海洋环流

第五章海洋环流

概述（Summary）

一、定义及分类（Definition&Type）

1.海流(Oceancurrent)：海水大规模相对稳定的流动。

2.分类(Type)：

按成因分：

密度流(densitycurrent)，风海流(windcurrent)，补偿流(compensationcurrent)；

按受力分：

地转流(geostrophicflow)、惯性流；

按发生区域：

赤道流(equatorialcurrent)，陆架流，东西边界流(eastern/westernboundarycurrent)等；按运动方向：

上升流(upwelling)，下降流(downwelling)；

按海流温度与周围海水温度差异分：

寒流，暖流等

二、研究意义（Significance）

国防，航运，渔业，气候

三、影响和产生海流的力（Causesofcurrent）

引起海水运动的力：重力，压强梯度力，风应力，引潮力

海水运动后派生的力：科氏力(Coriolisforce)，摩擦力(frictionforce)

1、重力：

地心引力与地球自转产生的惯性离心力的合力。习惯上将单位质量物体所受重力称为重力加速度，以g表示。与纬度和海水深度有关:海面上赤道到极地差为0.052m/平方米,在中纬度，海面与10km深处的差为0.031m/平方米。因此，在海洋研究中，一般视其为常数9.8m/平方米

重力势(potentialofgravity)：从一水平面逆重力方向移动物体到另一高度所做功。

等势面：位势相等的面叫等势面。处处与重力垂直的面称水平面。

海平面(sealevel)：海洋表面的平均位置。

2、压强梯度力：

等压面：压强相等的面。

压强梯度力：

水体所受静压力的合力：

f=f1-f2=P·A-(P+△P)·AP·A

单位质量水体所受的静压力的合力：与等压面垂直，指向压力减小的方向。即与压强梯度方向相反。

流体静力学方程：

正压场：等压面与等势面平行

斜压场：等压面相对等势面发生倾斜时。

海洋内压场：由海洋中密度差异形成的斜压状态。在海洋上部斜压性很强。

外压场：外部原因（风、降水、江河径流）引起海面倾斜产生的压力场。

3、风应力：

切应力，将大气动量输送给海水，目前，只能以经验公式给出

4、科氏力：

5、摩擦力：

体积力，分子粘性力(molecularviscosity)和湍流粘性力(turbulentviscosity)

四、海水动力学方程（Dynamicequationofseawater）

运动方程：牛顿第二定律

速度V是时空的函数，即V=V(x,y,z,t)

实质微商：

连续方程:质量守恒定律在流体中的应用。

海流成因(CauseofCurrent)

一、风生：风生海流(WindDrivenCurrent)

二、温盐变化引起：密度流(DensityCurrent)

地转流(GeostrophicFlow)

一、均匀海洋中地转流(Geostrophicflowofhomogenizedocean)

1、地转流(geostrophicflow)定义：

压强梯度力水平分力与科氏力达到平衡时的稳定流动。

2、特点(characters)：

１）地转流流速大小与等压面和等势面的夹角的正切成正比，与科氏参量成反比；

２）沿两面的交线流动,北半球流向偏在压强梯度力水平分力右方90度；

３）在北半球，面向流去的方向，右面等压面高，左面低。

４）内压场引起的等压面倾斜主要体现在海洋的上层，随深度增加而减小。外压场引起的等压面倾斜则直达海底。

二、二层海洋中地转流(Geostrophicflowoftwo-layered-ocean)

１）等压面倾斜与等势面倾斜方向相反，若上层流速小于下层流速，倾斜方向相同。

２）流向沿三面交线流，且面向流去方向右面密度小，左边大。右边温度高，左边低。

风海流(WindDrivenCurrent)

一、无限深海风海流（亦称漂流）(WindDrivenCurrentofDeepSea/Drift)

艾克曼(Ekman)于1905年根据南森在北冰洋考察时发现冰的漂流方向与风向不一致。

1、定义：海水摩擦力(friction)和科氏力(Coriolis)平衡时的稳定流动。

假定：I.均匀；II.海区无限宽广，海面无起伏；III.风场均匀，只沿x方向吹；IV.只考虑垂直涡动粘滞系量引起的水平方向的摩擦力，且视为常数；V.科氏力不随纬度变化。

方程：

边界条件(boundarycondition)：海面(surface)z=0

海底(bottom):u=v=0

解：

其中：

2、空间结构：

１）表层流速最大，流向偏向风向的右方45度；

２）随深度增加，流速逐渐减小，流向逐渐右偏；

３）至摩擦深度，流速是表面流速的4.3%，流向与表面流向相反，可忽略；

４）连接各层流速的矢量端点，构成艾克曼螺旋线(Ekmanspiral)。

二、浅海风海流(Winddrivencurrentofshallowsea)

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。

三、风海流体积输运(Bulktransmissionofwinddrivencurrent)

无限深海风海流垂直风向输送，北半球在风向的右边，南半球相反。浅海风海流存在岸、底摩擦，在x,y方向都有输送。

四、风海流的附效应(Attachedeffectsofwinddrivencurrent)

升降流(up&downwelling)：

1)顺岸风(coastwisewind)

2)气旋(Cyclone)与反气旋(Anticyclone)

3)辐散(Divergence)、聚(Convergence)带等引起

惯性流（InertialCurrent）

科氏力和加速度达平衡

(1)u+(2)v:

(1)v-(2)u:

流速、流向，水质点运动是等速圆周运动。

水质点运动轨迹

对方程式积分：

1.轨迹是圆形

2.半径为(Radius)：与纬度有关。

3.周期(Cycle)：

4.频率(Frequency)：

5.北半球为顺时针旋转，南半球相反。

f=0.0001/s，T=17.4h

V=0.1m/s，r=1km

V=1.0m/s，r=10km

6.中纬度惯性流：周期为17-18h，半径1-10km.

大洋环流及水团结构(Circulation&StructureofWaterMass)

大洋环流的成因(CauseofCirculation)

一、风生大洋环流(WindDrivenCirculation)

1.西向强化理论(WesternIntensificationTheory)：IntheNorthAtlanticandNorthPacificthecurrentsflowingonthewesternsideofeachoceant endtobemuchstrongerandnarrowerincrosssectionthanthecurrentsontheeasternside.科氏参量随纬度变化。

2.Stommel理论：

1948,风应力、铅直湍切应力及科氏力等的平衡关系。将大洋视为等深矩形风应力随纬度变化。

三种科氏参量情况下的解结果：

3.Munk理论：

1950,考虑均质大洋边界侧向摩擦力作用，将北太平洋为三角形，得到与实测海流相似的结果。

二、热盐环流(ThermohalineCirculation)

由温、盐变化引起的环流。相对而言，在大洋中下层占主导地位。

大洋主温跃层稳定性：

低纬海区有净的热输入，表明深层有冷水上升，有效阻止热量从表面向下扩散。使跃层深度保持稳定。

黄观点：

风生大洋环流(Winddrivencirculation)：风应力驱动，密度差异控制建立起的环流。

热盐环流(Thermohalinecirculation)：密度差驱动的环流（包括风、热通量、水通量及海洋内部混合等）

海洋表层环流的地理分布(DistributionofSeaSurfaceCirculation)

1、副热带海区反气旋式环流(Anticyclonecirculation)：

太平洋(Pacific)、大西洋(Atlantic)：南半球和北半球都存在。

印度洋(Indianocean)南半球与大西洋(Atlantic)和太平洋(Pacific)相似，北半球冬夏环流形式受季风影响不同，冬半年是反气旋式环流，夏季则消失。

2、气旋式环流(cyclonalcirculation)：

太平洋和大西洋的亚北极海区受极地弱东风的影响。

大洋表层环流各流系的特征(CharactersofSeriesofSurfaceCirculation)

