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基础海洋学5

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海洋学基础知识

海洋学基础知识
2020/5/5
2）按海流的温度分类：
暖流(Warm Current)：流动水团的温度比它所流经海区的 水温高称暖流。一般从低纬向高纬流动的海流为暖流。
冷流(Cold Current)：流动水团的温度比它所流经海区的 水温低称冷流。一般从高纬向低纬流动的海流为冷流。
中性流(Neutral Current)：流动水团的温度比它所经过 海区的水温相差不大称中性流，一般东西向的流。
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太平洋:东西宽约19000km，南北最长约16000 km，面
积约1.8亿平方千米，占世界海洋总面积的50%，超过 了世界陆地面积的总和。平均深度为3957m，马里亚纳 海沟的最深处可达11034 m。
大西洋:面积为9336.3万平方千米，约占海洋总面积
的25.4%。平均深度为3627 m，最大深度为9219 m。
印度洋:总面积7491.7万平方千米，约为海洋总面积
的1/5。平均深度为3897 m，最深为7729 m。
北冰洋:大致以北极圈为中心，面积仅为1500万平方
千米，不到太平洋的十分之一。是世界大洋中最小的 平均深度为1097 m，最深为5499 m。
2020/5/5
海 ： (Sea) 大洋靠近大陆边缘部分，海的面积只占海洋总面积的11%，
2020/5/5
(1) 风海流(Wind Current)
风海流(Wind Current) ：包括风生流和漂流 ，是在海面风作用下形成的海水水平方向的 流动。通常将大范围盛行风所引起的流向、 流速常年都比较稳定的风海流称为定海流， 亦称为漂流或吹流。而将某一短期天气过程 或阵风形成的海流称为风生流。其流速和流 向随风向、风速而变化。
336 风海流的流向随着深度的增加，___________．

海洋科学导论 第五章：海洋环流(新)

海洋科学导论 第五章：海洋环流(新)

温盐环流 （大洋深层环流）
“深海环流”，是一个依靠海水的温度和含盐密度驱动的全球 洋流循环系统。这个系统的运作现况是，以风力驱动的海面水 流（如墨西哥湾暖流等）将赤道的暖流带往北大西洋，暖流在 高纬度处被冷却后下沉到海底，而这部分原本温暖的赤道海水 也变成了又冷又咸的北大西洋深层海水，这些高密度的水接着 流入洋盆南下前往其他的暖洋位加热循环沿南大西洋、南极洲 流进印度洋，最终又回到赤道，完成所谓的“环流”。，一次 温盐循环耗时大约1600年，在这个过程中洋流运输的不单是能 量（温度 / 热能），当中还包括地球固态及气体资源等，不过 温盐环流最受人类关注的是其全球恒温的功能。温盐环流推测 主要是由于北大西洋及南冰洋之间的盐分及温差对流而触发的 。
船长下令：“收网！” 船员们拼命地往上拉渔网。可是，越拉，大家越害怕：从来都
是撒开的渔网，今天却被卷成长长的一缕，仿佛有一只巨手扯着渔 网，要把渔船拖向可怕的深渊。
“弃网！”船长胆怯地下令。 船员们操起斧头，三、两下就把渔网砍断了。然而，这一切都
无济于事，渔船仿佛被粘性无穷的胶水粘住了，一点也动弹不了 。
第五章：海洋环流
§ 5.1 大洋环流概述
5.1.2 海水所受的作用力 引起海水的运动的力：重力、压强梯度力、风应力、引潮力等；
海水运动派生的力：科氏力（地转偏向力）、摩擦力等。 1、重力、重力位势 重力：
G = （ 9.80616–0.025928cos2φ+0.00069cos22φ–0.000003086z）m / s2
北极航运的现状
1951年，美国年轻的海洋学者克伦威尔和他的同事，在太平洋的赤道海域进行鲔鱼生 活习性及环境条件的考察研究。考察的方式并不复杂，就是把玻璃浮子串在一起，布 放在16～20千米长的海面上，每个玻璃浮子下面，挂上铅锤和若干鱼钩。白天放下 去，晚上收回来。按照一般的常识，既然海流是向西流动的，布下的钓鱼工具自然应 当向西漂才对。然而令人不解的事情发生了，克伦威尔布放的沉到海面下的钓具一反 常规，竟一个个向海流的反方向漂着。细心的克伦威尔以为自己没有放好钓具，收起 来后，又重新布放，结果还是一样的。漂浮在海面的小船受海流影响，向西漂着，而 沉入海中的钓具却向东漂去。这是怎么回事呢？经过大量的资料对比，他断定，在赤 道海域的表层海流之下，存在着一支像湾流那样巨大而稳定的逆向海流。这就是赤 道潜流。经过各国海洋学家的艰苦努力，最终查明，赤道潜流在三大洋中都存在。它 的表现形式是，沿赤道方向由西向东流动，横越三大洋。其范围是北纬2°到南纬2° 之间的海域内，形成一支与赤道对称的狭窄海流。它的垂直厚度在200～300米，全年 流速稳定。 课下：/v_19rrofcrv0.html

