海洋科学导论ppt课件7第七章海洋环流.ppt

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1、第四节 风海流 风驱动的海水流动,现象：北冰洋浮冰随海水运动的方向与风吹方向不一致。（18931896年，挪威海洋调查船前进号横越北冰洋时）,Fridtjof Nansen,风海流的发现,无限深海漂流理论定义:湍切应力和科氏力平衡时的稳定流动风驱动大尺度环流的关键,1874-1954,Vagn Walfrid Ekman,现象解释漂流理论,无限深海风海流（亦称漂流）,运动方程：,解：,其中：,水平湍切应力+科氏力=0,在风的作用下而产生的风对海水的应力而形成的稳定流动,风海流,艾克曼螺旋线,摩擦深度,风海流有关经验公式,埃克曼根据观测资料给出经验公式：摩擦深度D与风速经验关系为表层流速V0与风

2、速W的经验关系,摩擦深度：与表面流向相反时对应的深度表面与风向夹角45，相反时与风向夹角225，与x轴夹角-135,随纬度增加，摩擦深度会减小，流速减小,空间结构：,表层流速最大，北半球流向偏于风向的右方45度随深度增加，流向逐渐右偏，流速呈指数减小。摩擦深度D:流向与表面流向相反，流速是表面流速的4.3%，这个深度称之为，以下海流可忽略。埃克曼螺旋：连接各层流速在平面上投影的矢量端点构成。,风海流体积输运深海风海流,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。理论计算表明当h/D2时，则可作为无限深海的情况处理浅海风海流存在岸、底摩擦;水体输送:沿风向和垂直风向都有,浅海风海流,风

3、海流的副效应 上升流或下降流,南顺岸风离岸流上升流,秘鲁沿岸著名的上升流区,北顺岸风向岸流下降流,南半球顺岸风作用陆地西岸亦即大洋东岸,海洋内区不均匀风场,北半球风矢量,西向风向北减弱北向Ekman输运向北减弱Ekman辐聚、海表面上升,Ekman辐聚,北半球风矢量,Ekman辐散,东向风向北减弱南向Ekman输运向北减弱Ekman辐散、海表面下降,练习：如图所示风场分布，请给出表层Ekman输运的分布情况，并说明中间区域为辐散还是辐聚？,Ekman输送和Ekman泵,Ekman输送使得海水在某些海域辐聚，某些海域辐散，从而在Ekman层底部产生铅直方向的速度，使海水流入或流出Ekman层，这

4、种现象称为Ekman泵,赤道上升流,赤道上升流,南赤道流跨越赤道,南赤道流跨越赤道Ekman水体输运向两极赤道上升流,副热带环流辐聚,副热带海域,北半球副热带海域：Ekman辐聚、海表面升高,气旋风场Ekman辐散海表面下降、上升流温跃层变浅,反气旋风场Ekman辐聚海表面上升、下降流温跃层加深,辐散,辐聚,温度,盐度,密度,海表面高度,Ekman辐聚次表层温跃层、密跃层和等盐度面均加深,Ekman层,地转层,海表面,温跃层,北半球海洋上层流场情况,摩擦深度,上层（运动）,深层（静止）,一层半海洋：海表面高度越高，温跃层越深,深层中水平压强梯度力近似为零海水运动微弱,A,B,第五节 惯性流,只

5、考虑科氏力作用下的惯性流动：,运动轨迹为圆北半球顺时针南半球逆时针,北半球顺时针旋转；南半球逆时针旋转轨迹半径与运动速度成正比，与纬度成反比,惯性流只考虑科氏力作用,方程：(1)v-(2)u:惯性流是等速圆周运动，流速大小不变。北半球为顺时针旋转，南半球相反。,切向速度为常数,角速度为常数,北半球顺时针转,南半球相反,(1)u,(2)v,相加,水质点运动轨迹,对方程式积分：水质点轨迹是圆形半径为：与纬度有关。周期：频率：纬度越高，半径越小，周期越短，频率越高。,变换形式,积分,惯性流,纬度45度处惯性流：周期为1718h，半径110km.半径为：周期：频率：纬度越高，半径越小，周期越短，频率越