一、赤道流系(Equatorialcurrent)：

1.南、北赤道流(South/Northequatorialcurrent)对应信风带(tradewindband)，亦称信风流。南北不对称，夏季北赤道流在10°N到20°N—25°N之间，南3°N—10°S之间。冬季稍偏南。赤道流自东向西逐渐加强。

2.赤道流系特征(Charactersofequatorialcurrent)

主要100—300m的上层，平均流速0.25—0.75m/s。下部有强大的跃层存在，跃层以上温暖高盐的表层水。溶解氧含量高，营养盐低。赤道流是高温、高盐、高水色及透明度大为特征的流系。

3.印度洋赤道流系特征(CharactersofIndianequatorialcurrent)

主要受季风(monsoon)控制。11月至翌年3月盛行东北季风，5—9月盛行西南季风。

4.赤道逆流(Equatorialcountercurrent)

对应赤道无风带，平均位置在3°N—10°N之间。逆流区有充沛的降水，相对赤道流具有高温、低盐特征。它与北赤道流之间存在辐散上升运动，水色和透明度也相对降低。

5.赤道潜流(Equatoriallatentcurrent)南赤道流区下方温跃层内，与赤道流相反自

西向东的流，成带状分布，厚约200m，宽300km，最大流速达1.5m/s。流轴常与温跃层一致，向东变浅。

二、西边界流(Westboundarycurrent)：

1.大洋西侧沿大陆坡从低纬向高纬的强流。太平洋黑潮(KuroshioCurrent)和东澳流(EastAustraliaCurrent)，大西洋湾流(GulfStream)和巴西流(BrazilCurrent)，印度洋莫桑比克流。是反气旋环流一部分，赤道流的延续。与近岸水相比，具有高温、高盐、高水色和透明度大等特征。北强南弱。

2.湾流(GulfStream)：佛罗里达流与安的列斯流汇合处视为起点。北上经1200km，到哈特拉斯角，又离岸向东，直到45°W附近的格陵兰滩以南，行程2500km。然后转向东北，横越大西洋——北大西洋流。湾流在海面宽度100—150km，表层最大流速2.5m/s，最大流速偏在流轴左方，沿途流量不断增大，影响深度可达海底。两侧有自北向南的逆流存在。湾流方向左侧为高密冷水，右侧低密暖水，水平温度梯度高达10°C/20km。等密线倾斜渗达2000m 以下。绝大部分达海底。有弯曲现象，流轴弯曲足够大，与主流分离，在南侧形成气旋式冷涡，在北侧则形成反气旋式暖涡。空间特征尺度为数百千米，有时存在几年，沿湾流相反方向移动。

3.黑潮(KuroshioCurrent)：菲律宾群岛东侧北上，主流从台湾东侧经台湾和与那国岛之间水道进入东海，沿陆坡向东北方向流动。到九州西南方一部分向北层对马暖流，经对马海峡进入日本海。在此之前也有一部分进入黄海称黄海暖流，具有风生补偿流特征。黑潮主干经吐噶喇海峡进入太平洋，沿日本列岛流向东北。在35°N附近分两支：主干转向东流直到160°E，称黑潮延续体，一支在40°N附近与亲潮(OyashioCurrent)汇合转向东流汇于黑潮延续体，横过太平洋。西边界流每年向高纬输送热量，约同暖气团输送热量相等。

三、西风漂流(Westwinddrift)：

1.北太平洋漂流(NorthPacificdrift)：是黑潮延续体的延续。在北美沿岸附近分为两支：向南一支称为加利福尼亚流(CaliforniaCurrent)，汇于赤道流(EquatorialCurrent)；向北一支称为阿拉斯加流(AlaskaCurrent)，它与阿流申流汇合，连同亚洲沿岸南下的亲潮(OyashioCurrent)共同构成北太平洋高纬海区气旋式小环流。

2.北大西洋漂流(NorthAtlanticdift)：在欧洲沿岸附近分为三支，中支进入挪威海，称挪威海流(NorwegianCurrent)；南支沿欧洲海岸向南，称加那利流(CanaryCurrent)，在向南与北赤道流汇合，构成北大西洋反气旋式环流；北支流向冰岛南方海域，称伊尔明格流，与东、西格陵兰流及北美沿岸拉布拉多流(LabradorCurrent)构成。北大西洋高纬海区气旋式小环流。

3.南极绕极流(AntarcticCircumpolarCurrent)：由于南极海域连成一片，南半球西风飘流环绕整个南极大陆，是一支自表至底、自西向东的强大流动，其上部是漂流，下部为地转流。南极锋位于其中,大西洋和印度洋平均位置为50°S，太平洋位于60°S。极锋两侧海水特性、气候特征有明显差异。极地海区干冷、亚南极海区为极地气团与温带海洋气团轮流控制，季节性明显。

4.南极辐聚带(AntarcticConvergentZone)：风场分布不均，低温、低盐、高溶解氧的表层水在极锋向极一侧辐聚下沉。南极绕极流在太平洋东岸向北分支为秘鲁流(PeruCurrent)，大西洋本格拉流(BenguelaCurrent)，印度洋西澳流(WestAustraliaCurrent)。分别在各大洋中向北汇入南赤道流(SouthEquatorialCurrent)。

5.“咆哮45°”或“咆哮好望角”:频繁的气旋活动，降水量较多，海况恶劣。特别南半球的冬季，风与浪更大。

四、东边界流(Eastboundarycurrent)：

太平洋的加利福尼亚流(CaliforniaCurrent)、秘鲁流(PeruCurrent)，大西洋的加那利流(CanaryCurrent)、本格拉流，印度洋的西澳流(WestAustraliaCurrent)，都是寒流。他们的流幅宽、流速小、影响深度浅，水色低、透明度小。上升流是东边界流海区的一个重要水温特征。

原因：信风常年沿岸吹，风速分布不均，近岸小，海面大，海水离岸运动。另外，来自高纬海区的寒流，形成大气冷下垫面，上层大气层结稳定，有利海雾形成，因此干旱少雨。与西边界流区具有气候温暖、雨量充沛的特点形成明显的差异。

五、亚北极海流：气旋式环流(Cyclonalcirculation)

大西洋(Atlantic)：伊尔明格、东格陵兰(EastGreenland)、西格陵兰(WestGreenland)、拉布拉多(Labrador)、西风漂流(westwinddrift)。太平洋(Pacific)：阿拉斯加(Alaska)、阿留申、亲潮(Oyashio)、西风漂流(westwinddrift)。

六、极地环流(Polarcirculation)

北冰洋中的环流：从大西洋进入的挪威流及一些沿岸流。加拿大海盆为一巨大反气旋式环流，从楚奇科海穿越北极到达格陵兰海，部分西折，部分汇入东格陵兰流，把大量的浮冰携带进入大西洋。

南极海区环流：南极大陆边缘一个很窄范围内，极地东风作用，形成一支自东向西绕南极大陆边缘的小环流，称为极地东风环流。与南极绕极流间，形成南极辐散带(Antarcticdivergentzone)。与南极大陆间形成海水沿陆架的辐聚下沉，即南极大陆辐聚区(Antarcticconvergentzone)，亦是南极陆架表层海水下沉的动力学原因。

七、副热带辐聚区(Subtropicalconvergentzone)：

反气旋大环流的中间海域，流向不定，流速甚小。表层海水辐聚下沉——副热带辐聚区，把大洋表层盐度最大、溶解氧含量高的温暖水带到表层以下，形成次表层水。

副热带逆流(subtropicalcountercurrent):天气干燥晴朗，风力微弱，海面较平静。海水辐聚下沉，悬浮物少，具有世界上最高的水色和最大透明度，“海洋沙漠”。