第五章海洋环流介绍

第五章海洋环流介绍

• 5.2.3 边界条件 • 研究海洋环流时，通常考虑以下几种边界， 一种是海岸与海底的固体边界，一种是与 大气之间的流体边界，它们构成与海水之 间的不连续面，因此，在运用运动方程和 连续方程讨论海水的运动时，在边界上应 附以边界条件。
• 例如在海岸与海底，由于它们的限制，海 水垂直于边界的运动速度必然为零，至多 只能存在与边界相切的速度。实际上，由 于海水与海底的摩擦作用，离边界越近的 海水运动速度应该越小，在边界上的运动 速度理论上也应当为零。这些规定边界上 海水运动速度所遵循的条件称为运动学边 界条件。在大气和海洋交界面（海面）处 的运动学边界条件为
5.4风海流
• 定义：风海流是指海面在稳 定风场长时间作用下，当垂 直湍流引起的水平摩擦力与 水平科氏力平衡时，所形成 的海水稳定流动。
• 5.4.1 . 埃克曼无限深海漂流理论 • 南森(F.Nansen)于1902年观测到北冰洋中 浮冰随海水运动的方向与风吹方向不一致， 他认为这是由于地转效应引起的。后来由 埃克曼(Ekman,1905)从理论上进行了论证， 提出了漂流理论，奠定了风生海流的理论 基础。
• 因为海水密度的分布与变化直接受 温、盐的支配，而密度的分布又决 定了海洋压力场的结构。实际海洋 中的等压面往往是倾斜的，即等压 面与等势面并不一致，这就在水平 方向上产生了一种引起海水流动的 力，从而导致了海流的形成。另外 海面上的增密效应又可直接地引起 海水在铅直方向上的运动。
• 为了讨论方便起见，也可根据海水 受力情况及其成因等，从不同角度 对海流分类和命名。例如，由风引 起的海流称为风海流或漂流，由温 盐变化引起的称为热盐环流；从受 力情况分又有地转流、惯性流等称 谓；考虑发生的区域不同又有洋流、 陆架流、赤道流、东西边界流等。

海洋学知识点

海洋学知识点

海洋学知识点1、海洋学研究内容既有海水的运动规律、海洋中的物理、化学、生物、地质过程及其相互作用的基础理论，也包括海洋资源开辟、利用以及有关海洋军事活动所迫切需要的应用研究。

1、地球自转偏向力—科氏力的特点？只改变物体运动方向别改变物体运动速度，北半球偏向力向右，南半球偏向力向左除赤道外的运动物体受到该力作用。

2、地球的圈层结构？地核、地幔、地壳、岩石圈、生物圈、水圈、大气圈【对流层，平流层，中间层，热层，散逸层】3、海洋固有的形态特性？广漠而有垠，连通又阻隔，深又浅4、海和洋的划分及特征？洋：远离陆地，受陆地妨碍小，面积大，水深（2-3km），有独立潮波系统，底质为软泥，红黏土。

