物理海洋学海浪与海洋波动

《海洋科学导论》---第六章--波动现象第六章海洋中的波动现象海洋中的波动是海⽔的重要运动形式之⼀。

从海⾯到海洋内部处处都可能出现波动。

波动的基本特点是，在外⼒的作⽤下，⽔质点离开其平衡位置作周期性或准周期性的运动。

由于流体的连续性，必然带动其邻近质点，导致其运动状态在空间的传播，因此运动随时间与空间的周期性变化为波动的主要特征。

实际海洋中的波动是⼀种⼗分复杂的现象，严格说，它们都不是真正的周期性变化。

但是，作为最低近似可以把实际的海洋波动看作是简单波动（正弦波）或简单波动的叠加，从研究简单波动⼊⼿来研究海洋中的波动是⼀种可⾏的⽅法。

⽽且简单波动的许多特性可以直接应⽤于解释海洋波动的性质[13]-。

§6.1 概述6.1.1 波浪要素⼀个简单波动的剖⾯可⽤⼀条正弦曲线加以描述。

如图6-1所⽰，曲线的最⾼点称为波峰，曲线的最低点称为波⾕，相邻两波峰（或波⾕）之间的⽔平距离称为波长（λ）相邻两波峰（或者波⾕）通过某固定点所经历的时间称为周期（T ）。