马尾藻海：北大西洋20—35°N，40—75°W，透明度最大。又称“马纬度”：南北纬30°，此处无风,运马的船在此处停留，船上的淡水不足，将马赶入海中，后称“马纬度”。

世界大洋上层铅直向环流赤道海区，海水输运有南北分量，导致海水的辐聚下沉与辐散上升运动，由于连续性，在一定深度上形成了经向的次级小环流。所处深度较浅，变动于50—100m之间。使赤道海区表面的热量和淡水盈余向高纬方输送，部分调节了热盐的分布况。

大洋水团及表层以下环流(WaterMass&UndersufaceCirculation)

一、大洋表层以下的环流(Undersurfacecirculation)

I.次表层水的运动和分布(Movementanddistributionofsubsurfacewater)

1）表层水(surfacewater)以下与大洋主温跃层以上的海水。

2）副热带海域的表层水下沉形成的。

3）高盐高温，只能下沉到表层水以下的深度上。

4）大部分水体流向低纬一侧，沿主温跃层散布，少部分流向高纬一侧。

II.大洋冷水区环流(Circulationofcoldwaterzone)

1.中层水的运动(Movementofintermediatewater)

1）南极辐聚区和西北辐聚区下沉的海水形成，带有源地低盐的特征。温度较低，故密度较大，分布在次表层水之下。

2）南极辐聚下沉的海水，温盐特征为2.2°C与33.8，下沉到800—1000m深度上，一边参加南极绕极流，一部分水体向北散布进入三大洋。大西洋可达25°N；太平洋可越过赤道，印度洋在南纬10度。

3）高盐中层水：北大西洋的高盐地中海水（温13°C，盐37）由直布罗陀海峡溢出，下沉到1000—1200m深度上，然后向西、西南和东北方向散布。印度洋中的红海高盐水（温15°C，盐36.5）通过曼德海峡流出，在600—1600m深度上沿非洲东岸向南散布，与南极中层水相遇发生混合。

2.大洋底层水的运动(Movementofbottomwater)

1）源地是南极大陆边缘的威德尔海、罗斯海，其次次为北冰洋的格陵兰海与挪威海等。普遍认为南极威德尔海是南极底层水的主要来源在冬季冰盖下海水（盐34.6，温-1.9°C）密度迅速增大，沿陆坡下沉到海底，一方面加入南极绕极流向东流，一方面向北进入三大洋。

主要沿洋盆西侧向北流动。在大西洋可达40°N，与北大西洋深层水相遇，由于南极底层水密度更大，继续潜入海底向北扩散。

2)北冰洋底层水因白令海峡很浅，不可能进入太平洋，只在偶然情况下，少量海水通过海槛溢出而进入大西洋。因此北冰洋底层水处于几乎是被隔绝状态。

3.大洋深层水的运动(Movementofdeepwater)

1）深层水介于中层水和底层水之间，约在2000—4000m的深度上。主要由北大西洋格陵兰南部的上层海洋中形成。东格陵兰流与拉布拉多寒流向该区输送冷的极地水，与湾流混合后下沉（盐34.9，温近3°C）向整个洋底散布。在大洋西部接近40°N，与来自南极密度更大的底层水相遇，在其上向南流去，直到南大洋。

2）贫氧是深层水的主要特征。

二、水团的定义和分析方法(Definitionofwatermass&analysis)

1、水团的定义：watermass

源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，与周围海水存在明显差异的宏大水体。“内同性”“外异性”长期来把温盐特性作为分析水团的主要指标温盐图解判定水团的数目。

2、水团的分析方法(analysisofwatermass)

1）定性的综合分析方法（经验法）：定性描述

2）浓度混合分析方法：定量地确定水团边界和混合区

3）概率统计分析法：目前已被应用的主要有海水特征频率分析法，判别分析法、聚类分析法等

4）模糊数学分析方法：隶属函数描述一水体元对水团的隶属度

3、水型和水系（watertype&waterseries）

1）水型(watertype)：性质完全相同的水体元的集合

2）水系(waterseries)：符合一个给定条件的水团的集合。即只考虑一种性质相近即可。“沿岸水系”，“外海水系”，“暖水系”，“冷水系”。

4、水团的核心、强度、边界与混合区(Core、intensity、boundaryofwatermass&mixingzone)

核心：有一部分水体是该水团典型特征的代表，即为核心。黄海冷水团“冷中心”特征水平的升降反映水团特征型水平升降。核心位置的变动反映水团位置变动的趋向。

强度：描述水团增强减弱的情况，2种强度指水团占据的空间范围特征水平，如高温水团，升温增强，低温水团，升温减弱。

边界与混合区：兼备内同性与外异性的这部分水体的外包络面。“域”“过渡区”“混合区”

混合带：大面图上，“海洋锋”；断面图上称“过渡层”“跃层”

三、大洋水团(Watermass)

1、表层水(surfacewater)：富溶解氧。

2、次表层水(subsurfacewater)：高盐

3、中层水(intermediatewater)：低盐；高盐中层水：地中海，红海

4、深层水(deepwater)：贫氧.

5、底层水(bottomwater)：高密。

6、海洋锋(seasharp)和中尺度涡(mesoscaleeddy)

中国海环流(CirculationofChinasea)

1.东中国海环流(CirculationofEastChinasea)

2.黑潮分支与主要作用(BranchofKuroshioanditseffect)

观测、研究及应用(Measurement,ResearchandApplication)

一、观测手段(Measuringmethod)

直读式海流计、打印海流计、安德拉海流计、ADCP

1、定点浮标(Anchoredbuoy)

2、漂流浮标(Driftbuoy)argo浮标

3、声学多普勒海流计（ADCP:AcousticsDopplerCurrentProfiler）

4、遥感(Remotesensing)：微波高度计(microwavealtimeter)测表面流。

二、研究(Research)

1、调查资料分析

2、理论研究

3、数值分析

三、应用(Application) 军事、航运、渔业和气候等

大洋环流模式图

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。 (3)利用经纬线地图，直接锁定洋流的位置，结合所掌握的世界洋流分布知识，确定洋流名称。

大洋环流对气候的影响 大洋环流是维持地球热量平衡的重要因素暖流 ...

大洋环流对气候的影响 大洋环流是维持地球热量平衡的重要因素。暖流对大洋沿岸的气候可以起到增温增湿的作用，寒流对大洋沿岸的气候则起到减温减湿的作用。赤道附近的温暖海水通过环流流向南北极海域，极地寒冷的海水通过环流流向赤道海域，构成了世界大洋的环流。 洋流对气候的影响主要可以分为三个方面。 一、全球大洋环流可以促进高低纬度之间的热量和水分的输送和交换，调节全球热量和水分的平衡。 例如，低纬度海区水温不会持续上升。 二、洋流对大陆沿岸气候影响很大。 暖流对沿岸气候有增温增湿作用，寒流对沿岸气候有降温减湿作用。例如，北大西洋暖流将热量源源不断地输往欧州西北部，使得 55°N~70°N 之间大西洋东岸最冷月均温比西岸高 16 ~20℃。因此，在此影响下，大西洋两岸自然景观截然不同，大洋西岸的拉布拉多半岛北部呈现苔原景观，大洋东岸呈现森林景观。副热带大陆西岸寒流例如秘鲁寒流，其水温比邻近海区低 7 ~10℃，受秘鲁寒流和地形影响南美洲西海岸分布着世界上南北延伸最长、最靠近赤道的热带荒漠。 三、海洋环流沿大洋底部在南北半球间输送热量和水分的同时也运输二氧化碳。 研究人员表示，270万年前地球的大严寒和北半球的陆地结冰现象与海洋环流改变正好吻合。这次环流改变将热量和二氧化碳转移至大西洋中，并在大洋底部从北至南将其输送并释放到太平洋。罗格斯大学通过对250至-330万年前的海洋沉积物岩芯样本进行分析，对当今气候变化的机制有了更深入的理解。科学家们认为，在北半球冰川面积大幅增加、海平面大幅下降的同时，海洋环流系统也发生了变化。南极海冰阻止了海洋表面的热交换，并迫使其进入海洋底部，同时引发了当时的全球气候变化，而不是大气中的二氧化碳。

