第4章+海洋的结构与海水的运动ppt课件.ppt

第四章 海洋的结构与海水的运动,4.1 海洋的组成与结构4.2 波浪4.3 潮汐4.4 洋流4.5 海洋效应4.6 海洋资源和海洋环境保护,海洋中的鱼类超过两万五千种,海洋中贝类类超过1.1万种,海洋甲壳类超过2万种,南极磷虾捕获量为1亿15亿吨（不破坏生态平衡的情况下），比当今全世界一年的捕鱼量多出1倍。,2006年日本捕获有腹鳍的返祖海豚,锰结核,金属结核：锰 4000亿吨 镍 164亿吨 铜 88亿吨 钴 58亿吨,除海藻类，海洋中还有丰富的肉眼看不见的浮游生物。有人作过计算，在不破坏生态平衡的前提下，若能把它们捕捞出来，加工成食品，足可满足300亿人的需要。,海洋矿产,石油：2500亿吨，占全球储量45%天然气：14-17亿吨，占全球储量26%,1升海水中含有0.03克氘。这0.03克氘聚变时释放出采的-能量等于300升汽油燃烧的能量，因此，人们用1升海水300升汽油这样的等式来形容海洋中核聚变燃料储藏的丰富。已经知道，海水的总体积为137亿立方公里，所以海水中总共含有几亿亿公斤的氘。这些氘的聚变能量，足以保证人类上百亿年的能源消费。,除了陆地小循环，每年有744毫米的降水来自于海洋蒸发，占陆地降水总量的93%。此外海洋面积巨大，比热大，深刻的影响着天气和气候系统,2012年，我国海洋交通运输业持续保持快速发展，全年实现增加值4802亿元，比上年增长6.5%。港口货物吞吐量与集装箱吞吐量居世界首位。,第一节 海洋的组成与结构,一、海洋的组成二、海洋运动的结构,一、海洋的组成,通常，人们把海和洋看成同类事物，总称为海洋，指地球表面连续广阔的水域的总称。事实上，二者既相联系，又有区别。根据水文物理特性和形态特征，海洋可分为主要部分（主体部分）和附属部分。主体部分是洋，附属部分为海、海湾、海峡，它们处在与陆地毗邻的位置，是洋的边缘部分。,地球上陆地全部为海洋所分开与包围，所以陆地是断开的，；而海洋却是连成一片，各大洋相互沟通，它们之间的物质和能量可以充分地进行交流，形成统一的世界大洋，使海洋具有连续性、广阔性，成为地球上水圈的主体。,（一）洋及其区分,洋是世界大洋的主体，远离大陆，具有深度大，面积广，不受大陆影响等特性，并具有稳定的理化性质、独立的潮汐系统和强大的洋流系统的水域。世界大洋按岸线轮廓、洋底起伏、水文特征分成四个部分，即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。,太平洋the Pacific (Ocean)，世界第一大洋，面积约1.8亿KM2，占世界大洋总面积一半，也是世界最深的大洋，它的平均深度4028m，世界上最深的马里亚纳海沟（11034m）位于太平洋西部。大西洋the Atlantic (Ocean)，位于欧、非大陆与南北美洲之间，大致呈S形，面积和最大深度居世界第二。面积0.93亿KM2。印度洋the Indian Ocean，第三大洋，大部分位于热带和温带地区，其北、东、西分别为亚洲、大洋洲和非洲，南临南极大陆。北冰洋the Arctic (Ocean)，位于亚欧大陆和北美洲之间，大致以北极为中心，是面积最小的大洋。,各大洋间的分界线,四大洋间无天然界线，只能以水下海岭或人定经线为界。太平洋北边通过白令海峡与北冰洋相通，东边以通过南美合恩角的经线（68W）到南极洲与大西洋分界，西边与印度洋的分界：从马来半岛起，经苏门答腊、爪哇、帝汶等岛，澳大利亚的伦敦德里角，再沿塔斯马尼亚岛的东南角至南极洲。印度洋与大西洋的分界线：从非洲南部厄加勒斯角起经20E经线至南极洲。北冰洋则大致以北极圈为界。,（二）海及其分类,海指位于大陆的边缘（或大洋的边缘），由大陆、半岛、岛屿或岛屿群等在不同程度上与大洋主体隔开的水域。具有深度浅、面积小、兼受洋、陆影响的特性，并具有不稳定的理化性质，潮汐现象明显，基本上不具有独立的洋流系统和潮汐系统，是大洋的附属部分。据国际水道测量局统计，全球共有54个海。依据海与大洋分离程度和其他地理标志，可以把海分成边缘海、地中海和内海。,边缘海又称陆缘海、边海或缘海。位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋或邻海相分隔，但直接受外海传播来的洋流和潮汐的影响。如白令海、鄂霍次克海、日本海、黄海、东海和南海等。内海又称内陆海、封闭海，指伸入大陆内部，仅有狭窄水道（海峡）同大洋或边缘海相通的海。例如我国的渤海、西亚的波斯湾、红海、欧洲的波罗的海等。