6、高。,地转流,随堂作业：如图所示为南半球海表面高度分布，其中黑色等值线为海表面等高线，请画出海洋表层水平面上水平压强梯度力和科氏力方向，并标出地转流方向,北半球,南半球,风海流空间结构：艾克曼螺旋摩擦深度,惯性流,只考虑科氏力作用下的稳定流动,运动轨迹为圆北半球顺时针南半球逆时针,指引起海流的外力停止后，在惯性力作用下仍沿一定方向流动的水流。特点：具有时间性。当惯性力被各种摩阻力抵消时，惯性流也就消失了。,第六节 世界大洋环流及水团分布,（一）世界大洋上层主要水平环流（二）世界大洋上层铅直向环流（三）世界大洋表层以下环流及水团（四）大洋环流的成因,总体特征：环流中心偏于大洋西侧，西边界强流，而

7、内区流较弱,6.1 大洋环流的成因,6.1.1 风生大洋环流：西向强化,全球海表面平均动力地形,全球海洋上层流速,世界大洋上层水平环流概图,西向强化,世界大洋上层主要水平环流,大洋上层水平环流的地理分布特征,1、副热带海区反气旋式环流：太平洋、大西洋：南半球和北半球都存在。印度洋南半球与大西洋和太平洋相似，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、亚极地海区气旋式环流：太平洋和大西洋的亚北极海区受极地弱东风的影响。,大洋上层水平环流各流系的特征,赤道流系：南、北赤道流，对应信风带，亦称信风流。南北不对称，夏季北赤道流在10N到2025N之间，南3N10 S之间。冬

8、季稍偏南。赤道流自东向西逐渐加强。流系主要100300m的上层，平均流速0.250.75m/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。印度洋赤道流系主要受季风控制。11至翌年3月盛行东北季风，59月盛行西南季风。赤道逆流：对应赤道无风带，平均位置在310N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。赤道潜流(The Cromwell Current(also called Pacific Equatorial Undercurrent or

9、just Equatorial Undercurrent)：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,大洋西侧沿大陆坡从低纬向高纬的强流。流场特征：流速大，流幅窄，影响深度深。与近岸水相比，具有高温、高盐、高水色和透明度大等特征。对周围气候影响：温暖湿润北(半球)强南(半球)弱,西边界流,太平洋黑潮Kuroshio东澳流大西洋湾流Gulf Stream巴西流Brazil印度洋厄加勒斯海流和莫桑比克流,课堂留下的思考讨论问题,西边界流北(半球)强南(半球)弱Why？,湾流Gulf Stream：

10、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45W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100150km，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。(流轴两种定义)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10C/20km。等密线倾斜渗达2000m以下。绝大部分达海底。,常有弯曲现象，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涡沿湾流相反方向移动空间特征尺度为数百千米，有时存在几年,中尺度涡,

11、是指发生在海洋中,尺度从几十公里至几百公里的水平涡旋。这种涡旋类似大气中的气旋和反气旋,故又称为天气式海洋涡旋。气旋式海洋涡旋冷涡水按照逆时针旋转（北半球），将下层冷水带到上层水层中,使水温降低，使海面升高。反气旋式涡旋暖涡 水按顺时针方向旋转，,上层暖水进入下层冷水中,使海面下降,称为暖涡。涡旋的厚度为400600米,最厚度可从表层一直延伸到海底。,按起源和生存方式可分成流环、流环式中尺度涡和中大洋中尺度涡 3种。流环：起源于大洋西边界的西向强化流。在湾流和黑潮中常出现海流弯曲现象，当弯曲程度很大时，便出现冷涡和暖涡，它们脱离了母流，而形成了直径100300千米的流环。其表层旋转的线速率可高

12、达90150厘米 秒。此速率随深度而降低。流旋的持续时间可达23年。流环式中尺度涡：生存于北大西洋的冷水区中，强度约为流环的一半，宽度则比流环大1倍。属于冷涡。中大洋中尺度涡：在地球上的海洋中几乎无处不有。具有550 厘米秒的旋转速率，向下可延伸到整个水柱。存在的周期从几周至几个月。,黑潮Kuroshio Current：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35N附近分两支：

13、主干转向东流直到160E，称黑潮延续体一支在40N附近与亲潮(Oyashio Current)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。,北太平洋漂流西风漂流North Pacific Current：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(California Current),汇于北赤道流；向北一支称为阿拉斯加流(Alaska Current)北太平洋气旋式环流：阿拉斯加流、阿留申流(Aleutian Current)、连同亚洲沿岸南下的亲潮(Oyashio Current)共同构成北太平洋高纬海区气旋式环流。