海（54）：靠近陆地，受陆地妨碍大，面积小，水浅，无独立潮波系统，底质为陆屑。

5、构造学讲的三个时期？大陆漂移，海底扩张，板块（12）构造6、现代海岸带包含几部分——潮上下间带？潮上带，潮间带，潮下带【海岸，海滩，水下岸坡】7、海底地形包括哪些部分——架坡基？大陆边缘，大洋中脊，洋盆，稳定型大陆边缘【大陆架，大陆坡，大陆基】1、海水组成：热胀冷缩性质水，无机盐，有机物，悬浮物【纯水】4℃以上满脚热胀冷缩性质，4℃以下别满脚。

低于4℃有利于水分子缔合2、海水盐度（35‰）定义：进展历程（1）1000g水中所包含的溶质总质量（2）测定海水的氯度（电导率）与标准海水的比值（3）样品与KCI的电导率之比3、海水的热力性质：比热，位温，位密等（1）海水比热>空气（2）位温：某一温度海水绝热上升到海面时的温度（3）位密：位温下的密度4、海水状态方程描述海水密度与温、盐、压等理化特征参量之间关系的数学表达式.5、海冰的分类新冰，尼罗冰，初期冰，一年冰，多年冰。

6、海冰与气候变化的关系在结冰的过程中，气温越低，结冰速度越快，冰层厚度进展越厚，被包围在其中的卤水越多，海冰的盐分越高；冻结前海水的盐度越高，海冰的盐度也许也高。

在南极大陆附近海域测得的海冰盐度高达22～23。

海洋基础知识

海洋基础知识

海洋基础知识
《海洋基础知识》
海洋是地球上最神秘、广阔的环境之一，占地球表面积的71%，包含无数的生物种类和自然现象。

作为我们生活的一部分，了解海洋的基础知识对于保护海洋环境和开发海洋资源至关重要。

海洋包括五大洋：太平洋、大西洋、印度洋、南极洲洋和北冰洋。

在海洋中还有许多小海洋、海湾和海峡。

海洋的深度也很浅很深，最深处是马里亚纳海沟，深度达到了11034米。

海水是海洋中最重要的成分，它包含了丰富的盐分和矿物质，同时还有大量的生物存在其中。

海水的密度比淡水要高，因为它含有更多的盐分和矿物质。

此外，海水的温度和盐度也有所不同，这也会影响到海洋生物的生存和分布。

海洋生物种类繁多，从微小的浮游生物到庞大的鲸鱼，无所不包。

海洋生物与陆地生物之间有许多不同之处，它们适应了海洋特有的环境和生活方式。

海洋中的生物不仅对海洋生态系统具有重要意义，还为人类提供了丰富的食物资源。

海洋也是地球上的重要能源和矿产资源宝库。

除了石油、天然气等化石能源外，海洋中还蕴藏着丰富的矿产资源，如燧石、金属矿、钻石等。

海洋资源的开发利用对人类的经济发展和生活改善有着极大的影响。

然而，由于人类的过度开发和污染，海洋环境面临着严重的威胁。

海洋污染、过度捕捞和气候变化已经对海洋生态系统造成了严重的影响，许多海洋生物濒临灭绝。

因此，保护海洋生态环境已经成为当今全球环保的重要议题之一。

总而言之，了解海洋的基础知识是十分重要的。

只有充分了解海洋的特点、生物和资源，我们才能更好地保护和利用海洋，实现人类与海洋的和谐共存。

海洋学第五-六章思考题

海洋学第五-六章思考题

海洋学第五-六章思考题海洋学第五-六章思考题第五章思考题（见教材p179-180）加粗者为重点复习内容，部分题目有所改动。

1. 简述海流的定义、形成原因及表示方法。

2. 引起海水运动的力有哪些？3. 简述重力势、等势面、位势高度、位势深度的定义。

4. 何谓压强梯度力？写出其解析表达式，说明物理含义。

5. 简述等压面、压力场(内压场、外压场、正压场、斜压场) 与海水密度的关系。

6. 何谓地转偏向力(科氏力) ？它具有哪些基本性质？7. 切应力和压力有何根本的区别？8. 海水运动方程的基本形式是什么？9. 体积连续方程与质量连续方程有何不同？10. 动力学边界条件与运动学边界条件的含义是什么？11. 何谓地转流？它的空间结构如何？12. 地转流场与密度场、应力场之间的关系如何？13. 地转流的动力计算方法有何实用价值？它能否用来计算由外压场导致的倾斜流？为什么？14. 埃克曼无限深海漂流理论是在什么前提下建立的？它得出了什么结论？15. 浅海风海流与无限深海风海流的空间结构和体积运输有何异同点？16. 由风海流的体积运输派生出哪些新的海水流动？（如上升流和下降流）17. 风生大洋环流理论的基本结论有哪些？何谓西向强化？18. 何谓热盐环流？它与大洋环流有什么样的关系？19. 世界大洋上层环流的总特征如何？20. 赤道流系包括哪些主要流动？说明其形成原因及水文特征。

