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德雷克海峡

德雷克海峡

德雷克海峡（西班牙语：Pasaje de Drake；英语：Drake Passage），被认为是世界上最宽和最深的海峡，位于南美洲合恩角与南极洲南设得兰群岛之间，连接大西洋和太平洋，是南冰洋的一部分。该海峡东西长300千米，南北宽900~950千米，平均水深3400米，最深5248米，全年风力平均4~5级，偶尔达到8级以上，气候恶劣。据不完全统计，有超过800艘船只沉入德雷克海峡，造成两万人死亡，因此其也被称为“杀人的西风带”“暴风走廊”“魔鬼海峡”。

德雷克海峡最早诞生于古近纪末，经历了多次演化和扩宽后，在约1400万年前形成现状，并引起了全球气候和生物的重大变化，对全球大气循环、洋流分布及生物演替产生了巨大的影响；现代海洋温度和盐度场的主要特征，包括南北半球的总体热不对称、北半球深层海水的相对盐度以及赤道跨洋环流的存在，都是德雷克海峡被打开之后形成的。受盛行西风影响，地处高纬的德雷克海峡气候严寒，南极洲环流从太平洋经海峡流向大西洋，流量巨大，拥有丰富的生物资源。

1525年，弗朗西斯科·德·霍塞斯在从麦哲伦海峡入口向南航行时首次发现了德雷克海峡，1578年，弗朗西斯·德雷克的船队经过了该海峡附近，后世遂以其名字命名。1616年，威廉·斯考顿成为第一个绕过合恩角并穿越德雷克海峡的人。19世纪末20世纪初，德雷克海峡航运相当发达。1914年巴拿马运河开通后，海峡航运地位下降。20世纪60年代以来，随着巴拿马运河过往船只越来越拥挤，大型和超级油轮又难以通过运河，加上世界各国到南极洲进行科学考察活动日渐升温，海峡的航行意义又重要起来。

命名

德雷克海峡（Drake Passage）以英国私掠船长弗朗西斯·德雷克（Francis Drake）的名字命名，1578年，德雷克的船队在通过麦哲伦海峡时经过了德雷克海峡附近的火地岛，证明了南美洲以南有开放水路的存在，1769年，英国航海家詹姆斯·库克（Captain James Cook）在经过该海峡时将其命名为德雷克海峡。

拉丁美洲学者有时将德雷克海峡称为镰刀之海（西班牙语：Mar de Hoces），该名称以弗朗西斯科·德·霍塞斯（Francisco de Hoces）的名字命名，他们认为弗朗西斯科·德·霍塞斯比德雷克早约50年发现了德雷克海峡，但该名称不常用。德雷克海峡因风力较大，有时也被称为杀人的西风带、暴风走廊和魔鬼海峡。

位置境域

德雷克海峡位于南美洲智利合恩角（Cape Horn）与南极洲南设得兰群岛之间（South Shetland Islands），地理中心点为南纬59°、西经64.69°，范围在南纬56°~62°之间，该海峡连接大西洋和太平洋，东西长300千米，南北宽900~950千米，平均水深3400米，最深处5248米，是世界上最深和最宽的的海峡。

形成和影响

形成

南极大陆在始新世时期与南美洲相连，因东南太平洋阿卢克（Auk）海岭向东扩张，约在9000万年前，北南极半岛-南设得兰群岛板块（Northern Antarctic Peninsula-South Shetland Islands）逐渐呈顺时针旋转，在约5000万年前北南极半岛开始呈逆时针旋转，使南极大陆逐渐与南美洲开始分离，通过大陆拉伸和海洋扩张，德雷克海峡逐渐开放。

在约4100~3470万年前，位于现德雷克海峡位置的多佛盆地（Dove Basin）开始在海底扩张，在3400~3000万年前扩张至保护者盆地（Protector Basin），使南极大陆逐渐与南美洲开始分离，德雷克海峡初步形成，同时也形成了原始的南极环流（Proto-ACC）。在上始新世早渐新世期间，北斯科舍山脊逐渐隆起，德雷克海峡北部的盆地逐渐开始关闭，海水在东北方从盆地中逐渐开始减少，在2900~2200万年前，北斯科舍山脊成为原始斯科舍海扩张的横压边界，在2800~2600万年到2000万年间持续扩张，在现今火地岛位置形成了浅水东西走向山脉。随着新生的西斯科舍山脊的扩张，海底逐渐上升，德雷克海峡又经历了一次显著的变窄过程。在约1400万年前，南极洲-巴塔哥尼亚连接处逐渐重组，德雷克海峡又逐渐扩宽，形成了如今的德雷克海峡。