地中海以称陆间海，指位于两个或多个大陆之间的海。如亚、欧、非大陆之间的地中海，位于安的列斯群岛、中美地峡和南美大陆之间的加勒比海等。,n边缘海是位于大陆边缘的水域，一部分以大陆为界，另一部分以岛屿、半岛、群岛与大洋分开。与大洋的水分交换比较自由。靠近大陆一边受大陆影响大，水文状况季节变化显著；靠大洋一边受大洋影响大，水文状况比较稳定。,海湾,海湾是海洋伸入大陆的部分，其深度和宽度向大陆方向逐渐减小的水域。一般以入口处海角之间的连线或湾口处的等深线作为洋或海的分界线。海湾的特点是潮差较大。,海峡,海峡是连通海洋与海洋之间狭窄的天然水道。如台湾海峡、马六甲海峡、直布罗陀海峡等。其水文特征是水流急，潮速大，上下层或左右两侧海水理化性质不同，流向不同。,二、海洋运动的结构,（一）海洋形态结构根据海底地貌的基本形态特征，可分成大陆边缘、大洋盆地、洋中脊三个单元，见表42。,1、大陆边缘,大陆边缘一般包括大陆架、大陆坡和大陆基（大陆隆），约占海洋总面积的22。大陆架或大陆浅滩是毗连大陆的浅水区域和坡度平缓区域，是大陆在海面以下的自然延续部分，通常取200米等深线为大陆架外缘。大陆架宽度极不一致，最窄的仅数公里，最宽可达1000公里，平均宽度约75公里。大陆坡和大陆基构成了由大陆向大洋盆地的过渡带。大陆坡占据这一过渡带的上部，水深约2003000米的区域，坡度较陡。大陆基大部分位于30004000米等深浅之间，坡度较缓。,2、大洋盆地,大洋盆地是世界海洋中面积最大的地貌单元，其深度大致介于40006000米之间，约占世界海洋总面积的45左右，由于海岭、海隆以及群岛和海底山脉的分隔，大洋盆地分成近百个独立的海盆，主要的约有50个。,3、大洋中脊,洋中脊或中央海岭是世界大洋中最宏伟的地貌单元。它隆起于海洋底中央部分，贯穿整个世界大洋，成为一个具有全球规模的洋底山脉，大洋中脊总长约80000公里，相当于陆上所有山脉长度的总和；面积约1.2亿平方公里，约占世界海洋总面积的32.7。洋中脊的顶部和基部之间的深度落差平均1500米。,4、海沟,海沟主要分布在大陆边缘与大洋盆地交接处，是海洋中最深区域，深度一般超过6000米。世界海洋总共有30多条海沟，约有20条位于太平洋，其中，马里亚纳海沟的查林杰海渊深达11034米，是迄今所知海洋中的最大深度。,（二）海水运动结构,广阔无垠的海洋，永远处于不停的运动之中，海水运动结构主要有：规模宏大首尾相接的洋流系统；周期性涨落和水平运动的潮汐系统；澎湃激荡的波浪系统；永无休止的混合系统。 海水的运动不仅是输送水量，而同时输送能量和物质促进了海洋生态的良性循环和影响着全球的气候和天气。引起海水运动的原因很多。其中主要有：天体作用、太阳辐射作用、大气压力梯度等等,第二节、波浪（wave),（一）波浪及其形成 波浪是指发生在海洋、湖泊、水库等有宽敞水面的水体中的波动现象， 其显著特点是水面呈周期性起伏。波浪发生时，好象是水体向前移动，但实质上是波形的传播，而并非是水质点的向前移动。,当水体表层或内部受到风力、地震等外力作用时，水质点便离开原来的平衡位置而运动，但在内力（如重力、表面张力、水压力等）作用下，水质点又有恢复到原来平衡位置的趋势。因此，水质点便在其平衡位置附近作周期性的封闭圆周运动或接近封闭的圆周运动。由于惯性作用，水质点的振动保持着并通过四周的水质点向外传播，引起水面周期性的起伏，便形成波浪。波浪的实质是波形的传播，而非水质点的向前移动。,（二）波浪要素,1、波浪的形态要素：有波峰与波顶、波谷与波底、波高和波幅、波坡、波长、波陡、波向线和波峰线等。波峰是静水面以上的波浪部分。波顶是波峰或波面的最高点。波谷是静水面以下的波浪部分。波底是波谷或波面的最低点。,1、波浪的形态要素（续）：波高h，是相邻波顶与波底之间的垂直距离。波幅，是指波高的一半即波浪振幅。波长 ，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。波陡，波高h与半个波长1/2 之比值。波峰线，是指垂直波浪传播方向上各波顶的连线，可以是直线、曲线，也可以高低起伏。波向线，是指波浪传播的方向线或引起波浪力的方向，与波峰线垂直。,2、波浪的运动要素,有波长、波速C、波浪周期。,波长 ，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。波速C，指波形移动的速度，单位m/s。波浪周期，指波形传播一个波长所需的时间，以秒计。