读世界洋流模式图

（读世界洋流模式图） 1．请你依次说出全球的盛行风带名称。 答：由北到南依次是：极地东风、盛行西风、东北信风、东南信风、盛行西风、极地东风。 2．海水在盛行风吹拂下，以及受地转偏向的作用在大洋的东西两岸之间相应纬度呈什么方向流动？具体形成那些洋流？ 答：驱动赤道南北两侧的海水游动向西流动。北面的称为北赤道暖流，南面的成为南赤道暖流。赤道暖流到达大洋西岸时，受陆地阻挡，其中一小股回头向东形成赤道逆流；大部分受地转偏向力的影响，沿海岸向较高的纬度流去，至中纬地区受西风吹动形成西风漂流。当它们到达大洋东岸时，一部分沿大陆西岸折向地纬，成为赤道暖流的补偿流；另一部分沿大陆西岸折向高纬，构成极地环流。 3．由于风海流及密度流的原因，此时在大洋东西两岸的高低纬之间海水量的多少是否一样？由于海水具有连续性要求，在大洋东西两岸海水呈什么方向流动？形成什么类型的洋流？ 答：不一样。形成补偿流。在中纬从大洋西岸向东岸流动，高纬从东岸向西岸运动。形成风海流。 4．在赤道附近地区，有一股海水自西向东流，形成什么样流，属于哪种类型？ 答：形成赤道逆流。属于补偿流。 5．在南北半球各形成几个大洋环流圈？以哪个海域为中心，呈什么时针方向运动？在大洋东西两岸分别是寒流还是暖流？ 答：北半球有北太平洋、大西洋、印度洋环流，南半球有南太平洋、大西洋、印度洋环流。它们各自以太平洋、大西洋、印度洋海域为中心，北半球呈顺时针、南半球呈逆时针方向运动。在大洋东岸是寒流，西岸是暖流。 （读密度流形成示意图） 1．海水的密度受到那些因素的影响？这些因素与密度之间呈什么关系？ 答：受海水的温度、盐度因素影响。温度高的海域，海水的盐度高，密度大；温度低的海域，海水的盐度低，密度小。 2．底层和表层的海水各呈什么方向的流动，哪支属于密度流？ 答：底层从密度大的一侧向密度小的一侧流动，属于密度流。表层则从密度小的一侧流向密度大的一侧，不属于密度流。 （读直布罗陀海峡附近海域密度流的形成示意图） 1．为什么底层洋流自地中海流向大西洋？属于什么类型的洋流？ 答：因为地中海的海水密度大于大西洋，所以流向大西洋，属于密度流。 2．表层海水自大西洋流向地中海，是由于什么动力呢？形成什么类型的洋流？ 答：是由于密度差产生的动力。形成密度流。 （读秘鲁沿岸上升流的形成示意图） 1．秘鲁沿岸盛行什么风向，从而使得沿岸表层海水减少造成海面下降？ 答：盛行西风。 2．秘鲁沿岸底层海水呈什么方向运动，形成秘鲁沿岸上升流？ 答：秘鲁沿岸底层海水呈上升运动，形成补偿上升流。 3．秘鲁寒流对秘鲁渔场的形成有什么影响？ 答：秘鲁寒流通常沿秘鲁海岸向西北流动。寒冷的表层海水中有丰富的浮游生物，是鱼类的良好饵料，对秘鲁渔场的形成有积极影响。 （读世界表层洋流分布图） 1．看图：南北半球各有几个大洋环流圈？各以什么海域为中心？呈什么时针方向运动？大洋的东西两岸是寒流还是暖流？ 答：北半球、南半球各有两个大洋环流圈，分别以副热带和副极地海域为中心。北半球以副热带海域为中心的大洋环流圈呈顺时针、南半球呈逆时针方向运动，北半球以副极地海域为中心的大洋环流圈呈逆时针、南半球呈顺时针方向运动。北半球中纬在大洋东岸是寒流，西岸是暖流。高纬在大洋东岸是暖流，西岸是寒流。 1

第五讲海洋环流

、概述 海流:大规模相对稳定的海水的流动。 （洋流） 海洋环流：大洋环流，海区的环流 海流的成因 1.3.1外部的原因：风生海流 1.3.2内部的原因 ① 内部压力场：海水密度分布不均匀；增减水 ② 海水连续性：补偿流 海流的分类和命名 1.依受力及成因分：风海流、倾斜流；热盐环 流 依温度特征分：暖流、寒流 依区域特征分：陆架流、赤道流、西边界 深层流 欧拉方法和拉格朗日方法: 142 143 144 依所在层次分：表层流、潜流、中层流、 1.4.5 注意：流向指流去的方向，与风有区别 气候 研究意义：国防、航运、渔业、

1.5.1拉格朗日方法：跟踪水质点，研究其时间变化。可 用漂流瓶、踪流迹。 中性浮子、浮标、示踪剂等追 1.5.2欧拉方法：描述或测量空间点处流的情况。 依各点处流速的大小方向，描述流场。 二、描述海流运动的有关方程简介 运动方程 2.1.1单位质量海水的运动方程：ma=F 2.1.2重力和重力位势 ①重力: 单位质量物体所受的重力，与重力加速度量值 相等。 g与地理纬度?，水深z有关。在海面z=0,赤道与极地, △ g = 0.052m/s2 在? =45°处，海面与深万米处，△ g=0.031m/s2 一般取g = 9.80m/s2 ，视为常量。 ②重力位势：

⑴ 海平面：静态海洋，海面处处与重力垂直。 ⑵ 水平面：处处与重力垂直的面。可以有多个。 ⑶重力位势：从一个水平面逆重力方向移动单 位质量物到某一高度所做的功，即 ⑷等势面：位势相等的面。静态海面（海平面） 也是一个等势面；不同深度的水平面，各是一个等 势面。 ⑸ 位势差的量度——位势米、位势高度、位势 深度 A. 位势米（gpm :不同等势面之间的位势差 d ①(gpm )=gdz/ I ① 1 —① 2 I /(gpm)= I z1 — z2 I /(m), 位势差 可用深度差表示。 B. 位势高度：由下等势面向上计算的位势差。 C. 位势深度：由上等势面向下计算的位势差。 D.注意: 严格说：因g =,故丨①1—①2 1工1 z1 - z2 I; 但实用时，?为同处，z1与z2差别不会超万米 故近似相等。 ⑹动力米、动力高度、动力深度是传统动力海 洋学中的术语。按SI 应废止，应相应改为位势米、 位势高度、位势深度。 2.1.3压强梯度力、海洋压力场 ① 等压面：海洋中压力处处相等的面，如海面、 海压为0 Z. K,

海洋环流

第五章海洋环流 概述（Summary） 一、定义及分类（Definition&Type） 1.海流(Oceancurrent)：海水大规模相对稳定的流动。 2.分类(Type)： 按成因分： 密度流(densitycurrent)，风海流(windcurrent)，补偿流(compensationcurrent)； 按受力分： 地转流(geostrophicflow)、惯性流； 按发生区域： 赤道流(equatorialcurrent)，陆架流，东西边界流(eastern/westernboundarycurrent)等；按运动方向： 上升流(upwelling)，下降流(downwelling)； 按海流温度与周围海水温度差异分： 寒流，暖流等 二、研究意义（Significance） 国防，航运，渔业，气候 三、影响和产生海流的力（Causesofcurrent） 引起海水运动的力：重力，压强梯度力，风应力，引潮力 海水运动后派生的力：科氏力(Coriolisforce)，摩擦力(frictionforce) 1、重力： 地心引力与地球自转产生的惯性离心力的合力。习惯上将单位质量物体所受重力称为重力加速度，以g表示。与纬度和海水深度有关:海面上赤道到极地差为0.052m/平方米,在中纬度，海面与10km深处的差为0.031m/平方米。因此，在海洋研究中，一般视其为常数9.8m/平方米

