为什么巴拿马运河东西两侧(大西洋和太平洋)海平面高度相差很大?

艾小城


我们都知道地球的70%都是海洋,在重力的作用下,全球的海平面都应该是一致的才对,但神奇的是,在巴拿马运河两侧,海平面居然是一边高一边低,这究竟是怎么一回事呢?

首先是因为巴拿马运河东边是赤道层流带动海水向北边流进墨西哥湾,而运河西边就是赤道逆流把太平洋海水向巴拿马附近汇集,一边把海水带走 一边将海水怼过来,自然而然会出现高度差。

其次,太平洋的一侧经常刮南风,也叫做信风,风对水位的升高起到了推波助澜的作用,为了和信风的风力达成平衡,水位自然而然就会产生倾斜 。因此,太平洋那一侧的海平面就保持了一个高度。

除此之外,科学家还发现,巴拿马两侧的海平面不一致 和海水的热胀冷缩也有关系,太平洋一侧是热带辐合区 那里雨量充沛,气候湿润。

而相对来说,另一侧的降雨量比较少,由于海洋深层流动性比较差 ,水压几乎是不变的,所以自然而然会在海平面上出现水位差了。

当然,除了洋流、风力之外,也会有其他什么别的原因,比如像是地转偏向力、气压等等。但实际上海平面是经常变换的,这并不是什么稀奇的现象。大自然是神奇的,人类想把它研究透彻,还有很长的路需要走。


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其实也没有很大吧?

巴拿马运河两侧长期的海平面平均值的确是有差别,但这相对于海洋的广度,这个个差距并不算大,以长期测量取平均数计算,巴拿马运河的太平洋侧的海平面比大西洋侧的海平面高20厘米。

一般认为,地球的水平面应该是一致的,假如没有外力作用,海平面应该与大地水准面一致,它相当于地球万有引力的一个等势面,然而实际上,地球的海平面并不是一成不变的,即使较长时间的平均值两者也不相同。这个长期的、地区性的差异被称为海面地形,其数值可以达±2米。 传统上在测量海平面时要考虑到228个月的默冬章和223个月的食周对潮汐的影响(也就是要测量一个完整的地月日运行周期的数据进行平均,这样才能充分考虑到潮汐对海平面的影响)。此外,受洋流、气压变化、温度和盐度的变化的影响,都会导致海平面与大地水准面不等。

去除潮汐因素,巴拿马运河两侧海平面高度数据仍不相同,虽然这个差距不算大——20公分而已,但还是有这个差距存在,产生这个现象的原因可以从洋流、气压、温度、盐度,甚至海岸线地形等多方面进行解释。

巴拿马运河东侧是南赤道层流带动海水向北流入墨西哥湾,而运河西侧则是赤道逆流将太平洋海水向巴拿马附近集中,一个把海水带走,一个将海水怼过来,出现高度差是很自然的。

当然,除了洋流之外,也许还有其他原因,但对于经常变化的海平面来说,20公分真不是什么很夸张的现象,毕竟世界各地的海拔基准都是有差别的,中国采用的青岛的黄海水域,这个高程和印度恒河口的高程也会有细微差别,与日本的东京湾高程也有细微差别,甚至现阶段的黄海高程与民国时期的黄海高程也有差别,但这个差别其实都不大,毕竟测量的实际是动态的海平面,受影响的因素太多了。


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巴拿马运河两侧的海平面相差很大,5至6米的差距还是有的。这也是巴拿马运河要修船闸的原因之一。

1883年法国洋际运河公司经过数年的准备后(准备并不充分),正式动工开凿巴拿马运河。

但是,由于照搬苏伊士运河的成功经验,对巴拿马的特殊地形估计不足,最初认为只需要利用当地河流修建一条海平式运河,就可以大功告成。

开工4年后,他们才发现运河西侧的东太平洋水面高于运河东侧的西大西洋水面5~6米!这个迟来的发现是致命的。再加上资金的问题,这个公司最后破产了。

后,美国介入,1914年完成了试航;

1920年,巴拿马运河正式通航。

后来人们发现:在一年中的绝大多数时间里,太平洋水面总是高于大西洋水面。

其实,这个看起来小儿科的问题,至今还没有一个准确的解释,人们只是给出了一些理论上的猜想:

一、海底地形结构不同:海水是流动的,海底是山脉的地区,海平面就高一些,海底是盆地的地区,海平面就低一些。

二、海水盐度不同,大西洋盐度最大,所以水面低。

三、信风对太平洋一侧海水的抬升作用和地球自转偏向力的影响。由于要与信风的应力保持平衡,就产生了水位的倾斜。这样,巴拿马运河太平洋一侧的海平面就被保持在一个高水位上。

四、沿岸洋流的影响,在太平洋一侧的洋流聚集抬高了水面。

等等原因,众说纷纭,聪明的你认为呢?


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虽然现在都以水平面是比较科学的,但是,因为就地球表面来说,不一定就没有高差,一方面是因为海浪造成的高差,另一方面是洋流造成的高差,大西洋西岸的洋流速度比太平洋东岸快,造成太平洋水面相当于大西洋的高。


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巴拿马东西两岸海平面呈东低西高,高差峰值可达4米以上,这对巴拿马运河的影响不可忽视。形成高低差的原因是多方面的,如海洋环流、海水盐度、信风、气候、降雨量、纬度、地形地貌,等等。但主要的原因是什么呢?

经过对比、分析,得出主要原因是:北半球靠近赤道的海洋赤道逆流和巴拿马海岸线东凸西凹的特殊地形两者相结合共同造成的。注意:东凸西凹海岸线容易被大家忽视!

先看北半球靠近赤道的海洋赤道逆流,总体上,方向是自西向东!作为参照,例如,苏伊士运河的水流方向是从大西洋→地中海→红海→印度洋。但苏伊士运河为什么就不像巴拿马运河那样在两端产生明显的落差呢?这是因为第一,苏伊士运河改成了以南北走向为主,东西方向的长度分量很小;第二,苏伊士运河两端连接的地中海、红海的海洋环流变得不明显了。

但是,巴拿马运河两端的情况截然不同!巴拿马东边海岸线向外凸,赤道层流带动海水暖流一路向北流向墨西哥湾,由流体动力学的贝努利方程知,在海平面压强均为大气压时,流速越大,海拔就越低。而运河西边的巴拿马西海岸向内凹进,收缩厉害,使得太平洋赤道逆流到此嘎然而止,海水向巴拿马西海湾的西海岸汇集而抬高了水位。由此造成巴拿马运河东西两端海平面形成了明显的落差,东低西高是必然的了。


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该提问星空在以前已作过回答,有兴趣者可查阅。


星空89831416


像这种人工运河出现海平面高度差我觉得是正常的。这个高度变化受地球自转、潮汐、洋流、海水密度、地形的影响。因为地形影响,单位时间水流通过量太低,所以地球自转会形成落差。相似的,洋流、潮汐的作用也受这个通过量的影响。所以真正决定这种落差的因素应该是地形。

一家之言,不喜勿喷!


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