三者关系：,（三）波浪分类,波浪从不同角度有不同分类。1、根据成因分类（1）风浪（摩擦浪）和涌浪风浪指在风力直接作用下引起的海面波动即风力作用引起的波浪。风浪的典型特点是：波形两侧不对称，迎风面坡度比背风面小。风浪的大小主要取决于风速即风力大小。至少要有多大的风速才能产生风浪，看法不一。一般认为引起风浪的临界风速为0.71.3m/s。,风浪从风获得能量而生成、发展，同时又由于种种过程而消耗能量。风浪的生成、发展和消衰，取决于能量的摄取和消耗之间对比关系。 当能量的收入大于支出时，风浪就成长、发展；反之，风浪将逐渐趋于衰退。,中、高纬海区多风浪。最大风浪带发生在南半球的西风带，因为这里西风强劲而稳定，三大洋又连成一片，故有“咆哮的四十度”之称。,世界上最大的风浪区“好望角”,好望角是非洲西南端的岬角。1488年葡萄牙航海家迪亚士路时到此，因多风暴，取名风暴角。,涌浪,当风力减弱或平息后继续存在的波浪，或者风浪离开风区向远处传播的波浪称为涌浪，简称涌。涌浪的特点：波峰比较圆滑，波形两侧对称，波高小，波长和周期长。,（2）海啸（tsunami;seismic sea wave）,指由火山爆发、地震或风暴等引起的巨浪。分地震海啸和风暴海啸两种。地震海啸：指由海底或海边地震、火山爆发以及海中的核爆炸等引起的长周期波动，其周期为数分钟至数十分钟不等。海啸的特点：具有长波性质，波长长、波速快，到浅海区波高很大，破坏力惊人。风暴海啸（风暴潮）:指由台风、强低压、强寒潮或地方性风系所引起的海洋巨浪。风暴潮常伴随强台风或寒潮大风等天气而来，使沿海附近造成异常的增水或减水。,2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊岛发生地震引发大规模海啸，到2006年末为止的统计数据显示，印度洋大地震和海啸以及所造成的瘟疫灾害已经造成近30万人死亡，这是世界近200多年来死伤最惨重的海啸灾难。,内波：发生在海水的内部，由两种密度不同的海水作相对运动而引起的波动现象。潮波：海水在引潮力作用下产生的波浪。,海啸：由火山、地震或风暴等引起的巨浪。,破坏性的地震海啸，只在地震构造运动出现垂直断层，震源深度小于2050公里，而里氏震级大于6.5的条件下才能发生。没有海底变形的地震冲击或海底的弹性震动，可引起较弱的海啸。,这时湾顶的波高通常为海湾入口处的34倍。在U型海湾，湾顶的波高约为入口处的2倍。在袋状的湾口，湾顶的波高可低于平均波高。海啸波在湾口和湾内反复发生反射时，往往诱发出湾内海水的固有振动，使波高激增。这时可出现波高为1015米的大波和造成波峰倒卷，甚至发生水滴溅出海面的现象。溅出的水珠有时可高达50米以上。,世界上有记载的由大地震引起的海啸，80以上发生在太平洋地区。在环太平洋地震带的西北太平洋海域，更是发生地震海啸的集中区域。海啸主要分布在日本太平洋沿岸、夏威夷群岛、中南美和北美。中国是一个多地震国，但海啸却不多见。,2005年9月26日，18号台风“达维”卷起的大浪冲击着海口的海堤,潮波、气压波与船行波,（3）潮波指由天体（太阳、月球等）引潮力引起的海面波动，是一种长周期波。（4）气压波指某一海区气压突变或暴雨集中等因素引起的波浪。事实上，气压突变引起的风暴潮是一种气压波。（5）船行波因行船作用引起的波浪。,2、按波长与水深Z间的相对关系分类,（1）深水波指水深Z大于1/2波长的波，也称短波。水质点运动轨迹为圆形。（2）浅水波指水深Z在/25Z /2，即水深相对于波长很小时的波浪称浅水波。水质点运动轨迹为椭圆形。（3）非常浅水波指水深Z /25时，水深相对于波长极小，水近地点运动的轨迹不再是椭圆形，更不是圆形，而是在两焦点之间作往复的直线运动。,3、按作用力情况分类,（1）强制波指直接处于作用力范围内的波浪，如风浪。（2）自由波（余波）指在作用力停止或传播到作用力范围以外的波浪，又称余波，如涌浪。,4、按波形传播情况分类,（1）前进波前进波的波形不断向前传播，如风浪、涌浪。（2）驻波驻波的波形不向前传播。这种波浪常发生在半封闭的海区、海湾或港湾中。,（四）波浪的运动理论（余摆线理论）,1802年捷克学者盖尔茨涅尔（Gerstner） （格尔斯蒂纳）提出了著名的波浪余摆线理论。认为：波形，尤其余波性质的波形，犹如一条余摆线。我们知道，一个圆沿直线滚动时，圆周上任意一点的运动轨迹叫做摆线。但深水与浅水，波浪余摆线不同。