第一三章海洋背景知識(shí)

1、物理海洋學(xué)基本知識(shí)物理海洋學(xué)基本知識(shí)海洋空間特點(diǎn)海洋空間特點(diǎn)海水的物理性質(zhì)海水的物理性質(zhì)熱量、水量平衡熱量、水量平衡溫、鹽、密分布溫、鹽、密分布海洋環(huán)流及水團(tuán)海洋環(huán)流及水團(tuán)大氣科學(xué)學(xué)院海洋科學(xué)系：程軍大氣科學(xué)學(xué)院海洋科學(xué)系：程軍1海洋的空間特點(diǎn) -水平分布海洋占地球表面積的70.8%南大洋海、陸面積比 南半球 4:1 北半球 1.5:1四大洋：太平洋、大西洋、 印度洋、北冰洋21/1801/30 平均深度約4km，水平尺度約5,000-15,000km。 海洋的空間特點(diǎn) -垂直分布注意：注意：海洋的垂直剖面圖中，垂直比例尺往往遠(yuǎn)大于水平方向！海洋的垂直剖面圖中，垂直比例尺往往遠(yuǎn)大于水平方向！3

2、海洋的空間特點(diǎn) -海底地形大陸坡大陸架大陸隆起洋盆大洋中脊海山海溝島弧4海水的物理性質(zhì) -純水的性質(zhì)水分子為極性分子， 產(chǎn)生水分子的締合現(xiàn)象純水的四個(gè)特性： -溶解性強(qiáng)，海水鹽度很高 -密度異常，4 時(shí)密度最大-吸熱能力強(qiáng)，比熱容和比蒸發(fā)潛熱大 -風(fēng)和水面摩擦力大，大的波浪和大洋環(huán)流 5海水的物理性質(zhì) -鹽度 鹽度鹽度：溶解于一千克海水的 固體物質(zhì)的克數(shù)。一般記作S。 1千克海水含鹽35克，記作S=35 鹽度的沿革鹽度的沿革 絕對(duì)鹽度絕對(duì)鹽度：根據(jù)“氯度”計(jì)算的鹽度 鹽度=1.80655氯度，記作35 實(shí)用鹽度實(shí)用鹽度：根據(jù)“導(dǎo)電率”計(jì)算的鹽度 直接記為S=35,不再使用6海水的物理性質(zhì) -熱

3、性質(zhì) 熱容、比熱容、比定壓熱容 、比定容熱容 概念 海水的比熱容較大，使得海水溫度變化較慢pcvc蒸發(fā)潛熱及飽和蒸汽壓 概念 水的蒸發(fā)潛熱在所有物質(zhì)中最大 海水的飽和蒸汽壓較小，制約海水蒸發(fā)位溫 概念 在大洋的深、底層，壓力對(duì)海水溫度的影響較大，在鑒別水團(tuán)時(shí)，往往需要使用位溫而不用現(xiàn)場(chǎng)水溫。7海水的物理性質(zhì) -熱性質(zhì)鹽度對(duì)冰點(diǎn)及最大密度溫度的影響8海水的物理性質(zhì) -密度 密度、比容、密度超量 概念 =-1000kgm-3322, ,0wSASBSCS1, , ,01( , ,)npSpSK Sp, ,Sp 海水狀態(tài)方程 一個(gè)大氣壓國(guó)際海水狀態(tài)方程 高壓國(guó)際海水狀態(tài)方程9海洋熱量平衡 海面熱收支

4、 -經(jīng)由海面進(jìn)入海洋的輻射能 -海面有效回輻射 -蒸發(fā)耗熱 -感熱交換SQeQkQAQsbekQQQQQAQsbekQQQQQbQ 海洋的全熱量平衡 -平流、對(duì)流及混合引起的與研究區(qū)域之外的熱交換 海洋熱平衡方程10海洋水量平衡大洋的水量平衡 蒸發(fā)（E） 降水（P） 大陸徑流（R） qPE+R11大洋的溫度分布海表面溫度的大面圖12大洋的溫度分布150W太平洋的位勢(shì)溫度斷面圖 13大洋的溫度分布低緯、中緯及高緯位勢(shì)溫度的單點(diǎn)鉛直向分布 溫躍層：溫度梯度最大的深度 季節(jié)性溫躍層 夏季出現(xiàn)14大洋的鹽度分布海表面鹽度的大面圖15大洋的鹽度分布P-E分布圖16大洋的鹽度分布150W太平洋的鹽度斷面圖