21. 北半球有哪几支西边界流？有哪些显著特点？22. 南、北两半球西风漂流区有哪些主要特征？23. 与西边界流区相比，东边界流区的基本特征有哪些？24. 为什么北海道与南美西岸能成为世界有名的大渔场？25. 极地海区有哪些主要环流？它们对海况有何影响？26. 世界大洋表层有哪些辐聚下沉和辐散上升区？怎样形成的？27. 何谓大洋中尺度涡？有何基本特征？28. 世界大洋中的五个基本水层(团) 的主要特征是什么？它们是怎样形成的？29. 全球大洋环流流向如何？第六章思考题（这些题目并不是考核试题，所给参考答案是帮助同学们理解所学内容）前8题来源于教材p206-207；第9题为补充题1、海洋中的波动现象是怎样形成的？海洋波动的起因有风、火山喷发、地震、气压变化、日月引潮力[波动诱因]；这些因素会造成当地海水周期性运动——水质点围绕其平衡位置的周期性或准周期性运动[波动发源]；由于海水的连续性，必然带动其邻近质点，导致其运动状态在空间向远处传播[波动产生]，这样波动便形成了。

海洋基础知识问题与答案

第一部分：海洋科学基本知识（一）海洋科学1.A [掌握]：海洋科学研究的对象B [了解]：海洋科学的分支及海洋科学研究的特点A.海洋科学的研究对象：海洋科学研究的对象是世界海洋及与之密切相关联的大气圈、岩石圈、生物圈B.海洋科学的分支及海洋科学研究的特点：海洋科学体系既有基础性科学,也有应用与技术研究,还包括管理与开发的研究。

属于基础性科学的分支学科体系,提法不尽相同,如有的认为应包括物理海洋、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学、环境海洋学、海气相互作用以及区海洋学等。

应用与技术研究的分支有卫星海洋学、渔场海洋学、军事海洋学、海洋学、海洋声学、光学与遥感探测技术、海洋生物技术、海洋环境预报以工程环境海洋学等。

管理、开发研究方面的分支有海洋资源、海洋环境功能区、海洋法学、海洋监测与环境评价、海洋污染治理、海域管理等。

海洋科学研究对象的特点：首先是特殊性与复杂性。

其次,作为一个物理系统，海洋中水-汽-冰三态的转化无时无刻不在进行，第三,海洋作为一个自然系统,具有多层次耦合的特点.海洋科学研究的特点：首先,它明显地依赖于直接的观测。

这些观测应该是在自然条件下进行长期的,且最好是周密计划的、连续的、系统而多层次的、有区域代表性的海洋考察其次是信息论、控制论、系统论等方法，在海洋科学研究中越来越显示其作用第三，学科分支细化与相互交叉、渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显（二）地球运动和结构2.[熟悉]：科氏力（地球自转偏向力）的作用；科氏力与地球自转产生的惯性离心力差别3.[掌握]：地球圈层结构及内部和外部圈层的构成4.[熟悉]：地球表面海陆分布的特点科氏力的作用（地球自转偏向力）的作用：科氏力，又称科里奥利力，地转偏向力。

是对于运动流体受力而言。

由于地球自转，使球体上固体和流体运动差异的力。

无论地球上流体运动方向如何，地转偏向力在北半球始终向运动方向偏右90度，南半球始终向运动方向偏左90度。

地球圈层结构及内部和外部圈层的构成地球是一个具有同心圈层结构的非均质体，以地球固体表面为界分为内圈和外圈，内圈和外圈又可再分为几个圈层，每个圈层都有自己的物质运动特征和物理化学性质。

