2015年2月3日 星期二

考考你還記得嗎?學測裡的海洋問題

今年的大學學測剛結束,今年的學測自然科也有好幾題海洋相關的題目呢!

快來一起看看你會不會吧~



1. 海洋除了可依溫度隨深度的差異加以分層外,也可由密度變化來加以分層。下列各圖是不同海域密度隨深度的變化,其中哪一海域最不容易發生垂直的對流?

答案:B。
上層海水的密度比下層輕,因此不容易下沉,密度差越大的話,分層的情形越明顯,而且密度有差異的話,就比較難有對流。

2. 海洋的潮汐運動主要是受到月球影響,配合地球自轉,每天會漲退潮的週期變化。若某地潮汐為半日潮,表示每次平均漲潮時間約為下列何者 ?
(A) 24小時50分 (B)24小時 (C)12小時25分 (D)12小時 (E)6小時12.5分

答案:E
由於地球自轉比月球公轉快,所以地球上的同一點再次正對月球的週期約為12小時25分鐘,即為半日潮的週期。一次漲潮的時間為週期的一半,即為6小時12.5分。


Source: http://hsmaterial.moe.edu.tw/

台灣各地的潮汐特性都不相同。例如,西岸因為台灣海峽的關係,漲潮時潮汐湧入中間,退潮時又從南北兩個開口洩出,使得西岸中部的潮差較南北部大。對南部的漁民來說,退潮時稱為南流,而北部則相對稱為北流。

南北因潮汐升降較緩和,屬全日潮為主的混合潮,而中部則是以半日潮為主。


台灣海峽的潮流流速(箭頭)與海平面高度(顏色)。可以看見中部地區的潮汐落差較南北部大。
Source: PanSci- - 中央氣象局

3. 海水除了水平方向流動外,也會垂直流動,向上流動稱為湧升流。下列有關湧升流的敘述,哪些正確?
(A) 垂直流速與水平流速相當
(B) 秘魯外海的湧升流有時會伴隨聖嬰現象而消失
(C) 通常是受風吹或地形影響而產生
(D) 此海域的表層海水通常溫度較高
(E) 此海域的表層海水通常有較高的營養鹽

答案:BCE
風吹動洋流流動時,由於地球科氏力的影響,使得在北半球流向偏向右側(南半球則是向左),若發生在沿岸或是赤道,下層的海水就會補上來,形成湧升流。


南半球沿岸地區受到風力作用所產生的湧升流(左,圖A)與沈降流(右,圖B)。 摘自Thurman, H. V. (1993) "Essentials of Oceanography", 4th ed.。

從海底傳上來的海水雖然比較冷,但通常含有豐富的營養鹽,所以常會有豐富的漁獲。


南美洲智利、秘魯一帶,因為湧升流的關係,有豐富的漁獲
Source: http://www.seafriends.org.nz/

4. 臺灣電力公司曾考慮在臺東沿海抽取六、七百公尺深的海水,做為溫差發電、 製造海洋深層水和養殖之用,和表面海水相比,六、七百公尺深海水有哪些性質?
(A) 水溫較低
(B) 鹽類中氯化鈉比率大幅增加
(C) 氧含量較高
(D) 葉綠素濃度較低
(E) 海水密度較大

答案:ADE
溫差發電是利用熱交換的原理來發電。也就是抽取表層溫度比較高的海水,使工作機裡面沸點較低的液體(如氨)蒸發成蒸氣、或直接用真空低壓的方式使這些表層海水蒸發,用這些蒸氣推動發電機,之後再用溫度低的深層海水將水蒸氣冷卻,形成一個循環。優點是不需消耗燃料,不排放溫室氣體,但因為需要將冷水管拉到海底,成本很高。


溫差發電示意圖
Source: http://www.nippon.com/hk/in-depth/a01203/

另外,題目中提到的「海洋深層水」,商業上通常泛指海面下200公尺左右的海水。關於商業上常見的海洋深層水,可參考這篇文章:<魔法泉水還是產業的海市蜃樓?-海洋深層水>

但是,海洋學中的「深層水」通常指的是「溫鹽環流」,當海水流到高緯度地區後,受到當地的極低溫與低濕度,海水密度變大而下沉的濃鹽水。這團位居海洋深處的濃鹽水,會因為密度與溫度的差異,緩慢的從高緯度再向低緯度流動,一個循環需花費至少1600年,與表層因風而起的洋流的流速、方向多有所不同。



5.在地球的歷史中,氣候發生過許多次冷暖變化,地球現正處於間冰期。當地球由冰期進入間冰期時,全球氣溫上升,會引發哪些現象?
(A) 冰川後退,冰原範圍減小,海平面上升
(B) 冰層溶解,原先被覆蓋的陸地上升
(C) 冰融後,因大量淡水注入海洋,造成海洋溫鹽環流增強
(D) 水氣蒸發量降低,降雨少,沙漠擴張
(E) 熱點火山噴發活動旺盛,釋出大量溫室氣體

答案:AB
因為溫室效應造成北極融冰,北極熊無家可歸的故事相信大家都很常聽見吧!



這些由融冰形成的淡水,會對海洋造成什麼影響呢?早期學者認為,淡水會造成溫鹽洋流的鹽度下降,密度也降低,可能會使得溫鹽洋流變弱。但是,近年則有研究認為,融冰會使得海水溫度下降,因此使得溫鹽環流更加穩定。

這些題目都答對了嗎?沒答對也沒關係,之後也會有相關議題的文章喔。

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