,1、深水余摆线波（圆余摆线波）（水深Z /2）,深水波余摆线理论是从以下几个假定条件出发的：海是无限深广的；海水是由许多水质点组成的，它们之间没有内摩擦力存在；参加波动的一切水质点均作圆周轨迹运动，并且当水质点作圆周轨迹运动时，在水平方向上，它们的半径相等，在垂直方向上，则自水面以下逐渐减少，在波动前位于同一直线上的一切水质点，在波动时角速度均相等。这样波浪发生时，水质点在其平衡位置附近运动，水质点未前进，只是波形向前传递，如此所形成的波形曲线是余摆线（图534）。,（1）波浪前进时，洋面上的每个水质点都沿直径和波高相等的垂直圆形轨道运动。,波峰上水质点运动方向与波浪前进方向一致，而在波谷中水质点运动方向与波浪前进方向相反。水质点运动一周的距离等于1个波长，水质点运动的轨迹圆半径等于波幅，直径为波高，水质点运行一周的时间即振动周期等于波浪周期。,（2）波动的铅直变化,在铅直方向上，水质点运动的圆形轨道直径和波高随深度增加循指数规律递减，而波长、周期和波速不变。某深度Z处水质点运动轨道半径r可表示为：,式中：rz为z水深处水质点的运动半径；r0为表面水质点运动半径；e为自然对数的底数； 为圆周率； 为波长；z为水深。,令Z/2，则r=r0/23（波动已很微弱）Z，r=r0/512；Z2，r=r0/30万。对于波高为10m，波长为200m的波浪，在相当于1个波长的深度处，半径减小到10mm，这时水质点已接近静止状态。据目前所知，最大波长可达400m，甚至824m，因此波浪的最大影响深度可达400800m。对于数千米的大洋，波浪只集中在洋面附近。总之，深水波的波动主要集中在洋面附近，在半个波长的深度处波动已很微弱，在1个波长的水深处波动几乎停息。这个深度称为波浪底部，即波浪能量向深处传递的极限。,（3）深水波的波速C只与波长有关，与水深无关。,有,g为重力加速度。可见，只要知道一个要素，便可推知其他两个要素。,2、有限水深的余摆线波（椭圆余摆线波）/25z/2),当水深小于1/2波长时，其波浪便为浅水波。当波浪进入浅水区以后，因受海底摩阻力的影响，波浪能量除了继续损耗外，又引起波浪能量的重新分布，波形即发生变化。其特点是：波速减小，波长变短，波高略增。波高的增加是波能集中较浅的水深中所致，因此，波的外形就趋于尖突。这时水质点的运动轨迹也由圆形变为椭圆形，这样的波形即成为椭圆余摆线形,根据浅水波的椭圆余摆线理论，可得出浅水波的特性：浅水波中，水质点运动的椭圆轨迹的大小，在水平方向上都相同；在垂直方向上，则自水面向海底，椭圆轨道的长轴和短轴都减小，椭圆的扁率增大，在水底半短轴为零，水质点在两焦点之间作直线的往复运动。由于受海底摩擦阻力影响，其波速c只与海深z有关，而与波长无关，而且波长变短，波高略增，波陡变陡。,图46波浪由深水区进入海岸带的变化过程,3、非常浅水波（水深小于/25）,当波浪传入水深Z /25的非常浅水区时，水质点运动轨迹不再是椭圆形，更不是圆形，而是在两焦点之间作往复的直线运动，这种波称为非常浅水波。,（五）近岸波浪（波浪的地形效应）,当波浪传到浅水区或近岸区域后，由于受地形和海底摩擦阻力影响，波浪将发生一系列的变化。深度变浅结果，不仅波长缩短，波速也变小，使波向线（波浪传播方向）发生转折，出现折射现象。由于能量集中于更小水体中，波高将增大，波面变陡，再加上受海底摩擦阻力影响，波峰处传播速度比波谷快，使波浪的前坡陡于后坡，波峰赶上波谷，导致波峰前倾，甚至倒卷和破碎，形成破碎浪。在陡立的海岸，将形成拍岸浪。拍岸浪有巨大的冲击力，冲刷着海岸，是改变岸线轮廓最活跃的因素。,1、波浪的折射,当波浪传播方向与海岸斜交时，由于同一波列两端水深的不同，近岸一端水浅而受摩擦阻力大，波速小；而离岸较远较深的一端，受摩擦阻力小，则波速大。结果使波峰线发生转折，逐渐趋于与等深线平行的现象。而在近岸区，等深线大致与海岸线平行，因此外海传播来的波浪接（靠）近海岸时，折射的结果是波峰线趋于与海岸平行。除平直海岸外，波浪在港湾海岸也发生折射（P139图48）。港湾海岸附近的海底等深线大多与海岸平行。港湾中波浪因水深大而波速快，而伸向海中的岬角处因水深浅受海底摩擦阻力影响而波速慢。这样，港湾处波峰线凸出，岬角处波峰线凹进，即波峰线与海岸线渐趋平行。可见，波浪折射的结果，岬角上波向线辐聚使波能集中，引起岬角的侵蚀后退；港湾（海湾）内波向线辐散，波能分散，发生淤积，并成为船舶的庇护所（港湾处风平浪静）。,2、近岸波浪波形的变化,当外海的波浪传到浅水区或近岸后，由于受海底摩擦阻力的影响，不仅波速变慢，波长缩短，而且由于波峰处水深比波谷大，波峰处传播速度比波谷快，波峰变得更加尖锐，波谷变得更加宽缓，波前坡陡于波后坡，出现波形不对称。