影响

德雷克海峡打开后，南极气候发生了根本性的变化，南极大陆被大规模的洋中脊所包围，地理上处于完全孤立的位置，现代海洋的环流系统即告形成。南极半岛表层水的温度从古近纪（早第三纪）时的9~10.5℃下降到-1~5℃。德雷克海峡构成了一道天然屏障，成为动、植物分区的一条界线。随着南极环流的发展，南极大陆上的现代冰川作用得到发展，极地气旋也逐渐形成，由此改变了全球大气循环与交换模式。

德雷克海峡的形成，引起了气候和生物的重大变化，对全球大气循环、洋流分布及生物演替产生了巨大的影响，这一结果一直影响到现在，构成现代地理，海洋和气候分布的基本格局。现代海洋温度和盐度场的主要特征，包括南北半球的总体热不对称、北半球深层海水的相对盐度以及赤道跨洋环流的存在，都是在德雷克海峡被打开之后形成的。

地理特征

气候

德雷克海峡处于盛行西风带，上空盛行西风，尤以北半部风力更强，风速一般每小时达23~37千米（4级~5级），有时超过72千米，年平均风力平均4~5级，偶尔达到8级。德雷克海峡平均气温北部为5℃，南部为-3℃，冬季最低达零下20℃。南极环流从太平洋经海峡流向大西洋，水流流量每秒达1.49亿立方米，为世界第一。5~6月浮冰线位于海峡北部，8~9月浮冰线位于海峡中部，但海峡内随时会有浮冰。德雷克海峡内的海冰对全球气候变化有重要影响，如南极半岛变暖使海冰大量融化，会扩大德雷克海峡通道、拓宽绕南极环流，并隔断向南极洲的热输送，因而使南极地区变冷。

德雷克海峡是南极海域东风环流和中纬度西风漂流的汇合处，南极辐合带在南纬60度附近通过海峡中部，同时这里也是南极大陆冷高压和中纬度低气压带交汇的地方，海峡南部的气压比北部平均高出12百帕，除了长年强劲的西风外，海峡还盛吹从南极大陆高气压边缘滑落下来的干冷风。海峡风暴长年不断，通常风速为9~12米/秒，有时超过20千米/秒。海面风急浪涌，浪高达12~14米，波速25~27米/秒，波长可达200多米。

地质

德雷克海峡海底沉积物种类繁多，主要来源于近陆源，最主要的来源是南美洲最南端地区的巴塔哥尼亚和南极半岛，德雷克海峡的表层沉积物主要由周围沿海山脉的河流的碎屑矿物组成，成分为方解石、绿泥石、云母、石英、长石和角闪石等碎屑。南乔治亚岛以南的海底沉积物以沙质到黏土质为主，靠近南极洲的地方则以冰筏沉积物（由冰山坠落形成的）为主，此外还有一部分沉积物由水中的浮游生物沉积形成。

地形地貌

德雷克海峡呈东西走向，北部为深海盆地（Deep sea basin），中部为沙克尔顿断裂带（The Shackleton Fracture Zone），该断裂带是一条上升数百至数千米，高于周围海底的洋内海脊，将东部的斯科舍海的斯科舍板块与西部的原凤凰板块和南极板块分隔开。德雷克海峡南部为南设得兰海沟（South hetland Trench）和南极洲南设得兰群岛。在海峡中部有萨尔斯海丘，水深470米，最北侧有迭戈拉米雷斯群岛（Diego Ramírez Islands）。

迭戈拉米雷斯群岛

迭戈拉米雷斯群岛位于合恩角以西约105千米、伊德菲恩索岛以南约93千米处，南北约8千米，两个最大的岛屿是巴托洛梅岛（Isla Bartolome）和冈萨洛岛（Isla Gonzalo）；阿吉拉岛（Aguila Islet）是该群岛最南端的陆地。1957年，智利海军在伊莎冈萨洛岛东北部的一个小海湾卡莱塔·孔代尔（Caleta Condell）上方建立了一个气象站，并每年对其进行几次补给，这是南极洲以外最南端有人居住的前哨站，邮轮偶尔会在前往和离开南极洲的途中经过这里。