2018-第5章 海洋水团

海底
冰架水 高盐陆架水
（c）蒸发增密对流产生的水团
第5章 海洋水团ZJP
地中海的蒸发对流
第5章 海洋水团ZJP
地中海水对北大西洋水团的作用
第5章 海洋水团ZJP
（d）混合增密对流产生的水团
o 混合后密度永远高于混合前密度的平均值
第5章 海洋水团ZJP
混合增密对流
o 混合增密：任何水团混合都会发生混合增密现象 o 混合增密对流：主要发生在侧向混合，即两个并列水团
o 在水团分析中使用位温更为科学。
∫ θ = T −
p p0
⎜⎜⎝⎛
∂T
∂ρ
⎟⎟⎠⎞ηS
dρ
第5章 海洋水团ZJP
位温的计算
θ = T − Ap − Bp2 − Cp3
A = 3.6504×10−4 + 8.3198×10−5t − 5.4065×10−7 t2 + 4.0274×10−9 t3 +(S − 35)(1.7439×10−5 − 2.9778×10−7 t) B = 8.9309×10−7 − 3.1628×10−8t + 2.1987 ×10−10 t2 −4.1057 ×10−9 (S − 35) C = −1.6056×10−10 + 5.0484×10−12 t
界面上的混合 o 前提：流动有很强的剪切 o 混合增密对流普遍发生。但是，能够形成水团的并不多
见。
第5章 海洋水团ZJP
混合增密是深对流的主要原因之一
o 南极底层水位于3000～4000米以下的南极海盆底部，由 流过狭窄陆架的南极陆架水与绕极深层水约以1∶1的比 例混合,下沉到海底形成的。
o 格陵兰海和拉布拉多海的深对流主要是冷却下沉水与北 极流出的冷水混合的结果，形成高密度的海盆下层水

海洋基础知识

2.海洋学基础知识及其应用2.1海流2.1.1海流概述2.1.1.1海流的定义及分类题干：风和海流的方向：A．都是指来向B．风是指来向，流是指去向C．都是指去向D．风是指去向，流是指来向参考答案：B题干：海浪和海流的方向：A．都是指来向B．浪是指来向，流是指去向C．都是指去向D．浪是指去向，流是指来向参考答案：B题干：航向和流向：A．都是指来向B．航向是指来向，流是指去向C．都是指去向D．航向是指去向，流是指来向参考答案：C题干：表层大洋海流系统形成的主要原因是：A．气压B．水温差C．大气环流D．气象要素分布不均匀参考答案：C题干：海流的主要成因是：A．风和海水的密度B．风和气温差C．地球与日月间的引力D．风和水温差参考答案：A题干：由于大范围盛行风所引起的一种流向和流速都比较稳定的海流，称为：A．漂流B．梯度流C．风生流D．潮流参考答案：A题干：由风对海面的切应力、地转偏向力、粘滞摩擦力达到平衡时形成的稳定海流是：A．补偿流B．地转流C．风海流D．潮流参考答案：C题干：当海水的水平压力梯度与地转偏向力平衡时形成的稳定流动是：A．补偿流B．地转流C．风海流D．潮流参考答案：B题干：下列正确的说法是：A．海流对船舶运动有一定影响B．较弱的海流对天气和气候有显著影响C．海雾的形成与冷、暖海流的分布无关D．海流不能带动冰山移动参考答案：A题干：海洋上最主要的海流是：A．风海流B．地转流C．补偿流D．潮流参考答案：A题干：下列正确的说法是：A．补偿流只有水平方向的B．补偿流只有垂直方向的C．出现上升流的海区常伴随低温D．出现上升流的海区常伴随高温参考答案：C题干：下列正确的说法是：A．补偿流只有水平方向的B．补偿流只有垂直方向的C．补偿流既有水平方向的，也有垂直方向的D．出现上升流的海区常伴随高温参考答案：C题干：地转流(又称梯度流)可分为：A．密度流，倾斜流B．补偿流，潮流C．定海流，风生流D．向岸流，离岸流参考答案：A题干：由于不均匀外压场作用下引起的等压面倾斜，而产生的梯度流称为：A．密度流B．倾斜流C．补偿流D．外压流参考答案：B题干：由于海水密度分布不均匀而引起等压面倾斜，而产生的梯度流称为：A．倾斜流B．密度流C．补偿流D．潮流参考答案：B题干：在北半球背密度流而立，密度小的(高温)水域在，密度大的(低温)水域在。

