第六讲大洋环流理论
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大洋环流模式图1.洋流的分布2.北印度洋海区冬、夏季环流系统在北印度洋海区,由于受季风影响,洋流流向具有明显的季节变化。
(1)冬季,盛行东北风,季风洋流向西流,环流系统由季风洋流、索马里暖流和赤道逆流组成,呈逆时针方向流动。
(见下图甲)(2)夏季,盛行西南风,季风洋流向东流,此时索马里暖流和赤道逆流消失,索马里沿岸受上升流的影响,形成与冬季流向相反的索马里寒流,整个环流系统由季风洋流、索马里寒流和南赤道暖流组成,呈顺时针方向流动。
(见图乙)洋流的判定方法1.判定洋流所处的半球(1)依据等温线的数值变化规律,确定洋流所处的半球。
等温线数值自南向北递减,则位于北半球(图1);反之则位于南半球。
(2)依据纬度和环流方向组合图,确定洋流所处的半球。
如图2是以副极地(纬度60°)为中心逆时针的大洋环流,则该大洋环流位于北半球中高纬度海区;图3是以副热带(纬度30°)为中心顺时针的大洋环流,则该大洋环流位于北半球中低纬度海区;同理,图4大洋环流位于南半球中低纬度海区。
2.判定洋流流向洋流位于海水等温线弯曲度最大处,并与等温线垂直,洋流流向与等温线凸出方向一致(图1中的洋流M和N)。
3.判定洋流性质(1)由水温高处流向水温低处的洋流为暖流(图1中的洋流M);反之则为寒流(图1中的洋流N)。
(2)通过判定洋流所处的半球,在北半球,自南向北的洋流为暖流,反之则为寒流;南半球情况相反。
(3)通过纬线的度数变化规律,由较低纬度流向较高纬度的洋流一般为暖流,反之则为寒流。
4.判定洋流名称(1)利用等温线图或纬度—环流方向组合图,判定洋流名称程序如下:判定洋流所处的南北半球;判定洋流所处的纬度带;判定洋流所在的大洋以及洋流所处大洋环流的位置,最终确定洋流的具体名称。
(2)利用大陆或岛屿同洋流的相对位置判定洋流名称:依据已知的大陆或岛屿形状确定大陆或岛屿的名称;根据大陆或岛屿同洋流的相对位置关系知识,确定洋流名称。
大洋环流模式图1.洋流的分布名称副热带大洋环流副极地大洋环流分布海区中低纬度副热带海区北半球中高纬度海区环流方向北半球:顺时针南半球:逆时针北半球:逆时针组成环流的洋流性质大陆东岸或大洋西岸:暖流大陆东岸或大洋西岸:寒流大陆东岸或大洋西岸:寒流大陆西岸或大洋东岸:暖流太平洋北太平洋南太平洋——大西北大西洋洋南大西洋——印度洋北印度洋——南印度洋——2.北印度洋海区冬、夏季环流系统在北印度洋海区,由于受季风影响,洋流流向具有明显的季节变化。
(1)冬季,盛行东北风,季风洋流向西流,环流系统由季风洋流、索马里暖流和赤道逆流组成,呈逆时针方向流动。
(见下图甲)(2)夏季,盛行西南风,季风洋流向东流,此时索马里暖流和赤道逆流消失,索马里沿岸受上升流的影响,形成与冬季流向相反的索马里寒流,整个环流系统由季风洋流、索马里寒流和南赤道暖流组成,呈顺时针方向流动。
(见图乙)洋流的判定方法1.判定洋流所处的半球(1)依据等温线的数值变化规律,确定洋流所处的半球。
等温线数值自南向北递减,则位于北半球(图1);反之则位于南半球。
(2)依据纬度和环流方向组合图,确定洋流所处的半球。
如图2是以副极地(纬度60°)为中心逆时针的大洋环流,则该大洋环流位于北半球中高纬度海区;图3是以副热带(纬度30°)为中心顺时针的大洋环流,则该大洋环流位于北半球中低纬度海区;同理,图4大洋环流位于南半球中低纬度海区。
2.判定洋流流向洋流位于海水等温线弯曲度最大处,并与等温线垂直,洋流流向与等温线凸出方向一致(图1中的洋流M和N)。
3.判定洋流性质(1)由水温高处流向水温低处的洋流为暖流(图1中的洋流M);反之则为寒流(图1中的洋流N)。
(2)通过判定洋流所处的半球,在北半球,自南向北的洋流为暖流,反之则为寒流;南半球情况相反。
(3)通过纬线的度数变化规律,由较低纬度流向较高纬度的洋流一般为暖流,反之则为寒流。
4.判定洋流名称(1)利用等温线图或纬度—环流方向组合图,判定洋流名称程序如下:判定洋流所处的南北半球;判定洋流所处的纬度带;判定洋流所在的大洋以及洋流所处大洋环流的位置,最终确定洋流的具体名称。