显然，波形传播的速度/c T λ=。

从波峰到波⾕之间的铅直距离潮位波⾼（H ），波⾼的⼀半2a=H/称为振幅，是指⽔质点离开其平衡位置的向上（或向下）的最⼤铅直距离。

波⾼与波长之⽐称为波陡，以(/)H δλ=表⽰。

在直⾓坐标系中取海⾯为x y -平⾯，设波动沿x ⽅向传播，波峰在y ⽅向将形成⼀条线，该线称为波峰线，与波峰线垂直指向波浪传播⽅向的线称为波向线。

图6-1 波浪要素6.1.2 海洋中的波浪海洋中的波浪有很多种类，引起的原因也各不相同。

例如海⾯上的风应⼒，海底及海岸附近的⽕⼭、地震，⼤⽓压⼒的变化，⽇、⽉引潮⼒等。

被激发的各种波动的周期可从零点⼏秒到数⼩时以上，波⾼从⼏毫⽶到⼏⼗⽶，波长可以从⼏毫⽶到⼏千千⽶。

海洋中波动的周期和相对能量的关系如图6-2所⽰。

由风引起的周期从1~30s 的波浪所占能量最⼤；周期从30s ⾄5min ，为长周期重⼒波，多以长涌或先⾏涌的形式存在；⼀般是由风暴系统引起的。

物理海洋学主要课程
物理海洋学是研究海洋中的物理现象和过程的学科，主要课程涵盖了许多方面。

以下是物理海洋学的一些主要课程：
1. 海洋动力学，这门课程主要研究海洋中的运动规律，包括海洋流体的动力学特性、海洋环流系统、海洋波动等内容。

学生将学习海洋中的惯性、科里奥利力、风生海浪等现象，以及它们对海洋环境和气候的影响。

2. 海洋热力学，这门课程主要研究海洋中的热量分布、热量传输和热力学特性。

学生将学习海洋中的温度分层、热盐环流、热量交换等内容，以及它们对海洋生态系统和气候的影响。

3. 海洋声学，这门课程主要研究海洋中的声波传播、声学特性和海洋声学技术应用。

学生将学习海洋中的声速变化、声波传播路径、声纳技术等内容，以及它们在海洋资源勘探、海洋生物学研究等方面的应用。

4. 海洋地球物理学，这门课程主要研究海洋地球物理场的特性和海底地质结构。

学生将学习海洋中的地磁场、重力场、地震活动
等内容，以及它们对海洋地质和地球构造的影响。

5. 海洋气象学，这门课程主要研究海洋中的气象现象和气候特征。

学生将学习海洋中的风暴、台风、季风等气象现象，以及它们对海洋环境和海洋交通的影响。

除了上述主要课程外，物理海洋学还涉及海洋环境监测、海洋工程学、海洋资源开发等方面的课程。

这些课程的学习将帮助学生全面了解海洋的物理特性和过程，为他们未来从事海洋科研、工程技术和环境保护等领域提供扎实的理论基础和专业知识。

物理探索海洋知识点总结1. 海洋的形成海洋占据了地球表面70%以上的面积，但其形成却是一个漫长而复杂的过程。

据研究，地球的海洋是在地球形成后不久就开始形成的，当地球表面冷却后，水蒸气凝结成液态水，最终形成了海洋。

但是，海洋的形成并不仅仅是由水的凝结所形成的，它还受到地球内部运动、板块漂移以及其他自然因素的影响。

2. 海洋的运动海洋是一个充满活力的系统，其运动包括了海浪、洋流、海潮以及海洋的环流。

其中，海浪是由风和地球自转引起的海水波动，其特点是波峰与波谷之间的距离不定，高度也不定。

洋流是海水在海洋中的定向运动，其产生原因有多种，主要包括风力和地球自转。

海潮则是由海水因月球和太阳的引力而产生的周期性波动。

海洋环流是由风和地球自转引起的海水水平方向的运动，能够对海洋环境产生深远的影响。

3. 海洋的生物海洋是地球上最神秘的环境之一，同时也是生命的摇篮。

海洋中生活着各种形态各异的生物，包括海藻、浮游生物、鱼类、贝类、脊椎动物等。

这些生物对海洋的生态系统有着重要的作用，它们之间相互依存，构成了复杂的海洋生物链。

随着人类的发展，海洋的生物资源得到了充分的利用，但同时也面临了严峻的挑战，包括过度捕捞、环境污染等问题。

4. 海洋环境海洋环境是指海洋中的各种自然环境要素，包括海水的化学成分、海水的温度、海水的盐度、海水中的悬浮颗粒物、海水的透明度、海水的压强等。

这些环境要素对海洋生物和海洋经济活动有着重要的影响。

随着人类的工业化和城市化进程的加快，海洋环境受到了越来越严重的破坏，包括海水的污染、海洋酸化、海洋温度上升等问题。

总之，海洋是地球上重要的自然资源，对地球的生态平衡和人类的生存都有着极其重要的影响。

探索海洋，了解海洋，保护海洋，将会成为人类永恒的使命。