基础海洋学5-海洋环流

4,切应力 : , 当两层流体作相对 运动时, 运动时,由于分子 粘滞性, 粘滞性,在其界面 上产生的一种切向 作用力. 作用力.
海流运动方程: 海流运动方程:
第二节 海流运动控制方程
质量连续方程: 质量连续方程:
体积连续方程:(不可压缩 体积连续方程 不可压缩) 不可压缩
边Байду номын сангаас条件
第三节 地转流
世界大洋上层主要水平环流(风生环流) 1,世界大洋上层主要水平环流(风生环流)
1)赤道流系:与两半球信风带对应的分别为西向的南赤 赤道流系: 道流与北赤道流,亦称信风流.赤道流的特点:高温, 道流与北赤道流,亦称信风流.赤道流的特点:高温,高 高水色,透明度大. 盐,高水色,透明度大. 上层西边界流,湾流和黑潮: 2)上层西边界流,湾流和黑潮: 上层西边界流:指大洋西侧沿大陆坡从低纬向高纬的流, 上层西边界流:指大洋西侧沿大陆坡从低纬向高纬的流, 包括太平洋的黑潮与东澳流, 包括太平洋的黑潮与东澳流,大西洋的湾流与巴西流以及 印度洋的莫桑比克流等. 印度洋的莫桑比克流等. 湾流(Gulf Stream):佛罗里达流, 湾流(Gulf Stream):佛罗里达流,湾流和北大西洋流 合称为湾流流系. 合称为湾流流系.最大的暖流 黑潮(Kuroshio Current):也称日本暖流.黑潮, 黑潮(Kuroshio Current):也称日本暖流.黑潮,黑潮 续流和太平洋流合称黑潮流系. 续流和太平洋流合称黑潮流系.第二大暖流
世界大洋环流
第五节 大洋环流
2,世界大洋上层的铅直向环流
在世界大洋表层的这些环流之间, 在世界大洋表层的这些环流之间,特别 是在赤道海区,由于海水运输有南北分量 南北分量, 是在赤道海区,由于海水运输有南北分量, 导致了海水的辐聚下沉或辐散上升运动 辐聚下沉或辐散上升运动. 导致了海水的辐聚下沉或辐散上升运动.
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第五节 大洋环流
3）西风漂流：与南北半球盛行西风带相对应的是自 西向东的强盛的西风漂流，即北太平洋流、北大 西洋流和南半球的南极绕极流，它们也分别是南 北半球反气旋式大环流的组成部分。暖流 4）东边界流：大洋的东边界流有太平洋的加利福尼 亚流、秘鲁流，大西洋的加利那流、本格拉流以 及印度洋的西澳流。由于它们从高纬流向低纬， 因此都是寒流，同时都处在大洋东边界，故称东 边界流。 5）极地环流：北冰洋中的环流和南极海区环流。寒 流
第五节 大洋环流
一、风生大洋环流(上层)
• 1948年，斯托梅尔 （H.Stommel）——均质 大洋环流结构。 后来，蒙克 （W.H.Munk）——视北 太平洋为三角形大洋， 获得了如右图的流线分 布。
•
第五节 大洋环流
二、热盐环流
• 由温盐变化引起的环流常被称为热盐环流。在大 洋中下层占主导地位。相对风生环流而言其流动 是缓慢的，具有全球大洋的空间尺度。
不适合描述流体元的运动变形特性
拉格朗日观点是重要的
适合描述流体元的运动变形特性
流体力学最常用的解析方法
第二节 海流运动控制方程
海水的各种运动都是在力的作用下产 生的，其运动规律同其它物体的运动规律 一样，遵循牛顿运动定律和质量守恒定律。 为达到定量地研究海水运动规律，以下将 简要地介绍一下海水的运动方程及连续方 程。
第二节 海流运动控制方程
1、重力： G=mg
2、压强梯度力：
第二节 海流运动控制方程
3、科氏力：研究地球上的海水或大气的大
规模运动时，必须考虑地球自转效应， 或称为科氏效应。
科氏力
第二节 海流运动控制方程