并随水深的变浅，波前坡进一步变陡，最后发展到波峰赶上波谷，导致波峰前倾，甚至失去平衡，倒卷和破碎，形成破碎浪。碎浪的浪花可飞溅几十米高，随巨大的惯性力向海岸冲击形成拍岸浪（激岸浪）。（图46）,第三节、潮汐（tide),（一）潮汐概念潮汐是指由日、月天体引潮力作用下所引起的海面（海水位）周期性涨落的现象。一般情况下，每昼夜有两次涨落，我国古代把白天出现的海水涨落称为“潮”，晚上出现的海水涨落称为“汐”，合称“潮汐”。,在潮汐涨落过程中，当海面上涨到最高位置时，称为高潮（high tide)或满潮；当海面下降到最低位置时，叫做低潮（low tide)或干潮。从低潮到高潮，海面不断上涨，海水涌向海岸的过程叫涨潮（flood tide)；从高潮到低潮，海面不断退落的过程叫落潮（ebb tide)。当潮汐达到高潮或低潮时，海面在一段时间内既不上升，也不下降，把这种状态分别称为平潮和停潮。平潮的中间时刻，叫高潮时；停潮的中间时刻，称为低潮时。相邻二次高潮时或低潮时的时间间隔，称为潮期（潮周期）。相邻高潮与低潮的水位差，叫潮差。,（二）潮汐成因引潮力,引起海洋潮汐的内因是海洋为一种具有自由表面、富于流动性的广大水体；而外因是天体的引潮力。即是说，在天体引潮力的作用下，具有自由表面而富于流动性的广大水体海洋中便产生相对运动形成了潮汐现象。,天体的引力与地球绕地月公共质心旋转时所产生的惯性离心力组成的合力，叫做引潮力。它是引起潮汐的原动力。,根据牛顿的万有引力定律；宇宙间任何两个物体之间的引力，和它们质量的乘积成正比，而和它们之间距离的平方成反比（即： ）。这样，任何天体都与地球有引力关系。然而在各种天体的引力作用中，以月球的引力为最大，其次是太阳的引力。由于它们对地球的引力的原因，都是完全相同的，故我们就以月球为例来加以说明。,地月系统,惯性的作用,引潮力在不同时间、不同地点都不相同。 地面上任意一点与月球的关系都经过不同的位置，所以对同一地点来说，有时涨潮，有时落潮。,经计算的结果，引潮力的大小与天体的质量成正比，而与天体至地心距离的三次方成反比，即： 由此，可计算出月球引潮力为太阳引潮力的2.7倍。,（三）潮汐的变化规律,1、海洋潮汐的周期性 海洋潮汐主要是由月球引潮力引起的。通常将月球引潮力引起的潮汐叫太阴潮，太阳引潮力引起的潮汐叫太阳潮。(1)潮汐的日变 由于地球的自转，同一地点向着月球和太阳与背着月球和太阳各一次，所以一日之内将发生两次涨潮和落潮，又由于海洋潮汐的主体是太阴潮，所以高潮与低潮相隔时间为1/4太阴日，即6小时13分。可见，每太阴日内发生两次高潮和低潮是海洋潮汐的一个基本周期。,（四）潮汐类型,根据潮汐的周期变化，基本上可分为半日潮、全日潮和混合潮三个类型。1、半日潮：指在一个太阴日内，有两次高潮和两次低潮，而且相邻两次高潮或低潮的潮位相等，涨潮时间和落潮时间也很接近，潮汐周期为半日。2、全日潮：在一个月内，多数日子一天有一次高潮和低潮，少数日子为一日有两次涨落。3、混合潮：指一日内虽然有两次高潮和低潮，但潮位和涨、落时间有很大差异。,潮汐的日变：可分为半日周期潮和日周期潮。 半日周期潮：当月球赤纬为零时，即月球在赤道上空，海面任一点都为半日潮（如图）。潮汐高度从赤道向两极递减，并以赤道为对称，故称为赤道潮（或分点潮）。,日周期潮：当月球赤纬不为零时，不同纬度的潮型不同：在赤道为半日潮；在赤道至中纬地区为混合潮；在高纬地区为全日潮。当月球赤纬增大到回归线附近时，潮汐周日不等现象最显著，这时的潮汐称为回归潮。,潮汐的月变：可分为半月周期潮和月周期潮。,半月周期潮: 当朔、望日时,月、日、地三个天体中心大致位于同一直线上，由于月球和太阳的引潮力叠加，故它们所合成的引潮力在一个月内是最大的,所涨的潮为大潮； 而当月相处于上、下弦时,月、日、地三者的位置形成直角，月、日的引潮力相互抵消一部分，故这时合成的引潮力在一个月内为最小，所的涨的潮为小潮。 大潮和小潮变化周期都为半个月，故称半月周期潮。,月周期潮：它是由于月球绕地球旋转而产生的。当月球运行到近地点时，所涨的近地潮大，而当月球运行到远地点时，所涨的远地潮小。近地潮较远地潮约大40。月球绕地球转一因为一个月，故一个月内有一大潮和一小潮，故称月周期潮。,（3）潮汐的年变和多年变；可分为年周期潮和多年周期潮。年周期潮：地球绕太阳转时，当地球运行到近日点时所涨的近日潮为大潮；而当地球运行到远日点时所涨的远日潮为小潮。