物理学的方法可以帮助我们更好地了解海洋，保护海洋，实现海洋资源的可持续利用。

希望本文介绍的海洋知识点，可以帮助读者更深入地了解海洋，关心海洋，保护海洋。

海洋物理学中的海浪与海洋动力学相互作用研究在海洋物理学研究领域中，海浪与海洋动力学的相互作用一直是一个重要的课题。

海浪是指由于风力作用在海洋表面上形成的起伏波纹，而海洋动力学则研究了其它海洋力学过程，包括洋流、海洋混合层、海洋温盐度等方面的变化。

本文将重点探讨海浪与海洋动力学相互作用的研究进展和相关应用。

一、海浪的形成与传播海浪是海洋中最为常见的波浪现象，其形成是由于风力作用引起的。

当风吹向海洋表面时，由于风力的作用，水面上的水分子会受到推动而产生波动。

随着风力的不断作用，这些波动逐渐累积形成了海浪。

海浪传播的过程可以分为两个阶段：大洋传播和近岸传播。

在大洋传播阶段，海浪的波长较长，周期较大，波浪能量传播较远。

而在近岸传播阶段，由于深度变浅，波浪开始受到水底摩擦的影响，波长变短，波浪高度增加。

这个过程中，海浪与海洋动力学之间的相互作用开始显现出来。

二、海浪对海洋动力学的影响海浪对海洋动力学的影响主要表现在以下几个方面：1. 海浪与海洋流动的相互作用：海浪的存在会对海洋流动产生影响。

首先，波动的表面会使得海洋流动产生涡旋结构，从而影响水体的流动速度和方向。

同时，海浪还会对海洋表面产生压力，从而在表面形成浪垄和浪谷，进一步改变了海洋流动的特性。

2. 海浪对海洋混合层的影响：海洋混合层是海洋表面至海洋中层之间的混合区域，其中包括海水的温度、盐度等物理性质的变化。

海浪的存在能够增加海洋混合层的混合程度，从而影响海水的温度和盐度分布。

这对于海洋生态系统和气候变化等具有重要的影响。

3. 海浪对海洋沉积过程的影响：海浪的存在能够改变海洋沉积物的输运和沉积过程。

海浪的作用下，岸边的悬浮沉积物会被搬运到近岸区域，形成海洋沉积物的堆积。

同时，海浪的侵蚀作用也使得海底的沉积物被重新悬浮并输送到其他地区。

三、海浪与海洋动力学相互作用的研究方法为了研究海浪与海洋动力学的相互作用过程，科学家们采用了多种方法和工具。

其中包括：1. 模型实验：通过设计合适的实验设备，模拟海浪与海洋动力学的相互作用过程，观察和记录相关参数的变化，以推测其相互作用机制。

四. 海洋中的波浪与潮汐 1、波浪、海洋中的波动是海水的重要运动形式之一。

海洋中的波动是海水的重要运动形式之一。

波动的基本特点：在外力的作用下，波动的基本特点：在外力的作用下，水质点离开其平衡位置作周期性或准周期性的运动。

由于流体的连续性，置作周期性或准周期性的运动。

由于流体的连续性，必然带动其邻近质点，导致其运动状态在空间的传播，其邻近质点，导致其运动状态在空间的传播，因此运动随时间与空间的周期性变化为波动的主要特征。

与空间的周期性变化为波动的主要特征。

最高点为波峰，最低点为波谷，最高点为波峰，最低点为波谷，相邻两波峰( 邻两波峰 ( 谷之间的水平距离为波长(λ，相邻两波峰（(λ，相邻两波峰（谷）通过某固定点所经历的时间为周期(T (T，所经历的时间为周期 (T ，波形传播的速度C=λ C=λ／速度C=λ ／ T 。

从波峰到波谷之间的铅直距离称为波高(H 波高的一半a=H/ (H， a=H/2 直距离称为波高(H，波高的一半a=H/2 为振幅，为振幅，是指水质点离开其平衡位置的向上(或向下的最大铅直位移。

向上(或向下的最大铅直位移。

引起波浪的原因：海面上的风应力，引起波浪的原因：海面上的风应力，海底及海岸附近的火地震，大气压力变化，月引潮力等。

山、地震，大气压力变化，日、月引潮力等。

被激发的各种波动的周期可从零点几秒到数十小时以上，被激发的各种波动的周期可从零点几秒到数十小时以上，波高从几毫米到几十米，波长可以从几毫米到几千千米。

波高从几毫米到几十米，波长可以从几毫米到几千千米。

2、潮汐、海水在天体（主要是月球和太阳）海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，周期性运动，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。