重力势(potentialofgravity)：从一水平面逆重力方向移动物体到另一高度所做功。 等势面：位势相等的面叫等势面。处处与重力垂直的面称水平面。 海平面(sealevel)：海洋表面的平均位置。 2、压强梯度力： 等压面：压强相等的面。 压强梯度力： 水体所受静压力的合力： f=f1-f2=P·A-(P+△P)·AP·A 单位质量水体所受的静压力的合力：与等压面垂直，指向压力减小的方向。即与压强梯度方向相反。 流体静力学方程： 正压场：等压面与等势面平行 斜压场：等压面相对等势面发生倾斜时。 海洋内压场：由海洋中密度差异形成的斜压状态。在海洋上部斜压性很强。 外压场：外部原因（风、降水、江河径流）引起海面倾斜产生的压力场。 3、风应力： 切应力，将大气动量输送给海水，目前，只能以经验公式给出 4、科氏力： 5、摩擦力： 体积力，分子粘性力(molecularviscosity)和湍流粘性力(turbulentviscosity) 四、海水动力学方程（Dynamicequationofseawater） 运动方程：牛顿第二定律 速度V是时空的函数，即V=V(x,y,z,t) 实质微商：

第五讲海洋环流

第五讲海洋环流 一、概述 1.1海流:大规模相对稳定的海水的流动。 （洋流） 1.2海洋环流：大洋环流，海区的环流 1.3海流的成因 1.3.1外部的原因：风生海流 1.3.2内部的原因 ①内部压力场：海水密度分布不均匀；增减水 ②海水连续性：补偿流 1.4海流的分类和命名 ⒈4.1 依受力及成因分：风海流、倾斜流；热盐环流 1.4.2依温度特征分：暖流、寒流 1.4.3 依区域特征分：陆架流、赤道流、西边界流 1.4.4依所在层次分：表层流、潜流、中层流、深层流 1.4.5注意：流向指流去的方向，与风有区别 研究意义:国防、航运、渔业、气候

1.5欧拉方法和拉格朗日方法： 1.5.1拉格朗日方法：跟踪水质点，研究其时间变化。可用漂流瓶、中性浮子、浮标、示踪剂等追踪流迹。 1.5.2欧拉方法：描述或测量空间点处流的情况。依各点处流速的大小方向，描述流场。 二、描述海流运动的有关方程简介 2.1 运动方程 2.1.1单位质量海水的运动方程：ma=F

2.1.2重力和重力位势 ①重力: 单位质量物体所受的重力，与重力加速度量值相等。 g与地理纬度φ，水深z 有关。 在海面z=0，赤道与极地, Δg = 0.052m/s2 在φ=45°处，海面与深万米处，Δg=0.031m/s2

一般取g = 9.80m/s2，视为常量。 ②重力位势： ⑴海平面：静态海洋，海面处处与重力垂直。 ⑵水平面：处处与重力垂直的面。可以有多个。 ⑶重力位势：从一个水平面逆重力方向移动单位质量物到某一高度所做的功，即 ⑷等势面：位势相等的面。静态海面（海平面）也是一个等势面；不同深度的水平面，各是一个等势面。 ⑸位势差的量度——位势米、位势高度、位势深度 A.位势米（gpm）：不同等势面之间的位势差 dΦ(gpm)=gdz/9.8 ∣Φ1－Φ2∣/(gpm)= ∣z1－z2∣/(m), 位势差可用深度差表示。 B.位势高度：由下等势面向上计算的位势差。 C.位势深度：由上等势面向下计算的位势差。 D.注意：

大洋环流形成

大洋环流形成 大洋中的海水从来都不是静止不动的。它像陆地上的河流那样，长年累月沿着比较固定的路线流动着，这就是"海流"。 不过，河流两岸是陆地，而海流两岸仍是海水。在一般情况下，用肉眼是很难看出来的。世界上最大的海流，有几百公里宽、上千公里长、数百米深。大洋中的海流规模非常大。海流并不都是朝着一个方向流动的。在北太平洋，表层有一个顺时针环流外;在南太平洋也有一个方向相反的环流。它们由南赤道流、东澳大利亚流、西风漂流和秘鲁海流组成的反时针方向的环流。在大西洋的南部和北部也各有一个环流，模样大体与太平洋相仿。北大西洋环流由北赤道流、墨西哥湾流、北大西洋流和加那利海流组成;南大西洋环流由 南赤道流、巴西海流、西风漂流和本格拉海流组成。印度洋

有点特殊，只在赤道以南有个环流，位于印度洋中部赤道以北，洋域太小，又受陆地影响，形不成长年稳定的环流。由于季节不同，印度洋北部的海流方向，随着季风改变，夏季是自东向西流，并在孟加拉湾和阿拉伯海形成两个顺时针的小环流;冬季则相反，海流由西向东流。北冰洋由于位置特殊，又受大西洋海流的支配，也只形成一个顺时针的环流。 大洋环流的形成，原因是多方面的。风、大洋的位置、海陆分布形态、地球自转产生的偏向力(称为科氏力)等都施加了影响，可以说是许多因素综合作用的结果。风不仅能掀起浪，还能吹送海水成流。常年稳定的风力作用，可以形成一支长盛不衰的海流。经久不停的赤道流，就是被信风带吹刮的偏东风而形成的。稳定的西风漂流，则要归功于强有力的西风带。所以，有人把海洋表层流，称为"风海流"。但是，大洋环流形成的"环"，却不能把功劳都记在风的账簿上，大陆的分布和地转偏向力的作用，都占着重要的位置。当赤道

深化南海海洋科学研究是我国国家安全和发展的重大战略需求

深化南海海洋科学研究是我国国家安全和发展的重大战略需求 发布时间：2011-10-31信息来源：中国科学院 单位：中国科学院南海海洋研究所广州 510301 作者：颜文黄良民王东晓 21世纪是海洋的世纪，随着陆地资源的日益减少，通过研究和开发海洋寻求解决当今人口、资源和环境三大问题的途径，已引起世界各国的高度关注，成为人类社会可持续发展的重大战略选择。 南海位于中国大陆的南端，南北长500多海里、东西宽400多海里，面积达356万平方公里，是中国第一大陆缘海，约占我国海域的3/4。在南海辽阔的海域中，不仅分布着包括东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛等众多的岛礁国土，而且蕴藏着丰富的油气（天然气水合物）和生物资源，以及太阳能、风能、波能、温差能等可再生能源，具有巨大的资源开发潜力。同时，南海因其特殊的地理位置和自然条件，它又是国防海洋学研究的重地和地球动力学、全球变化等重大前沿科学研究的“天然实验室”。 然而，由于种种原因，我国南海研究在数据积累、理论创新、技术开发等方面都还处于相对滞后的局面，国家的战略需求与目前对南海海洋认知的现状间存在着巨大的差距。 南海是我国神圣不可侵犯的疆域，为了有效地维护国家主权、开发利用海洋资源以及在海洋科学前沿为人类做出贡献，我国必须首先拥有南海海洋国土、海洋环境和海洋资源的精确资料，进而以科学发展观为指导，科学地分析和判断南海的国防安全形势、资源的重要性以及在某些热点、难点重大前沿科学问题研究上的独特环境地理优势。对南海进行全面深入的科学研究，不仅在经济和科学上具有重要意义，而且在今天复杂的国际环境下，也是我国在南海行使主权的重要体现。因此，加强南海海洋科学研究是事关我国发展的重大战略问题。 1 南海是我国国家安全和贸易利益的战略要地 南海海接九国，连通两大洋，是太平洋与印度洋之间的交通要道，是我国与东亚地区能源和贸易运输大通道，也是我国战略防卫的要地，战略地位不言而喻。 中国未来的发展，在很大程度上取决于海洋经济以及保卫这种经济可持续发展的海上国防力量的水平。 因地理位置和资源的重要性，南海尤其是南沙争端已被西方学者列为世界几大热点问题之一，且呈明显的国际化倾向。周边国家利用东盟框架以多制少，少数西方大国借口保证南海的航行自由和地区安全，插手南沙事务，以遏制和削弱中国。近年来，美日联手加紧对中国进行海上围堵的趋势日益明显；南海周边国家不断强化海上实际管控，海上军演此起彼伏，并持续加大海