4、切应力 ： • 当两层流体作相对 运动时，由于分子 粘滞性，在其界面 上产生的一种切向 作用力。
中尺度涡
第五节 大洋环流
5、世界大洋的水团
• 世界大洋中存在着五个基本水层，即大洋暖水 区的表层水，次表层水；大洋冷水区中的中层水、 深层水和底层水。可将其视为第一等级的5个水团。 根据所在位臵及特征可划分为第二、第三等级的 水团
–表层水：高温、低盐、低密度 –次表层水：高温。高盐 –中层水：低盐（某些水体高盐） –深层水：低温、贫氧 –底层水：具最大密度
Ocean Currents and Sea Ice from Atlas of World Maps (1943)
世界大洋环流
第五节 大洋环流
2、世界大洋上层的铅直向环流
• 在世界大洋表层的这些环流之间，特别 是在赤道海区，由于海水运输有南北分量， 导致了海水的辐聚下沉或辐散上升运动。
第五节 大洋环流
第三节 地转流
四、地转流的动力计算方法
• 借助于海洋调查中的温度、盐度和深度（压力） 资料，根据海水状态方程，首先计算海水的密度 或比容，进而计算等压面之间的位势差，再进行 地转流的计算。
海兰－汉森公式
适应于内压场引起的地转流。 海底为流速参考零面。
第四节 风海流
一、埃克曼无限深海漂流理论
1、基本假定 • 在北半球稳定风场长时间作用在无限广 阔、无限深海的海面上，海水密度均匀， 海面（等压面）是水平的；不考虑科氏力 随纬度的变化（但受其作用）；只考虑由 铅直湍流导致的水平湍切应力，且假定铅 直湍流粘滞系数KZ为常量。当湍切应力与科 氏力取得平衡时，海流将趋于稳定状态。
基 础 海 洋 学
Fundamental Oceanography
第五章 海洋环流 Ocean Crrculation
• 海流是指海水大规模相对稳定的流动，是海水 重要的普遍运动形式之一。 • 习惯上把海流的水平运动分量狭义地称为海流， 而其铅直分量单独命名为上升流和下降流。 • 海洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相 接的相对独立的环流系统或流旋。就整个世界 大洋而言，海洋环流的时空变化是连续的，它 把世界大洋联系在一起，使世界大洋的各种水 文、化学要素及热盐状况得以保持长期稳定。
海流运动方程：
第二节 海流运动控制方程
质量连续方程：
体积连续方程:(不可压缩)
边界条件：运动学/动力学边界条件
第三节 地转流
一、地转流的成因
• 在忽略湍流摩擦力 作用的较深的理想 海洋中，由海水密 度分布不均匀所产 生水平压强梯度力 与科氏力平衡时， 海水的定常流动， 称为地转流。
在北半球垂直于压强梯度力指向右方
第三节 地转流
二、地转方程及其解
科氏力
压强梯度力
重力
第三节 地转流
三、地转流场与密度场、质量场之间的关系
• 海洋中的密度变化是连续的，因此，由于海水 密度分布不均匀产生斜压场引起的地转流场的变 化也应当是连续的。 • 当海水上层流速大于下层流速时，我们顺流而 立，则在北半球密度小的海水在右侧，密度大的 海水在左侧，等压面自左下向右上倾斜。在南半 球则相反。 • 可以根据大洋上层等温面（线）或等盐面（线） 的倾斜方向定性推断地转流的方向。
第四节 风海流
三、风海流的体积运输
• 虽然由风引起海水流动的速度大小和方向各层都不相 同，但自表面至流动消失处的海水总运输量可由积分 计算。对于无限深海漂流的体积运输，在北半球方向 与风矢量垂直，且指向右方。 • 对于浅海风海流的体积运输，偏角<90°，水深越浅， 偏角越小。
四、上升流与下降流
上升流：海水从深层向上涌升； 下降流：海水自上层下沉的铅直向流动。 产生原因：赤道附近的信风、大洋中风场的不均匀 和大洋上空的气旋与反气旋（如台风）。