14、,北大西洋漂流西风漂流North Atlantic Current：在欧洲沿岸附近分为三支：中支进入挪威海，称挪威海流(Norwegian Current)；南支沿欧洲海岸向南，称加那利流(Canary Current)，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（The Irminger Current）。北大西洋气旋式环流：伊尔明格流，东、西格陵兰流(E.,W.Greenland Current)及北美沿岸拉布拉多流(Labrador Current)构成北大西洋高纬海区气旋式环流。,南极绕极流南半球西风漂流Antarctic Circumpolar

15、Current（ACC）：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，是一支自西向东的强大流动。流动自表至底，其上部是漂流，下部为地转流。在大洋东岸向北分支，太平洋秘鲁流，大西洋本格拉流，印度洋西澳流。南极锋：大西洋和印度洋平均位置为50S，太平洋位于60。南极辐聚带：风场分布不均形成，使低盐、富溶解氧表层水在极锋向极一侧下沉。极锋两侧气候特征也有明显差异。极地海区干冷、亚南极海区为极地与温带海洋气团轮流控制，季节性明显。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。称其为“咆哮45”或“咆哮好望角”,东边界流East boundary current：,太平洋

16、加利福尼亚流秘鲁流,大西洋加那利流本格拉流,印度洋西澳流,流场特性：是寒流，流幅宽、流速小、影响深度浅水文特性：低温、低盐、水色低、透明度小的特征,东边界流：寒流上升流是东边界流海区的一个重要水文特征。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。对气候影响:干旱少雨,有利海雾形成。与西边界流区具有气候温暖、雨量充沛的特点形成明显差异。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,都是暖流流场特征：流幅窄，流速大，影响深度深。水文特征：与近岸水相比，具有高温、高盐，高水色和透明度大等特征。对周围气候影响：温暖湿润北(半球)强南(半球)弱,东西边界流特征对比,都是

17、寒流，流场特征：流幅宽、流速小、影响深度浅水文特征：与近岸水相比，具有低温、低盐，水色低、透明度小等特征对周围气候影响：寒冷、干旱、少雨，有利海雾形成。上升流是东边界流海区的一个重要水文特征。,西边界流,东边界流,东西边界流特征对比,极地环流北冰洋中的环流,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。,极地环流南极海区环流,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。与南极大陆间形成海水沿陆架的辐

18、聚下沉，即南极大陆辐聚区，亦是南极陆架表层海水下沉的动力学原因。,副热带辐聚区海洋沙漠,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形成高温、高盐、高溶解氧次表层水。具有世界上最高水色和透明度，“海洋沙漠”透明度最大海马尾藻海，北大西洋2035N，4075W副高，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,后称其为“马纬度”,大洋环流认识,2011年日本地震海啸对北太平洋环流认识,2011年3月11日，宫城县名取市，海啸来袭时的场面。新闻直升机拍摄,2011年日本地震海啸,海啸产生的大量垃圾,估计海洋中的垃圾2500万吨,

19、日本海啸垃圾形成长111公里巨岛 正漂向美国,美国海军三月十三日及十四日拍摄的照片，显示日本强震引发的海啸将房屋、汽车和各种残骸卷入太平洋，形成“垃圾岛”，正漂向美国西岸,美国夏威夷大学研究人员：日本震后巨量垃圾或将2013年漂流至美国近海,http:/,美国夏威夷大学研究人员通过电脑模拟发现，海啸造成的2500万吨垃圾将随洋流，预计明年春季就将抵达中途岛和夏威夷西北部，并将最终于2013年至2014年抵达美国西海岸。,2011年9月22日一艘从夏威夷出发返程的俄罗斯货轮航行至中途岛附近发现大量的垃圾带,一名俄罗斯船员报告“我们看到海上漂浮着木板、塑料瓶、渔网上的浮标、洗手盆、大鼓、靴子以及其