水文

水温

德雷克海峡表面平均水温从从北边的6℃到南部1℃逐渐递增。在德雷克海峡北部，水温随深度变化，范围达0.98°C，标准差超过0.18°C。在海峡的南部，温度变化减小，范围和标准偏差分别为0.28~0.38°C和0.058°C，在南纬60度左右（南极交汇带区域），德雷克海峡因南极绕极流，水温变化较大。

德雷克海峡上层水温的空间分布具备明显的锋面分布特征。亚南极锋（SAF）、极锋（PF）和陆缘水边界（CWB）的位置分别位于南纬56.6、南纬58.6和南纬61.8附近的水平温度梯度较大的海域，极锋在200米以浅的表层比较明显，而陆缘水边界则在200米以深比较明显；介于亚南极锋和极锋之间的极锋带（PFZ）和介于极锋和陆缘水边界之间的南极带（AZ）的上层温度梯度相对较小。

德雷克海峡的极锋带低温核位于水下约100米处，温度介于1~2℃之间，而次表层低温核位于约水下200米处，温度低于-1.0℃。此外，在南极带低温核之下有一个高于2.0℃的高温核心，大于5.0℃的高温水主要集中在57.2°S以北的海域。同时，在58°S附近另有一小片5.0℃的水域，从南纬58.4以北都为大于5.0℃的暖水占据。

德雷克海峡的上层水温随着纬度的升高而降低，而且标准差也随着纬度升高而变小，即水温在德雷克海峡的高纬度区更加稳定少变。德雷克海峡上层水温在南半球的秋、冬季节的变化幅度较大。此外，德雷克海峡各个锋面附近的极值并不完全服从季节变化的规律。换言之，水温的极大值并不是因为季节性的增温而引起的；水温的极小值也并非季节性的降温而引起的，最大的可能在于海流年上升流的动力作用。

盐度

德雷克海峡表层水富含磷酸盐、硝酸盐和硅酸盐等营养盐，德雷克海峡海域盐度是34.37±0.33，海水盐度和含氧量均从南向北递增。

海流特征

德雷克海峡内的水流主要由西向东流动，流量为每秒9500万~15000万立方米，该水流是世界上最大的洋流南极环流的一部分，由于德雷克海峡的物理约束，南极环流在德雷克海峡的流速加快。经位于南美大陆南端的合恩角与南极大陆的格雷厄姆地北端之间的德雷克海峡的一股海流，称为合恩角海流，通过德雷克海峡北上的海流，称为福克兰海流。

德雷克海峡是南极环流的重要组成部分，连接了太平洋和大西洋的南极水域。它通过调节赤道太平洋热流与南极环流的热交换，对于维持全球气候系统的稳定性具有重要作用，德雷克海峡的畅通有助于形成环极流，并隔断了对南极洲的向极热输送。这有助于维持南极地区的低温状态，进而对全球温度分布产生影响，德雷克海峡及其周边地区是气候变化的敏感区域之一。这里的海冰、洋流和气候变化相互影响、相互制约，形成了一个复杂的反馈系统。因此，对德雷克海峡及其周边地区的气候变化进行深入研究，对于理解全球气候变化机制具有重要意义。

德雷克海峡的海冰进退对环南极大陆的水流速度有显著影响。海冰的增多会阻碍西风漂流，降低环南极大陆的水流速度；反之，海冰减少则会加速水流，德雷克海峡的畅通保证了南极水域与其他大洋的连通性，这对于全球海洋的物质和能量循环具有重要意义，德雷克海峡通过调控赤道太平洋热流与南极环流的热交换，对全球气候产生间接影响。这种热交换过程对于维持全球气候系统的稳定性具有重要作用，德雷克海峡的畅通有助于形成环极流，并隔断了对南极洲的向极热输送。这有助于维持南极地区的低温状态，进而对全球温度分布产生影响，德雷克海峡及其周边地区是气候变化的敏感区域之一。这里的海冰、洋流和气候变化相互影响、相互制约，形成了一个复杂的反馈系统。因此，对德雷克海峡及其周边地区的气候变化进行深入研究，对于理解全球气候变化机制具有重要意义。