近日潮比远日潮大10。地球绕太阳转一周为一年，故形成年周期潮。 多年周期潮：月球的轨道长轴方向上不断变化，其近地点的变化周期为8.85年，故潮汐有8.85年长周期变化。又由于黄道与白道交点的移动周期为1861年，故潮汐也有18.61年的周期变化。,2、地形对潮汐的影响,除了天文因素对潮汐的影响，潮汐还会受到自然地理条件的影响。各地海水对天体引潮力的反应，视海区形态而定。,3、钱塘潮,钱塘潮又称为海宁潮，指发生在浙江省海宁县杭州湾钱塘江口的涌潮。每年夏秋大潮时，特别是中秋之后农历八月十八日最为显著，势力最为强大。成因：杭州湾形态和河底地形：钱塘江河口杭州湾呈典型的巨大喇叭形。杭州湾湾口处宽达102km，平均水深10m，而澉浦附近河口宽度只有20km，水深仅2m左右。因此，由于深度和宽度向大陆方向不断减小，潮波从湾口进入以后能量高度集中，迫使潮波变形，潮水涌积，潮水猛涨；再加上潮峰传播速度大于潮谷，到大尖山附近潮峰追上了潮谷，潮波前坡陡立，甚至倒卷破碎，水花飞溅，来势凶猛，声闻数十里，如万马奔腾，排山倒海之势。天文因素：中秋之后农历十八，日、月、地三天体大致处在同一直线上，日、月引潮力相互叠加，钱塘江潮差极大。气象因素：受季风影响，钱塘江夏秋水量大，洪水波与潮波相遇，迫使潮水涌积，形成较高的涌墙。,钱塘江大潮,（四）潮流,潮流是指海水在天体引潮力作用下所形成的周期性水平流动。随着涨潮而产生的潮流，称为涨潮流；随着落潮而产生的潮流，称为落潮流。 潮流的运动形式，可分为回转流和往复流。,（1）回转流 在外海和开阔海区，潮流受地转偏向力作用而成回转流（也叫八卦流）。回转流的方向在北半球为顺时针方向，在南半球则为逆时针方向。旋转的次数取决于潮汐类型，半日周期潮在一个太阴日内测转两次；全日潮则回转一次。其流速从最大到最小，再到相反方向的最大，再到最小，不断往复旋转流动,（2）往复流 在海峡、河口、窄湾内，受地形影响，潮流便成了往复流。其流速从零到最大，再到零，再到相反方向的最大，再到零，这样不断循环。其往复的次数也取决于潮汐类型。 当半日潮时，一个太阴日内，水流往复两次；当全日潮时，一个太阴日内，水流则往复只有一次。,第四节、洋流,（一）洋流的成因及类型1、洋流概念洋流又称海流，指海洋中具有相对稳定的流速和流向的海水，从一个海区水平的或垂直的向另一个海区大规模的非周期性的运动。洋流与陆地上的河流相类同，也有一定的长度、宽度、深度、流速和流量。如世界最大的洋流墨西哥湾暖流，平均宽度6080km，深度700m，流速4.5海里/小时（1海里1.852公里），流量达100万立方米每秒。,2、洋流的分类寒流、暖流赤道流、大洋流、极地流、沿岸流周期性潮流、非周期性余流,（二）洋流的成因和分类,洋流的成因及其影响因素众多而复杂。风即行星风系和大气运动所产生的切应力，是洋流的主要动力。大气压力的变化、海水密度的差异、引潮力和海水的流失均能形成洋流。此外，地转偏向力、海陆分布、海底起伏等，对洋流均有不同程度的影响。 洋流按其成因可分为风海流、梯度流和补偿流三个类型。,1、风海流,（1）风海流的概念 又称漂流或吹流，是指风作用于海面所引起的海水流动。风海流和风浪是风作用于海面所产生的一对孪生子。世界大洋表层洋流系统，主要是风海流。（2）风海流的形成 盛行风（定常风、恒定风）经常作用于海面上，由于风对海面的摩擦力作用，以及风对波浪迎风面所施加的压力，推动着表层海水随风漂流，并借助于水体的内摩擦作用，动量下传，上层海水带动下层海水流动，形成规模巨大的洋流，叫风海流（漂流、吹流）。,风海流的表面流流向偏离风向45，而在摩擦深度处洋流流向与表面流相反。就总体而言，风海流受到的内摩擦力为零，风海流受到风应力和地转偏向力作用，当两个力平衡时，稳定风海流的体积运输方向与风向的夹角就是90。,（3）风海流的特点,受地转偏向力（科里奥利力）作用，洋面流流向与风向不一致，在北半球偏于风向右方45，在南半球偏于风向大方45。 由于下层海水是靠上层海水带动的，因此洋流流向与风向的偏角随深度的增加而加大。北半球不断右偏，南半球不断左偏。 洋流流速随深度增加迅速减小，到某一深度处，流向与表面流流向相反，其流速只为表面流速的4.3%（即1/23），可以忽略不计。这个深度是风海流作用的下限（或底部），称为摩擦深度D，一般大洋中的摩擦深度为100300m。当水深大于摩擦深度时，风海流可以认为不存在。 在风力作用下，从海面到摩擦深度之间的海水流动称为风海流。