20、他垃圾。我们甚至还看到电视机、冰箱以及其他家用电器。”,夏威夷大学国际太平洋研究中心发言人说：“这些俄罗斯船员看到的的确是日本海啸垃圾，它们正在美国檀香山和俄罗斯符拉迪沃斯托克市之间的航道上。”某些质量较轻的垃圾的移动速度比预想的更快。,击沉锈迹斑斑的“鬼船”,2012年3月底，一艘全长50米、原本停靠在日本青森县八户市的无人驾驶船只经过7500多千米漂流，出现在加拿大西部的夏洛特皇后群岛附近，随后进入美国阿拉斯加水域。2012年4月5日，美国海岸防卫队将去年日本海啸后漂流到阿拉斯加的一艘日本渔船击沉，结束它在太平洋上长达一年多的孤独旅程,美国阿拉斯加开始清理日海啸垃圾,中新网2012年5月2

21、5日电 据外电报道，美国清洁工人25日将开始处理被冲到阿拉斯加州海岛的日本海啸漂来垃圾，清理工作将在蒙达哥岛启动，预计将持续两个星期。这是阿拉斯加州首次大规模收集并处理海啸带来的垃圾。当地居民正在海岸寻找包括浮标与建筑材料在内的各种物品当地时间2012年5月6日，加拿大维多利亚，当地摩托车经销商Ralph Tieleman和其他民众看着这辆冲到加拿大的摩托车,美国严查日本海啸垃圾,据美国国家科学院院报5月28日报道，在自日本海奔波近1万千米回游到美国西海岸的蓝鳍金枪鱼体内，研究人员发现了带有福岛核电站泄漏的铯，含量是一年前从加州海岸游往日本的金枪鱼体内含量的10倍。2012-06-15文，近日

22、，一座大型钢筋混凝土船坞漂上美国俄勒冈州中部海岸新港附近的海滩，船坞上一块金属标识牌上的日文字迹清晰可辨。日本驻美国波特兰领事馆证实，牌上编号、日期和制造商等信息显示这座“浮动船坞”来自去年遭受海啸侵袭的日本三泽市。经检测，船坞没有受到核辐射污染,据美国媒体2013年11月5日消息，2011年日本海啸后产生大批垃圾，现在这巨型“垃圾岛”正漂向美国西海岸。有英国媒体报道称，该“垃圾岛”重量可能超过100万吨，笼罩面积与得克萨斯州雷同。“有毒的怪物”持续扩大：持续吸收周围的漂浮垃圾，可能将比美国面积还要大，理论上重量可以达到500万吨。直接影响将持续几年,实际上该照片为2011年9月俄罗斯船在夏威

23、夷中途岛附近拍摄,凤凰卫视11月10日倾倾百老汇尉迟琳嘉：尉迟琳嘉：美国最近也有个无从下手的事儿，自从11年日本海啸之后呢，日本产生了大量的海上垃圾，最近这其中的一个巨型的“垃圾岛”向美国的西海岸展开了一次“有毒物”的奇幻漂流，据说这个“垃圾岛”重量超过一百万吨，覆盖的面积和得克萨斯州差不多。看到这个新闻，我的感想是，居然还有日本不要的岛。,日本海啸垃圾岛漂向美国 难得有日本不要的岛,日海啸垃圾输运受海洋环流和风影响,大洋表层环流认识,California Current,风生大洋环流,西向强化,寒暖流,世界四大渔场北海渔场、纽芬兰渔场、北海道渔场和秘鲁渔场,纽芬兰渔场Newfoundland

24、,北海道渔场,北海渔场,踩着鳕鱼群的脊背就可上岸”的美名,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南赤道流跨赤道：辐散上升南赤道流和赤道逆流之间：辐聚下沉赤道逆流和北赤道流间：辐散上升,世界大洋上层铅直向环流,赤道区海水辐散辐聚：海水升降由于连续性，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50100m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情况。赤道区海水辐散辐聚：海面起伏对水平环流有作用,大洋子午环流：经向环流,世界大洋表层以下环流及水团,在高纬海区，海水变冷密度增大而下沉到深处甚至海底，然后向整个海