大洋环流规律嘿,朋友们!咱今儿来聊聊大洋环流规律这档子事儿。
你说这大洋环流啊,就像是地球这个大舞台上一场永不落幕的盛大舞蹈!那海水就像是一群欢快的舞者,不停地旋转、流动。
你想想看啊,那赤道附近的海水,被太阳晒得暖乎乎的,就跟咱们夏天吃了根冰棍儿一样开心,变得轻了起来,然后就往上涌。
这一涌可不要紧,旁边的海水就得赶紧补过来呀,就这么着,形成了一股洋流。
这就好比是一群小伙伴在玩抢凳子游戏,一个人起来了,其他人就得赶紧去占那个位置。
再往北或者往南一些呢,海水变冷了,变重了,就开始往下沉,又带动了别的海水流动。
这多有意思啊!而且啊,这些洋流可不只是自己玩,它们还带着各种东西一起旅行呢!什么营养物质啦,小鱼小虾啦,都跟着洋流到处跑。
这就好像是一辆辆大卡车,装满了货物,在公路上不停地跑。
有的把货物送到了这个地方,有的送到了那个地方。
有些地方本来没啥资源,嘿,洋流一来,带来了丰富的养分,生物们可就乐开了花,一下子就热闹起来了。
你说要是没有这大洋环流,那海洋不就变得死气沉沉的啦?那可不行!这大洋环流就像是海洋的生命之泉,让海洋充满了生机和活力。
还有啊,大洋环流对咱们的气候也有着重要的影响呢!暖流经过的地方,就会比较温暖湿润;冷流经过的地方呢,可能就会比较寒冷干燥。
这就好比是夏天里的一阵凉风和冬天里的一把火,能给我们带来不一样的感受。
咱就说那些沿海的城市,有的地方冬天不太冷,夏天不太热,多舒服呀!为啥呀?还不是因为有大洋环流在那帮忙调节气候嘛!要是没有这大洋环流,那天气还不得乱了套呀!所以说呀,这大洋环流可真是太重要啦!咱们可得好好了解了解它,珍惜它。
可别小瞧了这海水的流动,它们里面蕴含着大大的奥秘呢!你说是不是?咱得好好保护海洋,让这美妙的大洋环流一直跳下去,给我们带来更多的惊喜和好处!。
大洋环流中的动力学能量学问题摘要:本文就大洋环流根据物理学海洋学有关知识讨论了大洋环流中的力与能量、海流的西向强化现象以及热盐环流。
关键词:大洋环流中的能量与力、海流的西向强化、热盐环流一、大洋环流的定义大洋环流是指海流在大洋中流动的形式是多种多样的,除表层环流外,还有在下层里偷偷流动的潜流,由下住上的上升流,向底层下沉的下降流,海流水温高于周围海温的暖流,水温低于流经海域的寒流,水流旋转的涡旋流,等等。
海流遍布整个海洋,既有主流,也有支流,不断地输送着盐类、溶解氧和热量,使海洋充满了活力。
二、大洋环流的动力学1、大洋环流中的力与能量大洋中能量存在的形式有重力位能,动能,内能以及由于海洋中溶解盐分所导致的化学势能。
然而,大洋中的能量平衡与大气中的能量平衡有很大区别。
大气环流多半由下垫面加热和上边界冷却驱动,可是海洋只是在上边界受到冷却和加热。
重力位能的来源包括太阳和月球引起的潮汐,海表大气压力的脉动以及海表淡水通量。
潮汐力来源于地球本身引力和太阳以及月球对于地球的引力之差。
如果潮与引潮力总处于严格的平衡状态,引潮力就不会做功,因此引潮力对大洋环流就不会作贡献。
但是由于摩擦作用潮总是滞后于引潮力,因而导致潮流,所以潮汐对于海洋中重力位能的贡献就来源于潮汐的耗散。
此外蒸发和降水以及径流造成的海-气界面上的淡水通量可以改变大洋的重力位能,这是因为蒸发和降水发生在不同的高度上,然而实际上淡水通量对于大洋环流的重力位能贡献是非常小的。
海洋中内能的直接来源是海表加热和冷却。
海表加热主要由于太阳辐射,不过这时候相当于把海-气界面上各种热交换形式笼统地归纳为大气加热和冷却。
据估算海-气相互作用对内能的贡献约为15102 W,约等于海洋中由低纬度向高纬度的热输送量。
而海洋中由低纬度向高纬度的热输送量大约是地球气候系统中总的热输送量的50%,所以不难看出海洋在气候系统中的作用是举足轻重的。
同时我们也不能忽视地热对于海洋热能的贡献,尽管它的贡献只有海表热通量对内能贡献的百分之一二。
大洋环流和海气相互作用的数值模拟(研究生课程讲义第二稿)中国科学院大气物理所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)全球海气耦合模式课题组2007年9月大洋环流和海气相互作用的数值模拟前言张学洪(zxh@)“大洋环流和海气相互作用的数值模拟”是中国科学院大气物理研究所(IAP)大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点试验室(LASG)全球海气耦合模式课题组集体开设的一门研究生课程,可以看作“气候数值模拟”的入门课程之一。
