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科學內容背景

海洋是地球熱量的儲存庫並調節地球的氣候
水吸收相當的熱能之後，溫度上升仍然有限；換句話說，水的比熱很高（比熱的定義，就是每 1 公克
的物質上升攝氏 1 度所需要的熱能）。和空氣、陸地相較，水吸收和釋放熱能的速度都比較緩慢；意
即水是地球巨大的熱能儲存庫。水的這項特質，對整個星球的溫度影響深遠，一旦海洋儲存熱能的能
力變得相當薄弱，地球白天的溫度將會飆高，高到無法支持生命；到了晚上又會變得酷寒無比，生物
同樣無法存活。因此可說，調節溫度並且讓地球適合定居的重要因素，就是海洋。

海水提高溫度之前，會先吸收大量的熱能，這是因為水分子形狀，
以及水分子之間氫鍵的關係。水分子帶負電的一端（氧原子的那
端），朝向帶正電的一端（氫原子的那端），或被其吸引。透過氫鍵，
最多可以結合 5 個水分子。和其他大部分物質相較，要打斷液態水
的氫鍵，需要的能量較高；也就是說，相鄰水分子的氫鍵斷掉之前，
水要吸收較多的能量。氫鍵斷掉後，水分子才會較快速運動，並且
彼此碰撞，這時溫度才會上升。個別水分子的形狀和氫氧原子間的
鍵結，也讓水分子在溫度上升前吸收大量的能量。這些鍵結很有彈
性，可以讓水分子吸收熱能之際就地晃動，並不一定要快速移動、
彼此相撞，同樣可以提高溫度。

聖嬰現象
在南太平洋，有一道北向的大洋流，沿著南美洲流經智利和祕魯。這道往北的洋流抵達赤道後，會彎
折往西到印尼以及澳洲。貿易風（trade wind）沿著赤道不停吹向西南方向（北半球）或西北方向（南
半球），吹送這道洋流向西流動。洋流沿著赤道流動之際，吸收了陽光的能量，抵達印尼時溫度就相
當高了。高溫的水，也讓當地大氣變得溫暖。這樣一來，加速了蒸發的速度，造成印尼與東南亞的雨季。
太平洋西邊的暖空氣上升後，貿易風穿越整個太平洋來補充暖空氣的位置，風力就會增強。

大約每隔 3 到 7 年，海洋與大氣互動而產生的全球性氣候事件，會發生於南太平洋，稱為「聖嬰」（El
Nino 是西班牙文，意思就是「嬰孩」，指的是耶穌誕生，因為效應最顯著的時刻適逢聖誕節）。聖
嬰現象的效應始於南太平洋，但是洋流和大氣會將效應帶往全球各地。貿易風的勢力減弱、橫渡太平
洋的表面洋流強度降低，甚至反向流動，聖嬰現象就出現了。這時溫暖的海水大量堆積在印尼海域，
最後往相反方向流向南美洲。溫暖的海水夾帶著原本應該降在印尼的雨水，讓祕魯、厄瓜多，以及加
州、墨西哥灣等國家地區的降水過多、溫度升高。溫暖的空氣將北美洲的噴射氣流推向更北邊，讓美
洲北部和東部出現暖冬。另一個聖嬰現象帶來的效應，則是颶風數量的改變，太平洋的颶風增多、大
西洋的颶風反而減少。

氣候不是聖嬰現象唯一影響的項目，海水循環與天氣的變化，也會連帶影響海洋生物。在正常的年分，
祕魯外海富含營養物質的海水不但溫度低，生產力也強（請參考湧升流）。聖嬰現象發生後，富含營
養的冷水被溫暖、營養低的溫水取代，如此就無法養育食物鏈基礎的植物性浮游生物。少了植物性浮
游生物，食物鏈受到干擾，較大型的生物就無法在該海域找到足夠食物了。

海洋科學序列教材 55
—G6-G8 進階海洋素養