廈門大學(xué)海洋科學(xué)導(dǎo)論ppt課件

1、假設(shè)假設(shè)定常，定常，=const，海區(qū)寬闊；海區(qū)寬闊；Kz=const，程度，程度壓強(qiáng)梯度力為壓強(qiáng)梯度力為0+邊境條件邊境條件恒定風(fēng)，只沿恒定風(fēng)，只沿y軸方向吹軸方向吹h,深海風(fēng)海流1sin20zyKV sin0127.00WV)sin( 20zazzKaeVV北半球指向風(fēng)向閱歷公式W為風(fēng)速W V02隨z 指數(shù)衰減，流向(45+az)右偏北3 VD=0.043V0流向與表層流向相反sinzKaDsin3 .4WD 閱歷公式W Dh有限,淺海風(fēng)海流1表層流向仍偏向風(fēng)向的右方(北)，水深越小，右偏的角度就越小2Vz隨z 而減小，流向仍向右偏(北)A右方45 ,南半球左方45 風(fēng)海流B 深海劃分的規(guī)

2、范：h/D2sin3 .4WD 計(jì)算時(shí)應(yīng)先判別即使海區(qū)的水深h固定，也隨風(fēng)速的大小可作淺海處置，也可作深海處置C 海水體積運(yùn)輸風(fēng)海流的副效應(yīng)在岸邊構(gòu)成堆積或流失，從而構(gòu)成上升、下降流、傾斜流20DVMx 深海：風(fēng)向右方度北，南半球相反淺海：風(fēng)向右方，但小于度北風(fēng)向左方，小于度南半球Southern HemisphereCharacters of the upwelling1 夏季高雄水位比汕頭高0.2m，高雄與汕頭之間的間隔為360km，=23，求地轉(zhuǎn)流流速并作圖以箭號表示流向。smtggv/096. 0 103602 . 023sin107.329.8 sin235-解：2 設(shè)臺灣以東24N

3、海區(qū)有三個(gè)觀測站如以下圖，AB相距20km，BC相距20km，根據(jù)實(shí)測的溫鹽算得各站各深度處海水的當(dāng)場比體積(s,t,p)如下表。知2000m深處的等壓面是零面，求(1)B站海面比A站海面高多少？(2)1500m深處的地轉(zhuǎn)流流速？(3) 100m深處的地轉(zhuǎn)流流速？(4)50m深處的地轉(zhuǎn)流流速? (5)表層的流速。各個(gè)流向分別用箭號表示于圖中 表 當(dāng)場比體積(m3/kg)ABC0MPa0.5MPa1MPa2MPa5MPa10MPa15MPa20MPa計(jì)算步驟：(1)劃分計(jì)算的層次(2)假設(shè)一個(gè)適當(dāng)?shù)牧忝?3)求出hP-PN(三步近似)(4)求Vp(5)作圖解：)(9108900 101050)9

4、735097330(50)9733097330(100)9732297328(300)9731797323(500)9731097319(500)9730297308(500)9729897298(g1 )(144871200cmgpgHiAiiBiBAMPa(1)(2)01500000sin20)(120152015112015處地轉(zhuǎn)流流速為mvHLHgvpgHBCBCMPaBAMPaBAiAiiBiBAMPa3 .61/96. 0/46. 024sin103 . 721020105400sin2/84. 024sin103 . 721020109900sin2105400 1010100)

5、9732897330(300)9732397327(500)9731997324(500)9730897311(500)9729897298(g1 )(1109900 1010100)9732297328(300)9731797323(500)9731097319(500)9730297308(500)9729897298(g1 )(11111153420115342011448512014485120122CBMPaBAMPaCBMPaBAMPaMPaCBCBMPaCBMPaBABAMPaBAMPaiBiiCiCBMPaiAiiBiBAMPavvarctgsmvvVsmggLHgvsmggL