自上世纪80年代末以来,这个课题组一直从事于LASG/IAP大洋环流数值模式和海洋—大气耦合模式的发展、改进、应用和评估等方面的研究工作,这个过程是和课题组成员对大洋环流和海气相互作用的观测事实和动力学理论的学习和理解相结合进行的。
Robert, H. Stewart在他的《Introduction to Physical Oceanography》一书中说:“Data, numerical models, and theory are all necessary to understand the ocean. Eventually, an understanding of the ocean-atmosphere-land system will lead to predictions of future states of the system”(图P1)。
的确,在海洋—大气耦合系统的研究中,观测、理论和数值模式三者是缺一不可的,而“understanding”则是整个链条的核心环节。
我们自己的经验也表明,模式发展一定要和观测、理论研究相结合,模式进步的基础在于“understanding”。
所以,本课程的侧重点虽然是“数值模拟”,但也力图将观测和理论结合进来,以期选修本课程的研究生(无论他们将来从事模式发展还是模式应用)在学习有关入门知识的同时,也能对以上的道理有所领悟。
大洋环流1、描述世界海洋大致的风场和环流场特征。
(1)风场:赤道为赤道无风带,从低纬向高纬北半球依次为东北信风带、副热带无风带、中纬盛行西风带、副极地风暴带、极地东风带,南半球依次为东南信风带、副热带无风带、中纬盛行西风带、副极地风暴带、极地东风带。
从南北半球来看,以赤道为中心的风场北半球形成顺时针结构,南半球形成逆时针结构;以副极地为中心的风场北半球形成逆时针结构,南半球形成顺时针结构。
这决定了上层海洋的环流分布。
(2)环流场:上层海洋的环流分布受风场驱动,也受陆地边界等其他因素的影响。
分布规律为:中低纬海区:以副热带为中心的大洋环流,北顺南逆。
北半球中高纬度海区:逆时针环流。
南极大陆外围:西风漂流(陆地影响)。
北印度洋海区:季风洋流,夏顺冬逆。
太平洋的地形:宽广的海盆,众多海脊岛屿赤道流系:北赤道流、北赤道逆流、南赤道流、南赤道逆流、赤道潜流赤道潜流:主要与南太平洋的水有关⏹西太平洋:核心在200米左右⏹东太平洋:核心在50米左右北赤道流和南赤道流⏹都是典型的风生环流,都在风最强的季节里最强,北赤道流量大于南赤道流,北赤道逆流是南北赤道流的分界线,太平洋流南北不对称,南赤道流越过赤道。
北太平洋环流系统:副热带逆流、黑潮、黑潮延续体、北太平洋流、加利福尼亚流、亲潮黑潮及延伸体⏹世界上最强的西边界流之一⏹流速可以达到2m/s,流量大约100SV⏹高温高盐北太平洋海流⏹流速慢,流幅宽⏹受风场影响较大⏹流动变化较小加利福尼亚寒流⏹流速慢,流幅宽⏹变化大,瞬时观测中较难发现⏹形成低温低盐舌⏹加利福尼亚寒流对应的上升流,一般东边界的寒流附近都存在显著的上升流南太平洋环流系统:南赤道流、东澳大利亚海流、西风漂流、秘魯海流东澳大利亚海流⏹相对黑潮和湾流弱⏹流量大约15SV⏹在南纬34度左右离开澳大利亚西风漂流(南极绕极流)⏹流速快,流幅宽⏹环绕整个南大洋⏹整个全球海洋环流的能量主要集中于此秘鲁海流⏹ 世界著名的上升流区,生产力最强的海区 ⏹ ENSO 现象最显著的区域大西洋的地形:大洋中脊的存在 狭长的形状 大西洋平均的风场• 风场的辐合带同样在北半球,低纬和极地附近大致是东风带,而在中纬是西风带 • 大西洋南半球风场南北分量较强,原因是大西洋东西较窄 大西洋的基本环流:赤道流系和南北海盆的副热带环流与太平洋类似 北大西洋流系:北赤道流、湾流、亚述尔海流、加纳利海流湾流:世界上流量最大的西边界流,流速超过2m/s ,高温高盐水,对美洲和欧洲的气候意义重大南大西洋流系:南赤道流、巴西海流、南大西洋流、本格拉海流巴西海流:西边界流,流速较强,流量小于黑潮和湾流 印度洋风场:冬季盛行东北季风,夏季盛行西南季风在冬、夏季风作用下形成季风环流。
