因此全球表面環流是多種作用共同平衡的結果。

判斷重點：
風提供動量，科氏力造成偏轉，海盆邊界限制海流。

第7題｜表面海流與溫鹽環流

比較表面海流與溫鹽環流的主要驅動力與活動範圍。

查看答案與解析

答案：
表面海流主要受到行星風系、海面壓力差及科氏力等作用控制，主要活動於海洋上層；溫鹽環流則主要由溫度與鹽度造成的海水密度差異驅動，可延伸到深海並連結全球各大洋。

解析：

比較項目	表面海流	溫鹽環流
主要驅動	行星風系等	溫度、鹽度造成的密度差
活動位置	海洋上層	可進入深海
流速	相對較快	相對緩慢
主要作用	水平輸送熱量	連結表層與深層、不同大洋

高緯度海水若：

溫度降低，或
鹽度增加，

密度便會增大而下沉，形成深層水，進一步帶動大尺度深層循環。

判斷重點：
表面海流主要看風；溫鹽環流主要看密度差。

第8題｜臺灣周邊的海流

臺灣東部與臺灣海峽的海流有何不同？冬、夏季臺灣海峽的主要流況如何改變？

查看答案與解析

答案：
臺灣東部的黑潮主流全年大致由南向北流動；臺灣海峽則受到季風影響較明顯，暖季主要有南海海流向北，冬季則有中國沿岸流沿中國東南沿岸向南流動。

解析：
黑潮是北太平洋西側重要暖流，經菲律賓東側與臺灣東部向北流往日本附近，流向相對穩定。

臺灣海峽則較淺且受到季風明顯影響：

暖季／西南季風期：南海暖水較容易向北流入臺灣海峽。
冬季／東北季風期：中國沿岸較冷海水向南流，對海峽北部影響明顯。

因此臺灣周邊海流不能全部簡化成「黑潮」。

判斷重點：
臺灣東側黑潮常年北上；臺灣海峽流況具有明顯季節性。

第9題｜潮汐為何每天延後約50分鐘？

為什麼同一地點的滿潮時間每天平均會比前一天延後約 50 分鐘？

查看答案與解析

答案：
因為地球自轉的同時，月球也持續繞地球向東公轉。月球每天約向東移動 12°，因此地球必須比 24 小時多轉一段角度，約多花 50 分鐘，才能重新與月球形成近似相同的相對位置。

解析：
如果月球固定不動，地球自轉一圈後就能恢復相同的日、地、月相對位置。

但實際上，在地球自轉約一天的時間內，月球也已經沿軌道向東前進。

因此地球需要：

自轉一圈＋額外再轉一小段

才能重新對準月球。

這使一個月球日約為 24 小時 50 分鐘，因此同一地點的潮汐時間平均每天也會逐漸延後。

判斷重點：
潮汐每天延後約 50 分鐘的關鍵是：地球自轉時，月球也在公轉。

第10題｜大潮與小潮

大潮與小潮分別發生在什麼月相？兩者真正比較的是哪一個潮汐量？

查看答案與解析

答案：
朔、望前後通常形成大潮；上弦、下弦前後通常形成小潮。兩者真正比較的是潮差大小。

解析：

大潮：

發生在朔、望前後。
日、地、月大致排列成一直線。
太陽與月球造成的潮汐作用較能互相加強。
滿潮與乾潮水位差較大。

小潮：

發生在上弦、下弦前後。
日地連線與月地連線大致垂直。
太陽與月球的作用部分抵銷。
潮差較小。

因此，「大潮」不是單純指「滿潮很高」，而是指滿潮與乾潮之間的水位差較大。

判斷重點：
朔望大潮、上下弦小潮；比較的是潮差。

第11題｜正常年與赤道太平洋湧升流

正常年赤道太平洋為什麼呈現「西暖東冷」？東太平洋湧升流對漁場有什麼重要性？

查看答案與解析

答案：
正常年赤道東風吹動表層暖水向西移動，使暖水堆積在西太平洋；東太平洋表層水離開後，由深層冷水向上補充，因此形成「西暖東冷」。湧升的深層海水含有豐富營養鹽，可提高浮游植物生產力並支持重要漁場。

解析：
正常情況下，赤道太平洋的東風持續由東向西吹。

因此：

西太平洋：

暖水大量堆積。
海表溫度較高。
暖濕空氣上升。
對流旺盛、降雨較多。

東太平洋：

表層暖水被向西推離。
深層冷水上升補充。
海表溫度較低。
湧升流把深層營養鹽帶到海面。

營養鹽增加後，可促進浮游植物生長，再支持浮游動物、魚類及更高階生物，因此秘魯附近形成重要漁場。

判斷重點：
正常年：東風吹暖水向西 → 西暖東冷；東側湧升流帶來營養鹽。

第12題｜聖嬰現象與南方震盪

聖嬰年發生時，赤道東風、暖水分布、東太平洋海溫、湧升流與降雨如何改變？南方震盪又代表什麼？

查看答案與解析

答案：
聖嬰年時赤道東風減弱，原本堆積在西太平洋的暖水向中、東太平洋擴展，使東太平洋海溫升高、湧升流減弱，對流與降雨區也向東移動。南方震盪則是赤道太平洋東、西兩側海面氣壓呈現反向變化的現象。