第11章 风生海洋环流

第11章风生海洋环流 是什么驱动洋流呢？起先，我们也许会回答是风驱动环流。但是如果我们自习考虑这个问题，我们也许就不那么确定了。举个例子，我们会注意到，像在大西洋和太平洋上很强的北赤道逆流是逆风流动地。在16世纪西班牙航海家就注意到沿佛罗里达海岸的北向流动的强大洋流似乎与风没有关系。这是怎么产生的？还有，为什么强大的洋流在东海岸海面上出现而不再西海岸海面上出现呢？ 问题的答案在1947－1950发表的三篇著名论文中能找到。首先，Harald Sverdrup(1947)表明海洋表层大约1km的环流与风应力旋度有直接关系。Henry Stommel(1948)表示：由于科氏力随纬度变化，在大洋涡旋的环流是不对称的。最后，Walter Munk(1950)加入了涡旋粘滞性并计算了太平洋上层的环流。这三位海洋学家一起奠定现代海洋环流理论的基石。 11.1Sverdrup海洋环流理论(Sverdrup’s Theory of the Oceanic Circulation) 当Sverdrup在分析对赤道流的观测结果时，他突然想到把风应力旋度和海洋上层的质量传送联系起来。为了找到这种关系，Sverdrup假定：流动是固定的，测向摩擦和分子粘滞性很小，并且靠近海面的湍流可以用涡旋粘滞性描述。他进一步假设：流动是斜压的，风生环流在某一没有运动的深度消失。由(8.9 and 8.12)动量方程的水平部分为： Sverdrup对这两个方程从海面到深度－D进行积分，－D等于或大于水平压强梯度力变为零的深度。他定义： 其中Mx和My是风驱动层的质量传输，风生层一直伸展到假定的无运动层。 在海面水平边界条件是风应力，在－D深度边界风应力为零,因此洋流变成零。 其中Tx和Ty是风应力的水平分量。 用这些定义和边界条件，(11.1)变为：

世界大洋环流和水团分布

世界大洋海流和水团分布 世界大洋上层主要水平环流 总特征世界大洋上层环流的总特征可以用风生环流理论加 以解释。太平洋与大西洋的环流型有相似之处：在 南北半球都存在一个与副热带高压对应的巨大反气 旋式大环流(北半球为顺时针方向，南半球为逆时针 方向)；在它们之间为赤道逆流；两大洋北半球的西 边界流(在大西洋称为湾流，在太平洋称为黑潮)都 非常强大，而南半球的西边界流(巴西海流与东澳海 流)则较弱；北太平洋与北大西洋沿洋盆西侧都有来 自北方的寒流；在主涡旋北部有一小型气旋式环流。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。这是两支比较稳定的由信 风引起的风生漂流，它们都是南北半球巨大气旋式 环流的一个组成部分。在南北信风流之间与赤道无 风带相对应是一支向东运动的赤道逆流，流幅约 300～500km。由于赤道无风带的平均位置在3°～ 10°N之间，因此南北赤道流也与赤道不对称。夏季 (8月)，北赤道流约在10°N与20°～25°N之间， 南赤道流约在3°N与20°S之间。冬季则稍偏南。 赤道流自东向西逐渐加强。在洋盆边缘不论赤道 逆流或信风流都变得更为复杂。 赤道流是一支高温、高盐、高水色及透明度大为 特征的流系。 湾流和人们通常把由北赤道流和南赤道流跨过赤道的部分 组成的、沿南美北岸的流动称为圭亚那流和小安的 列斯流，经尤卡坦海峡进入墨西哥湾以后称为佛罗 里达流，佛罗里达流经佛罗里达海峡进入大西洋后 与安的列斯流汇合处视为湾流的起点。此后它沿北 美陆坡北上，约经1200km，到哈特拉斯角(35°N附 近)又离岸向东，直到45°W附近的格兰德滩以南， 海流都保持在比较狭窄的水带内，行程约2500km， 此段称为湾流(也有人认为湾流起点为哈特拉斯 角)。然后转向东北，横越大西洋，称为北大西洋流。 佛罗里达流、湾流和北大西洋流合称为湾流流系 湾流方向的左侧是高密的冷海水，右侧为低密而温 暖的海水，其水平温度梯度高达10℃/20km。等密线 的倾斜渗达2000m以下，说明在该深度内地转流性 质仍明显存在。 黑潮黑潮与湾流相似，黑潮是北太平洋的一支西边界。 在洋盆西侧，北赤道流的一支向南汇入赤道逆流，

海洋环流

一、Stommel 西向强化理论的推导 Stommel 假定条件: 定常流--忽略局地变化项 ---------u t ??= 0 水平均一—忽略平流项 ---------u u u u v w x y z ???++??? = 0 存在’无运动深度’ 0D 运动方程的分量：(/V z K A ρ=)，为运动学交换系数 1()V x p u fv K x z z ξρ???=++??? (01) 1()V y p v fu K y z z ξρ???=-++??? (02) 风应力的表达形式: cos ;0x y y F b πττ=-= 海水为均质： p h g x x ρ??=?? (03) p h g y y ρ??=?? (用海面斜率代替水平压强梯度力) (04) 将式(01)和(02)对Z 积分，并将式(03),(04)的结果带入得 ()h h h h V x D D D D h u g dz fvdz K dz dz x z z ξ----???=++??????? (05) ()h h h h V y D D D D h v g dz fudz K dz dz y z z ξ----???=-++??????? (06) 为简化分析，stommel 将05,06式第一项中的u 和v 看成与z 无关，这种简化等于把风看成是一种体积力，看成是作用于流体柱上的力。 对上式各项积分，得到 () ()()x x h g h D fv h D t h D x ξ?+=++++? (07) ()()()y y h g h D fu h D t h D y ξ?+=-++++? (08) 对于x ξ和y ξ，使用最简单的阻力，认为其数值正比于流体的速度

大洋环流

大洋环流复习题 （橘子、娜娜、pp版） 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 高温高盐流量大约100SV 北太平洋海流 ?流幅宽，流速慢受风场影响较大流动变化较小 加利福尼亚海流 ?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風漂流秘魯海流 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） ?环绕整个南大洋流速快，流幅宽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ENSO现象最显著的区域生产力最强的海区 大西洋的地形 ?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