平方向的流动称为潮流。

潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，它与人类关系非常密切。

浪的周期概念浪的周期是指海浪从一个高峰到另一个高峰所需的时间。

它是一个重要的海洋物理概念，对于海浪的形成、传播和变化具有重要意义。

首先，我们需要了解海浪的形成过程。

海浪是由风吹动水面所引起的波动。

当风吹过海面时，会向水面传播能量和动量，使水分子发生震荡。

这些震荡在水体中传播形成波动，最终形成海浪。

海浪的周期与波长有着密切的关系。

波长是相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，而周期则是波峰（或波谷）之间经过的时间。

根据波速等于波长除以周期的公式，我们可以得知，当波长固定时，周期越长，波速越慢；当周期固定时，波长越短，波速越快。

从物理学角度来看，海浪的周期受到多种因素的影响。

其中，风速、风向、风吹持续时间是最主要的因素之一。

当风速较大、风吹持续时间较长时，海浪的周期较短；反之，当风速较小、风吹持续时间较短时，海浪的周期较长。

此外，海洋地形、海水深度、地球自转等因素也会对海浪周期产生影响。

在海洋中，海浪周期的变化对于海浪的传播和变化具有重要意义。

例如，当海浪从深水传播到浅水区时，由于水深减小，波速减慢，波长减小，波高增大，海浪周期也会变短。

这种现象在海岸附近的近岸海域中尤为显著。

另外，海浪周期的变化也影响到海浪强度的预测和海浪能量的利用。

海浪强度是指单位时间内海浪通过单位宽度的能量通量。

由于海浪的能量与其周期的平方成正比，因此周期长的海浪在单位时间内传输的能量相对较小。

这对于海浪能量的利用非常重要，例如海浪发电等领域。

此外，在海洋工程中，了解海浪周期的变化也对于海洋交通和海上工程的安全具有重要意义。

在海上航行或进行海洋工程施工时，了解海浪周期的变化，可以预测和评估海浪对于船只和工程结构的影响，从而采取相应的防护措施。

总结而言，海浪的周期是指海浪从一个高峰到另一个高峰所需的时间。

它受到多种因素的影响，包括风速、风向、风吹持续时间、海洋地形、海水深度等。

海浪周期的变化对海浪的传播、变化、强度预测、能量利用以及海洋交通和海上工程的安全都具有重要意义。

海洋物理学的基本原理和应用海洋物理学是研究海洋的物理性质、过程和现象的科学学科。

它探究海洋中的水文、气象、波浪、潮汐、海流等各种物理过程，以及它们在海洋环境中的相互作用和影响。

海洋物理学的研究为我们理解和预测海洋的运动和变化提供了重要的基础和方法。

同时，海洋物理学在海洋资源开发、环境保护、海洋工程等领域也有着广泛的应用。

一、海洋物理学的基本原理海洋物理学的研究基于以下几个基本原理：1. 海水的性质：海水的物理性质如密度、温度和盐度对海洋物理过程具有重要影响。

海水的密度决定了海洋中的水团运动和混合，而温盐变化则直接影响海洋的密度结构和环流。

2. 海洋的运动：海洋中的运动包括水平和垂直方向的运动。

水平运动主要是海流，它受到风、地转偏向力、潮汐等影响。

垂直运动主要包括垂直混合和水团下沉等过程，它们对海洋环境中养分供应和能量传递起着重要作用。

3. 波浪和潮汐：海洋中的波浪和潮汐现象受到地球引力和海底地形的影响。

波浪是海洋中的表面波动，它们对海岸侵蚀、海水交换和航海安全等具有重要影响。

潮汐是由太阳和月亮引力造成的周期性海平面变化，它对海岸线、海洋生物和能源利用等都具有一定影响。

二、海洋物理学的应用海洋物理学的研究成果在许多领域具有重要的应用价值。

1. 海洋资源开发：海洋物理学可以通过研究海水中的养分分布和海流运动，为海洋渔业、沿海水产养殖等资源开发提供科学依据。

2. 海洋环境保护：海洋物理学可以用于研究海洋污染物的传输和扩散规律，预测海洋环境的受污染程度，从而制定有效的环境保护措施。

3. 海洋工程建设：海洋物理学可以用于研究海浪、海流对海洋工程结构和船舶安全的影响，为设计和建设海洋工程提供技术支持。

4. 气象预报和海上安全：海洋物理学可以通过观测和分析海洋中的风、波浪和气象变化，提供海上气象预报和航海安全预警。

5. 气候变化研究：海洋物理学的研究对于理解全球气候变化有着重要作用，海洋作为地球的热力和碳汇，其运动和变化对全球气候具有重要影响。

物理海洋学（070701）学科门类：理学（07）一级学科：海洋科学（0707）物理海洋学学科属海洋科学一级学科，服务于海洋科学、海洋技术、海洋环境保护、海洋气象、海洋军事和海洋工程等领域。

主要从事海洋波动、海洋物质输运过程、灾害性海洋过程理论及数值预报、环境海洋动力过程、大洋环流、气候与海平面以及海洋调查与监测技术等方面研究。

目前本学科研究方向主要以近海为主，研究课题贯穿资源、环境和气候变化等诸多方面，注重学科交叉、综合与解决重大问题，同时也积极实现在深海远洋领域研究方向的拓展。

近年来学科发展成果丰硕，获国家科技进步二等奖、教育部科技进步一、二等奖各1项。

此外，近5年还得到国家基金资助研究项目4项、863课题1项、省部级基础研究项目10余项。

本学科是江苏省重点学科，拥有物理海洋学博士学位授权点，近年发表SCI、EI及国家核心刊物论文200余篇。

一、培养目标本学科专业培养物理海洋方面的高层次人才，能够胜任高等教育、科学研究或科技开发与技术管理等方面的工作；具有坚实宽广的数学力学、物理海洋学的基础理论和专业知识；熟练阅读外文资料、能用外语撰写科技论文并进行学术交流；掌握本学科理论研究与应用技术的前沿动态；能够独立从事海洋科学研究工作。

二、主要研究方向1.海洋波动2.海洋环流、环境及物质输运3.灾害性海洋过程4.气候与海平面变化5.工程海洋学三、学制和学分攻读博士学位的标准学制为3年，学习年限实行弹性学制，最长不超过5年（非全日制学生可延长1年）。

博士研究生课程由学位课程和非学位课程组成。

课程总学分不少于18学分，其中学位课程不少于12学分，非学位课程不少于6学分。

四、课程设置物理海洋学学科博士研究生课程设置。