25、盆扩展在低纬度海区，海水辐散迫使海水穿越温跃层而涌升到海面，这种循环称为热盐循环或子午翻转循环深层环流的深度主要取决于海水的密度（热盐环流），某些海域海水的下沉或上升由动力作用引起。,深层环流,深层冷水与上层暖水决定海洋层化，海洋层化强烈影响着海洋动力学冷水的体积远大于表层暖水水体，虽然流速非常弱，但深层海水的输送能力与表层水相当子午环流携带的热量和其他物质直接影响地球的热收支、气候等,I.次表层水的运动和分布：次表层水：表层水以下与大洋主温跃层以上的海水。来源：副热带海域的表层水下沉形成的。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。性质：高盐高温，只能下沉到表层水以下的深度

26、上。,大洋表层以下的环流,大洋冷水区环流,主温跃层以下中层水深层水底层水,中层水的运动,低盐中层水：盐度34左右南极辐聚带西北辐聚带：拉布拉多海、伊尔明格海、堪察加海南部等区域高盐中层水：盐度37以上地中海中层水红海中层水,低盐中层水的运动,南极辐聚带：温盐特征为2.2C与33.8下沉8001000m,一面参加南极绕极流，一部分水体向北散布进入三大洋。大西洋可达25N；太平洋可越过赤道，印度洋仅达10S。西北辐聚带：盐度34左右。位置：拉布拉多海、伊尔明格海、堪察加海南部（传播至10N附近）等区域,地中海中层水(MIW),温度13，盐度3710001200m高盐水下沉，但不会到底 比北大西洋深

27、层水（NADW）和南极底层水（AABW）要轻,温度15，盐度36.5，通过曼德海峡流出在6001600m深度沿非洲东岸向南散布,红海中层水的运动,2000m水深处温盐分布,南极大陆边缘的威德尔海、罗斯海其次为北冰洋的格陵兰海与挪威海等南极底层水：会进入三大洋底。普遍认为南极威德尔海是南极底层水的主要来源。冬季冰盖下海水（盐34.6，温-1.9 C）密度大，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40N，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。北冰洋底层水几乎是被隔绝状态：白令海峡很浅，不可能进入太平洋，

28、偶然下极少量海水通过海槛溢出而进入大西洋。,大洋底层水的运动,大洋冷水区环流,主温跃层以下中层水深层水底层水,大洋深层水的运动,位置：中层水和底层水之间，约在20004000m的深度源地：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3C）向整个洋底散布。在大洋西部接近40N，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。主要特征：贫氧,在大西洋格陵兰南部下沉的深层水南下大西洋，到达南极时要花700年；再东拐至澳大利亚南端需600年；然后北上太平洋，到达北太平洋北部还需700年。,大洋五大水层(水团),水

29、团的定义,水团(water mass)的定义：中国大百科全书: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。,水团划分,主要以温盐特性作为分析水团划分的指标。温盐图解判定水团的数目。,绿色太平洋水体中，可以清晰看出具有高盐特征的太平洋次表层水和具有低盐特征的太平洋中层水的水团特征。,红色代表南海与太平洋之间区域（呂宋海峡）的水体,绿色代表太平洋的水体,蓝色代表南海的水体,中国近海水团的划分,主要根据温盐特性,水团的分析方法,1）定性的综合分析方法

30、（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,水型：性质完全相同的水体元的集合水系：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”,水型(Water Type)和水系(Water System),水团的核心、强度、边界与混合区,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：

31、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”,第六节 世界大洋环流及水团分布,（一）世界大洋上层主要水平环流（二）世界大洋上层铅直向环流（三）世界大洋表层以下环流及水团（四）大洋环流的成因,大洋五大水层（水团）,所属词条 更多相关,美国宇航局绘制的地球表层洋流图酷似荷兰画家梵高的名画星空，堪称大自然的艺术杰作,http:/,视频播放,风生大洋环流热盐环流,大洋环流成因,Sverdrup（1947

32、）说明上层海洋环流与风应力旋度有关Stommel（1948）说明大洋环流的不对称性与科氏力随纬度变化有关Munk（1950）考虑大洋边界的侧向摩擦力说明了太平洋的西向强化问题上述三人奠定了大洋环流理论的基础,风生大洋环流理论,西向强化现象,Sverdrup大洋环流理论(1947),假定流动是定常的，分子粘性和水平湍流引起摩擦力很小流动为斜压的，风驱动的环流在一定深度处消失考虑压强梯度力、科氏力和铅直湍流引起水平摩擦力之间的平衡忽略底摩擦影响,利用流体的连续方程有,由风驱动的海流引起的向北的水体输送等于风应力的旋度，称之为Sverdrup关系或平衡,对Sverdrup理论的评论,Sverdrup