第四节 风海流
2、运动方程及其解
科氏力
湍切应力
在海面合成流的方向右 偏于风矢量方向45°
埃克曼螺旋线
第四节 风海流
二、浅海风海流的基本特征
• 实际海洋的深度是有限的，特别在浅海 中海底的摩擦必须考虑。这就导致了它与 无限深海漂流结构的差异。 • 水深越浅，从上层到下层的流速矢量越 是趋近风矢量的方向。 • 水深（h）> 0.5 摩擦深度（D）时，则与无 限深海相似。（D与风速和纬度有关）
第五节 大洋环流
三、世界大洋环流和水团分布
1、世界大洋上层主要水平环流（风生环流）
1）赤道流系：与两半球信风带对应的分别为西向的南赤 道流与北赤道流，亦称信风流。赤道流的特点：高温、高 盐、高水色、透明度大。 2）上层西边界流、湾流和黑潮： • 上层西边界流：指大洋西侧沿大陆坡从低纬向高纬的流， 包括太平洋的黑潮与东澳流，大西洋的湾流与巴西流以及 印度洋的莫桑比克流等。 • 湾流(Gulf Stream)：佛罗里达流、湾流和北大西洋流 合称为湾流流系。最大的暖流 • 黑潮(Kuroshio Current)：也称日本暖流。黑潮、黑潮 续流和太平洋流合称黑潮流系。第二大暖流
第一节 海流的成因及表示方法
海流的成因：海洋中的等压面与等势面不一致（等 压面倾斜，海面增密效应）。
（a）等压面与等势面平行 （b）等压面与等势面相对倾斜
第一节 海流的成因及表示方法
海流的分类：
1、按成因来分：由风引起的海流：风海流或漂流 （表层，外压场）；由温盐变化引起的：热盐环 流（深层，内压场） 2、从受力情况可分为：地转流、惯性流 3、按发生区域不同分为：洋流、陆架流、赤道流、 东西边界流等
第一节 海流的成因及表示方法
1.表示方法
随体法
描述方法 当地法 2.比较 •
拉格朗日法
欧拉法
质点轨迹： r (a,b,c,t ) r
参数分布：B = B（x, y, z, t）
拉格朗日法
表达式简单
欧拉法
同时描述所有质点的瞬时参数
直接反映参数的空间分布
分别描述有限质点的轨迹
表达式复杂 不能直接反映参数的空间分布
3、大洋表层以下的环流 • 大洋表层以下的环流以经线方向为主，其分布
的深度主要取决于海水的密度，因此仍以热盐效 应起主导作用。 1）次表层水的运动和分布 • 大洋表层以下与大洋主温跃层以上的海水称为 次表层水。高盐、高温，大部分流向低纬一侧 2）大洋冷水区的环流 • 冷水区的环流指大洋主温跃层以下与极锋向极 一侧水域内的环流，包括中层水、深层水、底层 水的运动与分布情况。低温、高密度
第五节 大洋环流
4、大洋中尺度涡（mesoscale eddies） • 自70年代以来，海洋科学工作者相继在 各大洋中发现了一种水平尺度约为100～ 500km，时间尺度约为20～200d的流涡，它 们广泛地寄居于总的大洋环流之中，且以 （1～5）×10－2 m/s的速度移动着，这些 流涡称为“中尺度涡”。与强流相互关联， 至少部分地驱动回流的形成。
第二节 海流运动控制方程
• 运动方程：所谓海水运动方程，实际上就是牛 顿第二运动定律在海洋中的具体应用。
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F
dw dt
在直角坐标系中，它的三个分量方程为：
du dt

Fx ,
dv dt


Fy ,


Fz
第二节 海流运动控制方程
显然，只要给出作用力，便可由方程了解 海水的运动状况。 作用在海水上的力有多种，归结起来可分 为两大类： 一是引起海水运动的力，诸如重力、压强 梯度力、风应力、引潮力等； 另一类是由于海水运动后所派生出来的力， 如地转偏向力（Coriolis力，亦称为科氏力）、 摩擦力等。