读世界洋流模式图

(读世界洋流模式图) 1. 请您依次说出全球得盛行风带名称。 答:由北到南依次就是:极地东风、盛行西风、东北信风、东南信风、盛行西风、极地东风。 2. 海水在盛行风吹拂下,以及受地转偏向得作用在大洋得东西两岸之间相应纬度呈什么方向流动？具体形成那些洋流？ 答:驱动赤道南北两侧得海水游动向西流动。北面得称为北赤道暖流,南面得成为南赤道暖流。赤道暖流到达大洋西岸时,受陆地阻挡,其中一小股回头向东形成赤道逆流;大部分受地转偏向力得影响,沿海岸向较高得纬度流去,至中纬地区受西风吹动形成西风漂流。当它们到达大洋东岸时,一部分沿大陆西岸折向地纬,成为赤道暖流得补偿流;另一部分沿大陆西岸折向高纬,构成极地环流。 3. 由于风海流及密度流得原因,此时在大洋东西两岸得高低纬之间海水量得多少就是否一样？由于海水具有连续性要求,在大洋东西两岸海水呈什么方向流动？形成什么类型得洋流？ 答:不一样。形成补偿流。在中纬从大洋西岸向东岸流动,高纬从东岸向西岸运动。形成风海流。 4. 在赤道附近地区,有一股海水自西向东流,形成什么样流,属于哪种类型？ 答:形成赤道逆流。属于补偿流。 5. 在南北半球各形成几个大洋环流圈？以哪个海域为中心,呈什么时针方向运动？在大洋东西两岸分别就是寒流还就是暖流？ 答:北半球有北太平洋、大西洋、印度洋环流,南半球有南太平洋、大西洋、印度洋环流。它们各自以太平洋、大西洋、印度洋海域为中心,北半球呈顺时针、南半球呈逆时针方向运动。在大洋东岸就是寒流,西岸就是暖流。 (读密度流形成示意图) 1. 海水得密度受到那些因素得影响？这些因素与密度之间呈什么关系？ 答:受海水得温度、盐度因素影响。温度高得海域,海水得盐度高,密度大;温度低得海域,海水得盐度低,密度小。 2. 底层与表层得海水各呈什么方向得流动,哪支属于密度流？ 答:底层从密度大得一侧向密度小得一侧流动,属于密度流。表层则从密度小得一侧流向密度大得一侧,不属于密度流。 (读直布罗陀海峡附近海域密度流得形成示意图) 1. 为什么底层洋流自地中海流向大西洋？属于什么类型得洋流？ 答:因为地中海得海水密度大于大西洋,所以流向大西洋,属于密度流。 2. 表层海水自大西洋流向地中海,就是由于什么动力呢？形成什么类型得洋流？ 答:就是由于密度差产生得动力。形成密度流。 (读秘鲁沿岸上升流得形成示意图) 1. 秘鲁沿岸盛行什么风向,从而使得沿岸表层海水减少造成海面下降？ 答:盛行西风。 2. 秘鲁沿岸底层海水呈什么方向运动,形成秘鲁沿岸上升流？ 答:秘鲁沿岸底层海水呈上升运动,形成补偿上升流。 3. 秘鲁寒流对秘鲁渔场得形成有什么影响？ 答:秘鲁寒流通常沿秘鲁海岸向西北流动。寒冷得表层海水中有丰富得浮游生物,就是鱼类得良好饵料,对秘鲁渔场得形成有积极影响。 (读世界表层洋流分布图) 1. 瞧图:南北半球各有几个大洋环流圈？各以什么海域为中心？呈什么时针方向运动？大洋得东西两岸就是寒流还就是暖流？ 答:北半球、南半球各有两个大洋环流圈,分别以副热带与副极地海域为中心。北半球以副热带海域为中心得大洋环流圈呈顺时针、南半球呈逆时针方向运动,北半球以副极地海域为中心得大洋环流圈呈逆时针、南半球呈顺时针方向运动。北半球中纬在大洋东岸就是寒流,西岸就是暖流。高纬在大洋东岸就是暖流,西岸就是寒流。 1 2. 为什么北半球得西风漂流被切断了？

【文献综述】我国海洋环境保护研究

文献综述 行政管理 我国海洋环境保护研究 一、引言 随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国海洋环境保护问题开展研究是十分必要和迫切的。 二、主题 参考的文献资料主要是在学校图书馆的综合书库、中国期刊网上搜集的，主要是关于我国海洋环境现状及海洋保护方面的论文和书本等资料。在此，根据参考的内容，我将我所参考的资料进行了分析和分类，如下： 关于我国海洋环境现状，主要参考的是杨守晶的《浅论我国海洋环境现状与防治的法律对策》, 李义的《重拳打击污染，守护蓝色国土——我国海洋环境保护的措施建议》，王斌的《中国海洋环境现状及保护对策》及其它相关资料，而最重要的是国家海洋局发布的2008、2009、2010年中国海洋环境质量公报。在这些资料里，作者们分别阐述了我国海洋环境现状，其中《浅论我国海洋环境现状与防治的法律对策》主要侧重海洋资源的开发和利用, 同时随之而来的以追求经济利益、牺牲环境为代价的现象，使海洋的环境现状令人堪忧, 提出有效保护和防治海洋环境的法律对策，其侧重的是海洋保护法律方面的相关问题。而李义的《重拳打击污染，守护蓝色国土——我国海洋环境保护的措施建议》则侧重论述我国海洋污染严重的相关实例，讨论我国海洋环境保护治理海洋污染方面的措施建

大洋环流考试版

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。 环流：冬季北印度洋的逆时针环流；夏季存在西边界流——索马里寒流，带来冷的海水，北印度洋地区环流是顺时针；南部洋流基本稳定，形成印度洋南部的逆时针环流；南印度洋的东边界流是暖流，与风向相反 马达加斯加海流：西边界流之一，流速较强，流轴变化较大 2、在地球这个非惯性坐标系中，由于地球的自传引入了惯性力——科氏力：j fu i fv u +-=?Ω2 科氏力的方向总是和运动的方向垂直，因而不做功，不会为运动提供额外的能量，但是会影响运动的轨迹。 ? 科氏参数：2倍的局地旋转角速度 θ s i n 2f ?Ω=

浙江大学-海洋学院-地球系统概论-大洋环流-期末复习资料

1.海水受到的力 海水受到的力：重力?天体引潮力?压强梯度力?切应力?地转偏向力 重力：海水在地球上所受到的地心引力与惯性离心力的合力； 天体引潮力：太阳、月球对地球的引力以及它们相对地球运动所产生的惯性离心力的合力称为引潮力 潮汐现象：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 习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。 潮间带：在高潮位与低潮位之间露出的海岸。 大潮：太阳、月球和地球三个天体基本成一直线，两者的合力最大，海水就涨得最高，落得最低。 小潮：太阳、月球和地球三个天体的位置近似成直角分布，使海水涨得不高，落得不低，潮差最小。 半日潮：一天内（约24时50分），有两次高潮和两次低潮，周期为半日 全日潮：一天内，只有一次高潮和一次低潮，周期为一日 浮力：物体在流体（包括液体和气体）中，上下表面所受的压力差。 压强梯度力：由于海水中压强分布不均匀，处处都有压强梯度。海水微团在压强梯度力的作用有从高压区向低压区运动的趋势。 切应力（摩擦力）：摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时或有运动趋势时互相施加的一种物理力。当两层流体作相对运动时，由于分子粘滞性，在其界面产生一种切向作用力。风应力：海面上的风与海水之间的切应力，称为海面风应力 海面风应力能将大气动量输送给海水，是大气向海洋输送动量的重要方式之一 风吹来，海水怎样动？WalfridEkman螺旋