南极环流

南极环流（Antarctic Circumpolar Current，ACC），又称为南极绕极流，是自西向东横贯太平洋、大西洋和印度洋的全球性环流，也是世界上唯一一支和地球上所有其他洋流都有关联的洋流。它在南纬35°~65°区域流动，与西风带平均范围一致，形成西风漂流。同时，由于南极大陆附近的海水密度小于南极外海的海水密度，产生了由西向东的地转流，因此南极绕极流是西风漂流与地转流合成的环流。

南极环流围绕南极大陆环绕，构成了南极大陆外围的屏障，阻碍了其他海域热量对南极洲的影响，同时也阻挡了南极地区寒冷空气的外流，导致南极地区气温更低。南极绕极流的性质是寒流，寒流具有降温减湿的作用。它增加了沿线的干燥程度，使降水量更少。南极绕极流通过调控赤道太平洋热流与南极环流的热交换，对全球气候产生影响。例如，当南极半岛海冰增多时，会加强沃克环流，从而增强赤道太平洋热流与南极环流的热交换。南极环大陆海冰通过南极绕极流的海冰变化，可以调控全球气候变化，形成一种气候开关效应。这种效应通过影响海洋环流和大气环流，进而对全球气候产生深远影响。

生物多样性

德雷克海峡的水域富含浮游生物，南部生产磷虾（Euphausiaea Dana），这些生物是蓝鲸、长须鲸、鱿鱼、帝企鹅和食蟹海豹的重要食物来源，南极鳕鱼（Dissostichus eleginoides）是德雷克海峡最常见的鱼类，此外该海域有海胆、海星纲、海绵等海洋生物。

德雷克海峡有暗色斑纹海豚（Lagenorhynchus obscurus）、长须鲸（Balaenoptera physalus）、座头鲸（Megaptera novaeangliae）、虎鲸（Orcinus orca）、南极小须鲸 (Balaenoptera bonaerensis) 和侏儒小须鲸 (Balaenoptera acutorostrata)等，常见的鸟类有岬海燕（Cape Petrel）、多种信天翁等。

人类活动

航道发现

1525年，弗朗西斯科·德·霍塞斯（Francisco de Hoces）在从麦哲伦海峡入口向南航行时首次发现了德雷克海峡。16世纪初，西班牙占领了南美大陆，为切断其他西方国家与亚洲和美洲的贸易，他们封锁了航路，严禁一切他国船只往来，使太平洋变为西班牙的私海，1577年，英国人弗朗西斯·德雷克为报复攻击过他贩奴船的西班牙人，乘坐金鹿号从英国出发一路打劫西班牙商船，为躲避西班牙人派出军舰，德雷克沿南美洲一路向南，在一次猛烈的风暴中，“金鹿”号同船队与船队失散，无意间发现了位于火地岛以南的德雷克海峡，证明了南美洲以南有开放水路。

1602年荷兰成立了东印度公司，垄断了麦哲伦海峡，为打破局面，商人艾萨克·勒梅尔（Isaac le Maire）组织了一次私人远征，寻找德雷克所说的南部海道。1616年，荷兰航海家威廉·斯考顿（Willem Schouten）率领团结号（Eendracht）首次穿越了德雷克海峡，1768年，英国航海家詹姆斯·库克率领一艘名为“奋进号”的煤船，从英国朴次茅斯起航，开始第一次环球探索，为了节省时间，库克带领“奋进号”经由火地岛与埃斯多斯岛之间的勒美尔海峡，进入了位于南美洲最南端的海域德雷克海峡，历时33天后“奋进号”最终顺利绕过合恩角。

1819年，由华金·德·托莱多·帕拉（Joaquín de Toledo y Parra）船长指挥的帆船“圣特尔莫号”（Sailing Vessel San Telmo）成为布里加迪尔·罗森多·波尔利尔·阿斯特圭塔（Brigadier Rosendo Porlier y Asteguieta）麾下驶向卡亚俄（秘鲁）的西班牙海军中队的旗舰，以增援在那里与西班牙美洲独立运动作战的殖民军队。然而，该船在通过德雷克海峡时，因遭遇恶劣天气受损，于1819年9月沉没。“圣特尔莫号”上644名军官、士兵和水手可能是在经过德雷克海峡丧生的第一批人。

