【干货】“斜温层”不广为人知的千变万化

今天我们讲讲 - “斜温层”是什么，怎么形成，如何影响潜水，以及潜水员需要注意些什么。

海中的斜温层，稍后会说到

要理解斜温层，先从它的英语入手，thermocline。这个词是由thermal和cline两个词组成的。

thermal就是热的意思，与Hot不同，两者虽然翻译过来都叫“热”，但Hot指的是主观感受，Thermal却是热力学意义上的“热量”，这个名词虽然不常用，但是很好记，保温杯膳魔师THERMOS就和这个单词有相同词根。

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cline原意是渐变和下降的意思，同时还指与周围的水层相比，具有不同性质的水层。

斜温层又叫温跃层，温度跃层、温度突变层。

这种水温的变化与斜温层上的水层和下的水层非常不同。而且斜温层通常发生在大型水体中，如湖泊和海洋。

巨大的水体，比如海洋，都是由层组成的。这些层通常是由每一层水的温度决定的。

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尽管我们单独把斜温层定义成一个层，但它实际上只是水体的一个过渡部分，只是不同于上下层的“相对稳定”。

不同的水体有不同的斜温层

实际上，水体不同斜温层存在的深度和变化强度都会不同。之前我们提到淡水水域的斜温层较容易被感受，更有意思的是不同地区也会有不同的斜温层，甚至同地区的不同季节也会导致斜温层不同。

斜温层在极地地区几乎不存在，因为极地地区异常寒冷，那里的表层水几乎和下方的水一样冷，见下图左边Polar Waters（极地水域），极地仅仅可能在盛夏连续相对高温的时期出现短暂的极为薄的斜温层。

因为条件的苛刻，所以极地斜温层几乎不存在。

接下来是热带的情况，在热带，斜温层是半永久性的，称为Semi- Permanent，这里的半永久并非指时间上的长短，而是指斜温层厚度和深度的变化。

热带，无论季节原因，在较深的水域都永久地存在斜温层，且深度和厚度非常稳定，见下图Permanent Thermocline（永久性斜温层）范围。在这个永久性斜温层之上存在季节性斜温层，即Seasonal Thermocline（季节性斜温层）。

季节性斜温层会随着季节的不同而变化。季节的因素主要是风和温度的因素，造成这一段的斜温层不断变化，而由于较深的永久斜温层不变，所以总称半永久斜温层。

*火山等运动导致的特殊环境情况而破坏斜温层不在论述范围。

本文一开始就有海洋中的斜温层图片，但我们实际潜水却不容易观察和感受到海洋中的斜温层。这导致了一个片面的理解，就是“淡水比较容易观察到斜温层”。这个说法其实不怪我们，因为海洋的斜温层比较复杂，有时即使感受的到，但也不怎么印象深刻以至于出水后立马忘了这一茬。

海洋的最上层是温暖的，含氧量很高。大多数情况下，这个表层能深达100米以上。这一层能保持温度差异不大的原因在于其会受到水流、物质、潮汐等的干扰，频繁的搅动导致了该层的均匀（相对温度均匀）。

也就是为啥我们去海里潜水不是每次总能感受斜温层原因，毕竟我们休闲潜水深度最多40米。

因为热传递等关系，我们都懂水越深越冷的道理，表层下面的水往往保持一个持续的温度走低。原因和表层温度均衡正好相反：深水环境不受到冲击表层的流以及水中物质等的干扰。越往深处，海水越冷。当达到一定深度，约1000米以下，这种降温将极小，因为此时的温度接近或略高于冰点，这种接近冰点的稳定在接近海底时可能随着地热或底栖生物的丰富会再度升高，不过这已经不是本次的讨论范围。

*提示，各种深度的海洋都有，不能把浅海之类的笼统归纳进来。

小结：海洋的表层，水温相对恒定。下面是斜温层，一个温度随深度变化的区域；在斜温层以下，温度的变化仅向海底略有下降。

以上是温带海洋的一般情况，在不同的季节，斜温层的深度和厚度都会有所变化。

变化的主因还是海面的温度、风及洋流的作用。水的密度随温度和盐度而变化，比如冷水比温水密度大，盐分高的水比盐分低的水密度大。夏天表层变暖，由于温水的密度比冷水的密度小，温水会留在水面上，加上风较柔和，表层就会比较薄，因此斜温层起始深度较浅。在秋季和冬季，较低的温度和风暴使水面降温。这就增加了表面水的密度，密度变大的水不在像夏季一样牢牢地占据高位，而是逐步下沉，加上风暴扰动海洋，使得表层的厚度变大，进而压低斜温层的起始深度，同时，由于整体温度的走低，斜温层的厚度也变得相对薄了一些。春天，海水再次变暖，斜温层发生变化。

这个情况有点像在鸡尾酒上再加一层基酒，底层很厚实，只能压一点，大部分的压力只能去压在中间层上。

潜水员能在海洋里经常观察到的斜温层，是由被称为上升流和下降流的洋流现象造成的。上升流是指洋流的向上流动带来了更深、更冷的水，而下降流是指洋流的向下流动推动较暖的表层水下坠。这种斜温层是短暂的，而且是区域性的。

湖泊的情况也用四季交替的方法来和大家解释。

就像海洋里的情况一样，被太阳加热的表水层位于其下面更冷密度更高的水层之上，它们被斜温层隔开。表水层就叫Epilimnion，对应的就是深水层Hypolimnion。

湖泊中斜温层的深度取决于湖泊本身的深度和太阳的热量。有时候，湖面的水波会影响到较深的区域，导致其斜温层深度发生振荡。

季节对湖泊和海洋中温跃层的影响略有不同。前面介绍的情况普遍适用于夏季，大多数湖中没有水流，且风浪不如海洋，因此在湖表面很少发生温水和冷水的混合，这就意味着，在夏季，湖底温度低得多、密度大得多的水仅仅停留在那里，不与表面温暖的水混合。这时表水层在白天，由于暴露在太阳下会被持续加热，结果就是会在较浅的深度就诞生斜温层，这也是斜温层在淡水区域常见的原因。

看个视频

随着冬天的临近，温度将会下降，同样因为缺乏流动的关系，温度下降仅发生表水层，当达到某一点时，冷却的表水层的密度会大于深水层的密度，于是表水层在重力的影响下向下移动，开始倾覆。

随着温度的继续下降，水面上的水可能会冷到足以结冰，此时密度最大的水(4°C)开始下沉到底部，而密度较小的水(冰水混合体)上升到顶部，一个新的斜温层就产生了。一旦这种新的分层形成，它就会持续下去，直到冬天过去水再次变暖为止，所以冬天的斜温层可能是温度变大。

这也能解释为什么有些湖泊在冬天底下的水比表面的水来的温度高。

这发生在冰融化和表面水温上升到4摄氏度之后。在这个转变过程中，温暖的水和悬浮物聚集在湖边附近的近岸水域，我们有机会可以深入讲解。

在夏季过渡到冬季时斜纹层以下的氧气越来越少，因为在斜温层以下的水从来没有循环到地表，水中的生物耗尽了可用的氧气。

入冬后，随着上下层水的交换，深水层来到表面，虽然氧含量低，但比原来含有更高的营养物质。表水层营养物质的富集可能会导致浮游植物大量繁殖，使这些地区多产。

水中的任何一个现象都值得进行详细推敲，最后得到的收获总是可以推翻一些固有思维，让我们更深的理解我们的蓝色星球！

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