风海流的整个海水体积运输方向与风向不一致，北半球偏离风向之右90，南半球偏离风向之左90。,摩擦深度（D）可用经验公式计算，即： 式中w为风速（m/s）,为地理纬度。风海流的表层流速最大表层流速（v。）可用经验公式计算即： 式中符号的物理意义同上。流速随水深增加而按指数规律递减，即：,式中。Z为水深，e为自然对数的底数， 为圆周率，D为摩擦深度，v。为表层流速。,2、密度流,（1）倾斜流（坡度流slope current） 指由于风力作用、气压变化、降水或大量河水注入等原因造成海面倾斜形成坡度，从而引起的海水流动。（2）密度流（density current） 指由于海水温度、盐度的不均匀，使得海水密度分布不均匀，进而导致压力分布不均匀，海面发生倾斜而引起的海水流动，又叫热盐环流。3、 补偿流（补充流 compensation current） 指因某种原因造成某一海区海水流出，而由相邻海区的海水流来补充，由此产生的海水流动。包括水平方向的补偿和垂直方向的补偿。如信风带大陆西岸，受离岸风作用，表层海水离岸而去，深部海水上升补充形成上升流，又叫涌升流。,（三）世界大洋表层环流系统,大洋环流可分为表层环流和深层环流。深层环流主要是热盐环流（密度流），表层环流主要是风海流。 盛行风（信风、西风、极地东风等）是形成洋面流的主要动力，洋面流模式与行星风系和气压场模式密切对应。,30N,赤道,水堆（峰）,最终梯度流,水流,西风,信风,30N盛行风产生大洋高压区(副热带反气旋环流形成示意图）,1、三种洋面流模式,副热带反气旋型大洋环流在中低纬度的热带和亚热带海区，形成以副热带为中心的反气旋型大洋环流。其形成如下：以北半球为例。副热带高压以北是盛行西风，以南为东北信风。由于风海流总的海水体积输送方向偏于风向之右90。因此，030间的东北信风将厚约100m（假设风海流摩擦深度为100m）的上层海水输向西北；3060间的西南风将海水输向东南，如图。这样两股水流相向而行，必然在以30N为中心的区域涌成一个水堆（水峰）。在水位造成的压力下，水堆上层（0100m）从中心外溢，在地转偏向力作用和大洋两侧大陆阻挡下，便会形成以水堆为中心的顺时针方向旋转的大洋环流。南半球情况相类似，只是方向相反，形成逆时针方向的环流。由于环流中心处于亚热带，环流流向与反气旋型大气环流流向一致，所以称为亚热带反气旋型大洋环流。,低凹,60N,盛行西风,极地东风,最终梯度流,水流,60N盛行西风产生大洋低压区（副极地气旋型环流形成示意图）,副极地气旋型大洋环流,3060N的西南风（盛行西风）使上层水流流向东南，6090N的东北风（极地东风）又使上层水流流向西北，两股水流相背而行，导致以60N为中心形成一个低凹。由于大洋两侧大陆的存在，最终必然围绕这个低凹形成反时针方向流动的副极地环流。与气旋流向一致，故称副极地气旋型大洋环流。（如图）,赤道环流,赤道无风带两侧，因南北半球的信风作用，上层水流必然从赤道向外流动形成赤道低凹（大洋低水压区）。围绕赤道低压系统，北半球部分的洋面流最终呈反时针方向，而南半球部分的洋面流则呈顺时针方向。由于二者方向相反，因而形成两个赤道环流。 综上所述，全球大洋环流模式：赤道低压环流、副热带高压环流和副极地低压环流,2、世界大洋表层环流特点,1）大洋表层环流模式：大洋表层环流与盛行风系相适应，所形成的格局具有以下特点： 在中低纬度的热带和亚热带海区，以南、北回归高压带为中心形成反气旋型大洋环流； 北半球中、高纬海区，以副极地低压区为中心形成气旋型大洋环流； 南半球中高纬海区没有气旋型大洋环流，而被西风漂流所代替； 在南极大陆形成绕极环流； 北印度洋形成季风环流区。,2）世界大洋表层反气旋型大洋环流,分布在南北纬50之间，并在赤道两侧成非对称出现(原因是热赤道处在北半球)。 在东南信风和东北信风的西向风应力作用下，形成了南、北赤道洋流（又称信风漂流）。 其基本特点：从东向西流动，横贯大洋，宽度约2000公里，厚度约200米，表面流速为2050厘米/秒，靠近赤道一侧达50100厘米/秒，个别海区可达160200厘米/秒；由于热赤道偏北，所以信风漂流也偏北（但印度洋除外），因此赤道洋流并不与赤道对称。它对南北半球水量交换起着重要作用，特别是大西洋，南大西洋的水可穿过赤道达北纬10以北，并与北大西洋水相混合。,3）世界大洋表层气旋型大洋环流,气旋型大洋环流分布在北纬4570之间。在大洋东侧，为从西风漂流分出来的暖流，属于这类洋流有：北太平洋阿拉斯加暖流和北大西洋暖流。其表层水一般厚度为100150米。 