假定在北半球稳定风场长时间作用在无限宽广、无限深海的海面 上（海水密度均匀；海面水平；不考虑科氏力随纬度的变化；只 考虑由铅直湍流导致的水平湍切应力），仅是风应力通过海面，借 助水平湍切应力向深层传递动量而引起海水的运动，同时在运动 过程中受到科氏力的作用，当科氏力与湍切应力取得平衡时， 海流处于稳定状态。在海平面，流速与海面上风应力成正比，同时 也与地理纬度有关。合成流右偏于风矢量方向45°。当深度增大时， 流速迅速减小，流向相对于风矢量逐渐右偏。当合成流相对风的夹角 大小为135°时，达到这个深度时的流速可忽略不计。 地转偏向力（科氏力、科里奥利力）：由于地球自转所产生的一种惯性力。对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。 科氏力的特点：?只有当物体相对地球运动时才会产生?在北半球垂直指向物体运动的右方，在南半球垂直指向物体运动的左方?只能改变物体的运动方向，而不能改变物体运动的速率 2. 海流运动方程 海流运动方程：?体积连续方程? 海水运动方程? 静力学方程? 地转流运动方程 质量连续方程：物理意义：在流动的过程中，质量不变 体积连续方程：通常把海水作为不可压缩流体，即在流动过程中，海水微团的形状可以变化，但其体积不会发生变化，从而海水的密度不会发生变化（dρ/dt = 0 ）。 地转流（以北半球为例）：若在忽略湍流摩擦力作用的较深的理想海洋里（不考虑摩擦力），压强梯度力与科氏力达到平衡时的定常流动（流体中任何一点的压力、速度和密度等物理量都不随时间变化），称为地转流

第五章海洋环流

第五章：海洋环流 1、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。 海流一般是三维的，习惯上常把海流的水平运动分量狭义的称为海流，其铅直分量单独命名为上升流、下降流。 2、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。 一、海流的成因及表示方法 （一）成因：海流的产生有两个最基本的原因： 1、受海面上的风力驱动，形成风海流，也叫漂流； 2、海水的温、盐变化，引起密度分布变化，形成热盐环流，也叫密度流。 （二）海流的分类： 1、成因不同：风海流、热盐环流 2、受力情况不同：地转流、惯性流 3、发生的区域不同：洋流、陆地流、赤道流、东西边界流等 （三）海流的表示方法 1、拉格朗日方法 2、欧拉方法（常用） 海流流速单位：m/s 流向（指海水流去的方向）以地理方位角表示：北0°；东90°；南180°；西270°。流向与风向的定义恰恰相反，风向指风吹来的方向。

二、海流运动方程 海水的各种运动都是在力的作用下产生的，其运动规律同其他物体的运动规律一样，遵循牛顿运动规律和质量守恒定律。作用在海水上的力有多种，归纳起来分为两大类： 1、引起海水运动的力：重力、压强梯度力、风应力、引潮力等； 2、有海水运动后所派生出来的力：地转偏向力（科氏力）、摩擦力等。 （一）重力 在海洋学中，把重力加速度是为常量，取为9.80米每平方米。对于静态的海洋，重力处处与海面垂直，此时海面称为海平面。处处与重力垂直的面也称为水平面。从一个水平面逆重力方向移动单位质量物体到某以高度所作的功叫做重力位势。连接位势相等的面称为等势面。静态海洋的表面是个等势面。两个等势面之间的距离称为位势差。 （二）压强梯度力 压强梯度力：单位质量海水所受静压力的合力。他与等压面垂直，且指向压力减小的方向。（公式） 在静态海洋中，当海水密度为常熟或者只是深度的函数时，海洋中的压力的变化也只是深度的函数，此时海洋中的等压面必然是水平的，即与等势面平行，这种压力场称为正压场。 当海水密度不为常数，特别是在水平方向上存在明显差异时，此时等压面向对于等势面将会发生倾斜，这种压力场称为斜压场。由海水中密度差异形成的斜压场，称为内压场。由于海洋外部原因（如风、降水等）引起海面倾斜所产生的压力场称为外压场。外压场叠加在内压场之上，一起称为总压场。 在斜压场的情况下，海水质点所受的重力与压强梯度力已不能平衡，由于等压面的倾斜方向是任意的，所以压强梯度力一般与重力方向不在同一直线上。

海洋环流的演变及改变机制

海洋环流的演变及改变机制 3.1 海洋经向翻转环流（MOC ）的定义 本文中的MOC 定义如下： (2) 其中，φ为经向翻转流函数，v 为海水的经向流速，(x,y,z’)分别是纬向、经向和垂直方向的坐标，z 为φ的深度位置，(x L ，x R )表示的是大西洋或太平洋海盆的东西两侧边界[13]。 为了简化和定量化MOC 以便看MOC 随时间的变化，AMOC 往往被定义为一个简单的指数。即将20°~70°N 、500m —2000m 深度上的AMOC 的最大值定义为AMOC 指数[14]-[15]。仿照AMOC 指数的定义，本文将30°N~60°N 、500m —2000m 深度上PMOC 的最大值定义为PMOC 指数。而副热带环流（Subtropical cell,STC ）则定义为太平洋0~500m 深度上PMOC 的最大值。 3.2 Flat 试验中海洋环流的响应 3.2.1 海洋环流的演变 在比较Flat 和Real 试验最后100年海洋经圈翻转流指数时，我们发现Flat 试验与Real 试验相比，AMOC 指数在前20年有一个短暂的增加后迅速减小，到200年基本达到平衡态；PMOC 指数在前20年有一个短暂的减小后增加。即抹平全球山脉后AMOC 和PMOC 也出现了跷跷板现象。副热带环流（Subtropical Cell ，STC ）响应速度更慢，在前150年Flat 试验中STC 较Real 试验是减小的，之后一直增加，如图4所示。图5是两个试验最后100年平均海洋经圈环流差异的空间分布图，Flat 试验中大西洋经向翻转质量流函数较Real 试验在整个海盆均是减弱的；太平洋经圈翻转质量流函数在整个海盆几乎是增强的。随后，我们分析了产生此效应的机理。 ?==?===R L x x x x z 'z 'z 'dxdz )'z ,y ,x (v )z ,y (0?

全球洋流的分布与成因

全球洋流的分布与成因 591up随身学 https://www.wendangku.net/doc/4415837083.html, 海流(洋流)犹如大洋中的河流，会向某一特定的方向流动，流动的路径大致固定，惟有在陆地沿岸，会因潮汐、地形及河水的注入等影响其变化。其中，洋流是海洋中大股海水的定向流动，洋流的温度、盐度和流向在各地大致一定。洋流如按成因而分，有因风的摩擦应力而产生吹送流(drift currt)，因海水密度不均而生的密度流(density current)，因海面倾斜而生的倾斜流(slope current)，及因流体的连续性而发生的补偿流(compensation current)。其中以盛行风吹拂的吹送流最为普遍，次为密度差异而生的密度流。洋流如依本身与周围海域之温度差异而分为暖流及寒流。前者为洋流本身比周围海域高温，後者则比周围海域低温者。至於凉流则是从温带流向热热的一种寒流。 海(洋)流随其成因的不同而有不同的性质，以下一一作简述： 1.吹送流： 固定风向的风持续吹过海面，其对海面施加的摩擦力造成海水的流动。 有关吹送流的理论，直至艾克曼(Ekman)考虑流体摩擦力与地球自转偏向力後，才奠定了吹送流的理论。例如：北赤道海流就是东北信风引起的，而北太平洋海流主要是靠西风吹送所致，因此又称为「西风漂流」。 2.密度流： 因温度、盐度及所含悬浮物的不同，海洋内部的海水密度分布得很不均匀，水压的差异会导致海水的流动(就像大气气压的差异会形成风的道理一样)。像是在为陆地所环绕的海湾裏，海水的盐度通常会比较高。地中海表层海水的蒸发量每秒钟约高达10万吨，所以海水盐度高达37%0(仅次於红海的 41%0)，特别在清冷的冬季，沉重的表层水会下沉至海底，再向西流出直布罗陀海峡，而大西洋盐度较小的海水会从潜流出去的高盐度水上层反向流入地中海，以补充地中海流失的水量。第二次世界大战期间，德国潜艇就曾为了躲避敌方的侦察而关掉马达，再利用上、下两层反向流动的洋流，顺流进出地中海。 图片：海洋寒暖流之分布