33、理论认为内部流动为地转平衡流在某一均一深度处海水没有运动Ekman输送理论是正确的Sverdrup解只在东边界附近成立（忽略底摩擦的结果）。,Sverdrup理论和观测比较,Stommel大洋环流理论(1948),Stommel采用了基本上与Sverdrup一样的运动方程，风应力、铅直湍切应力及科氏力等的平衡关系,但底应力不再为0,研究西向强化问题:将大洋视为等深矩形，风应力随纬度变化科氏参数随纬度的变化率是引起洋流西向强化的主要原因,Munk大洋环流理论(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。Munk采用了Sverdrup的思想，垂直积分到

34、海水处于静止状态的深度，考虑水平压强梯度力、科氏力、铅直涡粘力和水平涡粘力，假定AH=Ax=Ay为常数,Munk大洋环流理论的解析解,在海盆东部与Sverdrup结果相似，海盆西部给出了强化流。,二、热盐环流,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。表明海洋深层环流的存在海水密度决定海水所处位置，热盐决定密度热盐环流“海洋是否是热机”？,海洋热盐环流或子午环流,海洋是否为热机？争论焦点就归结为沿子午方向分布的海面温度能否驱动并维持一个贯穿整个深度、稳定的子午环流。,“海

35、洋是否是热机”？,王伟、黄瑞新观点：风生大洋环流：风应力驱动，密度差异控制建立起的环流。热盐环流：机械能导致密度差驱动的环流（包括风、热通量、水通量及海洋内部混合等）,混合重要作用,风生环流和热盐环流的区别,驱动力不同：风；风、热和水通量作用区域有所区别。风生环流限于大洋的上层，即在温跃层以上，热盐环流主要集中在大洋的深层。所占比例：全球大洋10%的水体受风生流的影响，90%的水体受热盐流的影响。流动相当缓慢（1cm/s）时间尺度：热盐环流的时间尺度是千年量级。,第七节 中国海环流,东中国海环流主要为逆时针黑潮分支起主要作用,颜色深浅表示温度高低,冬季环流结构,夏季环流结构,东中国海冬、夏的基

36、本环流特征,南海的环流,西南季风期间盛行东北向漂流，东北季风期间盛行则为西南向漂流南海北部海区，存在终年由西南流向东北的“南海暖流”黑潮的一支在台湾岛东南通过巴士海峡进入南海和台湾海峡夏季，北部湾的环流顺时针方向，冬季则是逆时针方向,海流的观测：直接观测和遥感观测,观测仪器分为机械、电磁和声学方式（ADCP）观测方式：走航式和锚定法锚定法：表层锚定和次表层锚定误差来源：锚体运动；采样时间短；海洋生物腐蚀海流的观测可分为Euler方法和Lagrange方法,第八节 观测、研究及应用,直接观测,直读式海流计水下主机、水上数据终端 打印海流计数据直接输送到PC,安德拉海流计,AANDERAA 海流计

37、是国际上最通用的水流测量仪器。仪器使用方便。,电磁海流计 测量海水流速、流向船用声学多普勒海流剖面仪(ADCP)定点、走航测量海水流速、流向,海流的观测-Lagrange方法,Argo浮标误差来源：浮体不随水体走；浮体位置误差；采样误差：浮体易去辐合区，而不去辐散区,国际ARGO计划,2000年起，在全球布放3000个Argo浮标，浮标间隔约300Km，放置在2000m水深，可测量温度、盐度剖面和上层流速,2008年7月 Argo浮标3175个,2015年3月 Argo 浮标3846个,遥感：微波高度计测表面流地波雷达反演流场,密度流和倾斜流,F,形成一个由外向里的地转流,形成一个由里向外的地转流,日本福岛核泄露，与日本相邻的中国受福岛核泄露威胁如何？,核污染在大气中扩散路径,海洋中含核污染物扩散路径,思考题:,风海流和地转流都是只考虑两力平衡下的稳定流动，为何风海流各层流向发生偏转？为何海洋中存在海面高度差时产生的流动与陆地水流不同？海面加热和冷却就是形成大洋深成子午环流的原因么？黑潮对我国近海环流存在哪些影响？,