解析：
正常年時，赤道東風維持西暖東冷的海溫結構。

聖嬰發生時：

東風減弱 → 暖水向東移 → 東太平洋海溫上升 → 斜溫層變深 → 湧升流減弱

東太平洋暖化後，對流與降雨也向東移動，使原本西太平洋與東太平洋的降雨分布發生改變。

湧升流減弱還會造成：

深層營養鹽供應減少
→ 浮游植物減少
→ 海洋食物鏈受到影響
→ 秘魯等地漁獲可能下降

南方震盪則描述大氣部分：赤道太平洋東、西兩側氣壓像蹺蹺板般呈反向變化。

由於海溫的聖嬰現象與氣壓的南方震盪彼此密切連動，因此合稱：

聖嬰－南方震盪（ENSO）

判斷重點：
聖嬰：東風弱 → 暖水東移 → 東太平洋變暖 → 湧升減弱 → 漁場營養鹽下降。
ENSO 強調的是海洋與大氣共同變化。

延伸知識補充

艾克曼螺旋（Ekman Spiral）

對應課本概念：
表面海流、風力、科氏力與海氣交互作用。

延伸說明：
風把動量傳入海面後，表層水先受到風力推動，再受到科氏力偏轉；水層之間又會透過黏滯作用把動量向下傳遞。隨深度增加，海流速度逐漸減弱，方向也一層一層改變，若將不同深度流向投影到同一平面，會形成螺旋狀結構，稱為艾克曼螺旋。

在理想情況下，把不同深度的海水輸送量加總後，形成的艾克曼輸送方向大致與海面風向垂直。這個概念可以進一步解釋沿岸湧升與下沉，也能幫助理解強風為何能改變海洋表層結構。

為什麼颱風經過後海面會留下冷水區

對應課本概念：
颱風與海洋的雙向交互作用、垂直混合。

延伸說明：
課本說明颱風強風會加強海水上下混合，使較冷的深層海水被帶至表面。若再結合艾克曼輸送概念，颱風旋轉風場也可能使表層水向外輸送，促使較深層海水向上補充。

因此颱風雖然需要暖海面提供水氣與熱量，自己卻也可能透過強風把海洋攪冷，在行經路徑留下低溫海水區。這種「海洋餵養颱風、颱風反過來改變海洋」的現象，是海氣交互作用非常直觀的例子。

日本鰻的祕密

對應課本概念：
北赤道流、黑潮、表面海流與海氣交互作用。

延伸說明：
龍騰課本的「科學不設限」以日本鰻為例，說明生物遷徙如何受到洋流與大氣環流影響。日本鰻成熟後會游向西北太平洋產卵，孵化後的仔魚與鰻苗會隨海流漂移，先利用北赤道流向西，再進入黑潮向北輸送至臺灣、日本及中國沿岸附近。

產卵位置也可能受到間熱帶輻合區（ITCZ）位置變化影響。若產卵區與主要洋流的位置關係改變，幼生能否順利搭上北赤道流與黑潮，也會受到影響。這個例子把「大氣環流—表面洋流—生物遷徙」三者串連在一起。

瘋狗浪為什麼難以預料

對應課本概念：
湧浪、波浪折射、岬角能量集中與海岸安全。

延伸說明：
「瘋狗浪」不是嚴格的海洋學分類，而是民間對突發性大浪的稱呼。當遠方風暴形成的長週期湧浪到達近岸後，可能與當地波浪、海流及海底地形共同作用，使波高突然增大。

特別是在凸出的海岬，波浪折射使能量集中，本來就比海灣更容易形成強浪。這也是為什麼即使岸邊看似風不大，只要外海有強風暴或長浪訊號，仍應避免靠近礁岩與突出岬角。

裂流（離岸流）的安全觀念

對應課本概念：
沿岸流與近岸海水運動。

延伸說明：
當沿岸流在某處匯聚，海水可能形成一股狹窄而快速的水流向外海移動，稱為裂流或離岸流。被裂流帶離岸邊時，直接逆著水流游回岸上往往會快速消耗體力。

龍騰課本建議，若陷入裂流，可先嘗試沿著平行海岸線方向離開狹窄水流區，再尋找較弱的水流回到岸邊。理解裂流也提醒我們，海邊的危險不一定表現在「浪很高」，平靜外觀下仍可能存在快速水平流動。

引潮力為什麼月球影響比太陽大

對應課本概念：
潮汐成因與日、地、月系統。

延伸說明：
太陽的質量遠大於月球，但潮汐作用取決於天體對地球不同位置造成的引力差異，而這種差異對距離非常敏感。月球雖然質量較小，卻離地球近得多，因此造成的潮汐作用比太陽更明顯。

這也是為什麼潮汐每日時間變化主要跟隨月球，而太陽則更明顯地調整朔望與上下弦時的大潮、小潮差異。

潮汐發電

對應課本概念：
潮差、潮流與週期性海水運動。

延伸說明：
潮汐具有高度規律的週期，因此人類可以利用漲退潮的水位差或潮流流速來發電。常見方式包括利用水位高低差推動渦輪，以及直接讓強潮流帶動水下渦輪。

潮汐發電的優點是週期較容易預測，但適合建設的地點必須具有足夠大的潮差或強潮流，同時也須評估海岸泥沙、潮間帶環境與海洋生物受到的影響。加拿大芬地灣因潮差非常大，是常被用來說明潮汐能源潛力的案例。