5、 17大洋的鹽度分布低緯、中緯及高緯鹽度的單點(diǎn)鉛直向分布18大洋的密度分布海表面密度的大面圖19大洋的密度分布150W太平洋的密度斷面圖20大洋的密度分布低緯、中緯及高緯密度的單點(diǎn)鉛直向分布21海洋環(huán)流及水團(tuán)海洋環(huán)流及水團(tuán) 海流海流 驅(qū)動(dòng)力 熱鹽環(huán)流：熱鹽環(huán)流：密度不均引起，深層，觀(guān)測(cè)少，常依據(jù)水水團(tuán)團(tuán)分析間接判斷其狀態(tài) 風(fēng)海流：風(fēng)海流：風(fēng)應(yīng)力引起，表層幾百米，觀(guān)測(cè)較多，認(rèn)識(shí)較清楚 水團(tuán)水團(tuán) 研究海水特性時(shí)，常將某點(diǎn)不同深度處的海水溫、鹽資料繪在一張T S圖（橫軸為鹽度，縱軸為溫度）上，借助溫鹽點(diǎn)的散布情形判斷水體來(lái)源 水型：水型：T S分布為一點(diǎn) 源區(qū) 水團(tuán)：水團(tuán)： T S分布為一直線(xiàn) 離開(kāi)

6、源區(qū)后一張典型的海水熱鹽分布圖 ( Matthias 1994) Regional Oceanography: an Introduction 22風(fēng)海流風(fēng)海流 科氏力科氏力 運(yùn)動(dòng)向右偏（北半球） Ekman螺旋 當(dāng)風(fēng)吹掠洋面時(shí)，風(fēng)對(duì)海面就施加了一股順風(fēng)向的拖曳力，將造成表層海水流動(dòng)，海水流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生科氏力，因此流向會(huì)偏向風(fēng)向的右側(cè)。上層水流動(dòng)時(shí)又會(huì)拖曳下方流體運(yùn)動(dòng)，而下層流向又再稍偏右。如此一層牽引一層，水流流向由水面向下呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)螺線(xiàn)型的構(gòu)造。海洋上層水流速度的螺線(xiàn)狀構(gòu)造 ( Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science 23風(fēng)海流風(fēng)海流在一個(gè)理想海洋中，風(fēng)生

7、海流理論上應(yīng)有的環(huán)流型態(tài)在一個(gè)理想海洋中，風(fēng)生海流理論上應(yīng)有的環(huán)流型態(tài) (Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science 24風(fēng)海流風(fēng)海流大洋表層環(huán)流系統(tǒng)示意圖大洋表層環(huán)流系統(tǒng)示意圖（Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science, 2th ed. 25( Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science 西向強(qiáng)化及中尺度渦西向強(qiáng)化及中尺度渦NOAA衛(wèi)星得到的灣流流域海面溫度分布圖 26熱鹽環(huán)流熱鹽環(huán)流 深層及底層水深層及底層水 主要源于極區(qū) 南極：南極底層水 北大西洋：北大西洋深層水 混合增密( T

8、hurman, H. V. 1993) Essentials of Oceanography 混合增密混合增密 將兩種不同溫、鹽值但密度相近的海水充分混合后，混合水之溫、鹽值將為二者之平均但密度則會(huì)增大27熱鹽環(huán)流熱鹽環(huán)流 中層水 南極中層水南極中層水 低鹽 北太平洋中層水北太平洋中層水 低鹽 太平洋鹽度斷面圖 地中海水團(tuán)地中海水團(tuán) 高鹽28大洋傳輸帶（Great Ocean Conveyor Belt）29思考題 結(jié)合大氣的三圈環(huán)流理論，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)大洋環(huán)流（風(fēng)海流）以及決定海洋特性（溫、鹽、密）分布的根本原因是什么？ 什么是科氏力？科氏力是怎么產(chǎn)生的？說(shuō)出自己的理解。 參考書(shū)1、物理海洋學(xué)，葉安樂(lè)等，19922、Introduction To Physical Oceanography，Robert H. Stewart，20043、Descriptive Physical Oceanography，PICKARD 4、Regional Oceanography an Introduction， Matthias ，199430科氏力的理解 地面上的物體隨地球旋轉(zhuǎn)，如物體相對(duì)于地面靜止不動(dòng)，