《大洲和大洋》大洋环流揭秘在我们生活的这个蓝色星球上,大洋环流如同看不见的“巨手”,悄然影响着全球的气候、生态和人类的生活。
那究竟什么是大洋环流?它又是如何运作的呢?让我们一起揭开这神秘的面纱。
大洋环流,简单来说,就是海水大规模的定向流动。
这种流动可不是随意的,而是遵循着一定的规律和路径。
想象一下,整个海洋就像是一个巨大的“输送带”,海水在上面不断地循环流动。
其中,最著名的大洋环流当属“湾流”和“黑潮”。
湾流从墨西哥湾出发,沿着美国东海岸向北流动,给欧洲西北部带来了温暖湿润的气候。
要是没有湾流的“温暖抱抱”,欧洲的冬天可能会更加寒冷难熬。
而黑潮则沿着日本列岛东侧向北流动,对周边地区的气候和渔业资源有着重要的影响。
那么,是什么力量驱动着大洋环流呢?首先,风是一个重要的“推手”。
盛行风长期吹拂着海面,推动海水流动。
例如,在赤道附近,东北信风和东南信风驱动着海水向西流动,形成了赤道暖流。
其次,海水的温度和盐度差异也起着关键作用。
由于海水温度和盐度的不同,导致海水密度存在差异。
密度大的海水会下沉,密度小的海水则上升,从而形成垂直方向上的环流。
大洋环流对全球气候的影响不容小觑。
它可以调节不同地区的热量分布,使得有些地方温暖如春,有些地方则寒冷刺骨。
比如,暖流流经的地区,气温较高,降水丰富;而寒流流经的地区,则往往气候寒冷干燥。
这种热量的重新分配,对于维持地球的气候平衡至关重要。
除了气候,大洋环流还对海洋生态系统有着深远的影响。
它会带来丰富的营养物质,滋养着海洋中的生物。
一些海洋生物也会随着环流的流动而迁徙,寻找更适宜的生存环境。
例如,某些鱼类会顺着洋流洄游,进行繁殖和觅食。
然而,人类活动的不断加剧,正在给大洋环流带来一些意想不到的变化。
全球气候变暖导致冰川融化,大量淡水注入海洋,这可能会改变海水的盐度分布,进而影响大洋环流的模式。
此外,过度捕捞、海洋污染等问题也威胁着海洋生态系统的平衡,从而间接影响着大洋环流的稳定。
海洋科学中的大洋环流动力学研究一、导言大洋环流动力学是海洋科学中研究海洋中水的运动和物质传输规律的重要领域,涉及海洋物理、海洋化学、生物学等多个学科。
本文将介绍大洋环流动力学的研究现状以及对海洋环境和气候变化的影响。
二、大洋环流概述大洋环流是海水在深海中的运动规律,主要由全球性的风场、温盐驱动和古老海底地形等要素所控制。
大洋环流分为海表层环流、深层环流和边界流三种类型。
其中海表层环流主要由季节风、经纬向风和海水密度差异等因素所驱动,深层环流受地球自转和海底地形等重要影响而产生。
边界流则是一种源自海陆边界的相对窄小的海流。
大洋环流具有周期性、季节性、年际变化和长期趋势等不同尺度上的变化特征。
三、大洋环流的研究方法大洋环流的研究方法主要包括海洋观测、数值模拟和卫星遥感等。
海洋观测通常采用部署浮标、海面漂流仪、深水浮标、上升降落式探测器等各种船舶测量设备或使用固定自流撒器、地形跟踪探测器、深海浮标等固定观测系统来采集数据。
海洋观测海区通常集中在Tropical Ocean and Global Atmosphere (TOGA)计划、World Ocean Circulation Experiment (WOCE)计划、Argo计划等国际合作计划。
数值模拟则借助计算机模拟手段,建立大洋环流的数学模型,通过连续数值求解来模拟水流和物质传输规律。
而卫星遥感则可以获得广泛的海洋环境数据,如海面温度、海表盐度、海表高度、海洋洋流等,可用于监测和预测全球海洋变化趋势。
目前,大洋环流动力学研究常采用多种综合手段和方法,以便对海洋环境变化和气候变化做出更准确的预测和分析。
四、大洋环流的重要影响大洋环流对海洋环境和气候变化有着非常重要的影响。
首先,大洋环流是海洋中水的运动规律,是海洋深层水和表层水物质交换的主要方式。
其次,大洋环流对海洋生态系统的维持和减缓温度的变化也起着重要作用。
长期的环流变化会产生巨大的影响,如阿邦冰架的崩塌、大堡礁的白珊瑚珊瑚死亡现象等。