航运发展

在19世纪末20世纪初，作为大西洋和太平洋的重要通道，德雷克海峡是繁忙的海运之路，航运业较为发达，1914年巴拿马运河开通之后，德雷克海峡运输航道的作用日渐衰退。20世纪60年代以来，随着巴拿马运河过往船只越来越拥挤，大型和超级油轮又难以通过运河，海峡的航运价值又有所提高，尤其是世界各国到南极进行科学考察活动日渐升温，一般都由智利或阿根廷横穿此海峡到达南极，海峡的航行意义又重要起来。但德雷克海峡气候恶劣，据不完全统计，有800艘船只沉入德雷克海峡，造成两万人死亡。

科考活动

德雷克海峡是由南美洲进入南极洲的最近海路，也是众多国家赴南极科考的必经之路，随着南极大陆对人类未来的生存与发展的关系越来越重要，世界各国对南极的关注也与日俱增，纷纷赴南极进行科学考察与探险。位于南美洲和南极洲分界地方的德雷克海峡不断地吸引着科学家探索的脚步。1984~1985年间，中国进行首次南极洲和南冰洋科学考察，船队经南美进入南极乔治湾，来往经过了德雷克海峡。

因德雷克海峡独特的地理位置，南极环流在此被南美洲和南极大陆压缩，使德雷克海峡成为观测南极环流属性的最佳地点，20世纪对南极环流的大多数现场研究（如水道测量、系泊部署等）均在德雷克海峡完成。1993年，由英国自然环境研究理事会（NERC）开展了一项持续的水文测量计划，在每个南极夏季都会对德雷克海峡进行全深度水文测量，用以观测南冰洋的变化。1995年以来，由英国自然环境研究理事会A23重复水文勘测项目（A23 Repeat Hydrographic Section）每隔几年（最近改为每年一次）都会穿越威德尔海和东斯科舍海进行A23重复水文勘测，旨在监测和理解南极底层水的变化情况。1996年，在由美国国家科学基金会（National Science Foundation）资助的德雷克海峡高分辨率上层海洋测量项目（High-resolution Upper-ocean Measurements in Drake Passage）中，科考人员每年使用ARSV L. M. Gould号科考船使用投弃式温度剖面测量系统（Expendable Bathythermograph）、投弃式电导率、温度、深度剖面测量仪（eXpendable Conductivity 温度 and Depth）和声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profilers）等设备进行海洋高分辨率测量工作。

在1988-2016年期间，科考人员在德雷克海峡进行了南极环极洋流层次项目（Antarctic Circumpolar Current Levels Measurements），该项目旨在监测德雷克海峡两侧的底部压力和温度。在2006-2009年期间，由法国国家科学研究中心（CNRS）和法国国家空间研究中心（CNES）资助的德雷克实验项目（DRAKE Experiment），在项目中使用了一个由9个海流计系泊设备组成的阵列，结合卫星测高数据在德雷克海峡研究了南极环流的循环情况。2008年至2010年，英国自然环境研究理事会资助了南极深层水输出速率研究项目（ANDREX, Antarctic Deep H₂O Rates of Export），该项目测量了德雷克海峡内威德尔环流边界的水文情况。

2011-2014年，英国自然环境研究理事会资助了南冰洋等密度面和等温面混合实验项目（DIMES, Diapycnal and Isopycnal Mixing Experiment in the Southern Ocean）和海浪、气溶胶与气体交换研究项目（WAGES, Waves, Aerosols and Gas Exchange Study），旨在测量南极环流上游和德雷克海峡内的混合速率和南大洋的海气通量。同时该机构还支持了环流与热海洋变化瞬时示踪剂研究项目（TICTOC, Transient tracer-based Investigation of Circulation and Thermal Ocean Change），该项目利用包括SR1b在内的重复水文线路上收集的示踪剂测量数据，以区分哪些区域的温度变化是由全球变暖引起的，哪些变化是由海洋环流重新分配热量所引起的。

此外，在德雷克海峡还进行了全球船基水文勘测项目（GO-SHIP, Global Ocean Ship-based Hydrographic Investigations Program），该项目负责协调全球十年一次的船基水文勘测工作，并在特定断面（例如SR1b）进行更高频次的重复勘测，旨在获取全球深海区域的高质量观测数据，以便追踪十年时间尺度上海水属性的大规模变化。