在大洋西侧为从高纬向中纬流动的寒流，它是极地东北风作用下形成的。属于这类寒流有：北太平洋的亲潮和北大西洋的东格陵兰寒流。其水层厚度可达150米，其水文特征是低温、低盐、密度大、含氧量多。,4）南极绕极环流,南极绕极环流是世界大洋中唯一环绕地球一周的表层大洋环流。它具有许多独特性质，因此有人把它称为“南极洋”、“南极海”。,5）北印度洋季风漂流,三大洋中唯有北印度洋特殊，在冬、夏季风作用下形成季风漂流。冬季，北印度洋盛行东北季风，形成东北季风漂流；夏季，北印度洋盛行西南季风，形成西南季风漂流 。大致从10S以北的印度洋都属于季风区。,大洋的深层环流（略）,洋流对地理环境的影响,洋流规模巨大，是促成不同海区之间大规模水量、热量和盐分交换的主要因素，它不仅深刻影响海洋水文、海洋生物、海洋化学以及海洋沉积，而且还影响大陆沿岸的气候和人类的海上活动。1、洋流对气候的影响（1）洋流在高、低纬之间的热量输送中占据十分重要地位，缩小了极地与赤道的温差。,由于大气环流和洋流的作用，热带地区温度降低10左右，纬度60以上的高纬地区温度升高20左右。（在地球上，海洋传送给大气的热量，约占全球输送给大气热量的80%以上。）,（2）洋流对其流经的海区和沿岸地带的气候具有重要影响。,世界卫星图片,2、洋流是影响海水理化性质的重要因素 同纬地带，暖流流经的海区，盐度和温度偏高；寒流流经的海区，盐度和温度偏低；寒暖流交汇处，水温、盐度的水平梯度大。从而破坏了水温和盐度的纬度地带性规律。3、洋流对海洋污染的影响 每年河流将大量的污染物质带入海洋。一方面，洋流将这些污染物从一个海区带到另一个海区，不断地稀释扩散，加快净化速度；另一方面，洋流又使污染范围扩大，沿岸受影响的居民和生物增多。4、洋流对航海事业的影响 熟悉洋流流向有利于选择航线 ，节约时间、缩短周期、节约燃料等。,5、洋流直接影响海洋生物和渔业的分布,海洋渔业资源的分布，主要集中在大陆架浅海区的寒暖流交汇处和上升流海区。,三、大洋水团（water body),气团（airmass）是指广大区域内水平方向上温度、湿度、垂直稳定度等物理属性相对比较均匀的大块空气团。与空气一样，世界各地海区温度、盐度不相同，但在一定空间范围内，海水的理化性质相对比较均匀或性质相同的大规模水体叫做水团。水团概念 指形成于同一海区（源地相同），温度、盐度等理化性质比较均匀，运动状态基本相似的大团水体。水团的性质，主要取决于源地所处的地理纬度、地理环境和海水的运动状况。,水团分类,按水团理化性质分类水团按其理化性质的差异，可分为暖水团和冷水团。暖水团是由水温较高、盐度和透明度较大、有机质较少、含氧量较低、养分含量较少的水体构成的；冷水团是由水温较低、盐度和透明度较小、有机质含量较多、含氧量较高、营养成份丰富的水体构成的。按理化特性在垂直空间分布的差异分类又可分为：表层水团，；次表层水团或中心水团；中层水团；深层水团和底层水团。,1、水团的形成,水团的温盐性质主要是从海面获得的，因此，水团的性质，主要取决于源地所处的地理纬度、地理环境和海水的运动。赤道海区，终年高温多雨，降水量大于蒸发量，海水被稀释从而使盐度减小，所以表层水团具有高温低盐性质。亚热带海区，由于受副热带高压和信风带控制，蒸发量大于降水量，海水被浓缩，因此亚热带表层水团具有高温高盐性质。副极地海区，降水量大于蒸发量，形成低温低盐表层水团。极地海区，常年低温，受结冰、融冰影响，可能是低温高盐性质（冬季），也可能是低温低盐性质（夏季），与季节有关。,四、中尺度涡旋,海洋中直径为100-300千米，寿命为2-10个月的涡旋。主要分布在北大西洋、太平洋西北部。,四、中尺度涡旋,“魔鬼三角”的百慕大三角区 位于美国北卡罗来纳州正东约600公里的海上。百慕大三角的具体地理位置是指位于大西洋上的百慕大群岛、迈阿密(美国佛罗里达半岛)和圣胡安(波多黎各岛)这三点连线形成的三角地带，面积达40万平方英里。,五、厄尔尼诺现象,厄尔尼诺（西班牙语：El Nio），是西班牙语圣婴的音译，是指赤道太平洋 中东部海洋表面温度持续异常增温的现象。因为这种现象发生在圣诞节前后，则被当地渔民称为厄尔尼诺-即圣婴（上帝之子）的意思。拉尼娜是西班牙语小女孩的意思。指发生在赤道太平洋东中部海水大范围持续异常变冷的现象。拉尼娜也称反厄尔尼诺现象。,厄尔尼诺现象,厄尔尼诺的起因-北方网-新闻中心,第五节 海洋效应,一、海洋能量效应1）海水的动能：如波浪能、潮汐能、海流能等；2）海水的热能：如温度差能；3）海