6、HgvgpgHgpgH(3)ABCv1MPaBAv1MPaCBv1MPa(4) 50m的流速與100m的流速是一樣的(5)5 .58/87. 0/46. 0/75. 0000000022CBMPaBAMPaCBMPaBAMPaMPaCBMPaBAMPavvarctgsmvvVsmvsmvABCv0MPaBAv0MPaCBv0MPa地面上的風(fēng)帶90N60N30N0N30S90S60S極地高壓中緯低壓副熱帶高壓赤道低壓副熱帶高壓中緯低壓極地高壓fp極地東風(fēng)帶(東北)西南風(fēng)東北信風(fēng)東南信風(fēng)西北風(fēng)極地東風(fēng)帶(東南)1.赤道無風(fēng)帶2. 信風(fēng)帶3. 盛行西風(fēng)帶4. 極地東風(fēng)帶fpfpfpfpfpGyres

7、 flow clockwise in the northern hemisphere and counterclockwise in the southern hemisphere. 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)。摘自Stowe, K. (2019) Exploring Ocean Science, 2th ed.。 一大洋環(huán)流的成因一大洋環(huán)流的成因(Cause of Circulation) (1). 西向強(qiáng)化實(shí)際(Western Intensification Theory)： In the North Atlantic and North Pacific the cur

8、rents flowing on the western side of each ocean tend to be much stronger and narrower in cross section than the currents on the eastern side. 科氏參量隨緯度變化。(2). Stommel 實(shí)際： 1948,風(fēng)應(yīng)力、鉛直湍切應(yīng)力及科氏力等的平衡關(guān)系。 將大洋視為等深矩形風(fēng)應(yīng)力隨緯度變化。1、風(fēng)生大洋環(huán)流、風(fēng)生大洋環(huán)流(Wind Driven Circulation )三種科氏參量情況下的解結(jié)果：(3). Munk實(shí)際： 1950,思索均質(zhì)大洋邊境側(cè)向摩擦力

9、 作用，將北太平洋為三角形，得到與實(shí)測海流類似的結(jié)果。大洋環(huán)流的一種模型(Munk,1950) 由溫、鹽變化引起的環(huán)流。 相對而言，在大洋中下層占主導(dǎo)位置。大洋主溫躍層穩(wěn)定性： 低緯海區(qū)有凈的熱輸入，闡明深層有冷水上升，有效阻止熱量從外表向下分散。使躍層深度堅(jiān)持穩(wěn)定。世界大洋的表層環(huán)流(二).大洋上層環(huán)流的分布(Distribution of Sea Surface Circulation) a.太平洋、大西洋 繞副熱帶高壓順時(shí)針方向繞中緯低壓逆時(shí)針方向北半球：2個(gè)南半球：1個(gè)繞副熱帶高壓逆時(shí)針方向兩大洋北半球的西邊境流都非常強(qiáng)大，而南半球那么較弱b.印度洋南部環(huán)流特征與南太、南大西洋環(huán)流型類

10、似，北部為季風(fēng)型環(huán)流，冬夏半年環(huán)流方向相反c.南半球高緯海區(qū)，與西風(fēng)帶相對應(yīng)為強(qiáng)大的自西向東的繞極流，而在接近南極大陸尚存在一支自東向西的繞極風(fēng)生流cyclonal circulation Anticyclone circulation Anticyclone circulation 3. Characters of Series of Surface Circulation 大洋表層環(huán)流各流系的特征3.1 Equatorial current (赤道流系)3.2 West boundary current (西邊境流)3.3 West wind drift (西風(fēng)漂流)3.4 East bo

11、undary current (東邊境流)3.5 Polar circulation(極地環(huán)流) 3.6 Subtropical convergent zone(副熱帶輻聚區(qū))4. Undersurface circulation (大洋表層以下的環(huán)流) 3.1 Equatorial current (赤道流系赤道流系) 南、北赤道流(South/North equatorial current) 赤道逆流(Equatorial counter current) 赤道潛流(Equatorial latent current)探求赤道潛流的奧妙探求赤道潛流的奧妙3.2 West boundary

12、 current (西邊境流西邊境流) 1. 大洋西側(cè)沿大陸坡從低緯向高緯的強(qiáng)流。包括太大洋西側(cè)沿大陸坡從低緯向高緯的強(qiáng)流。包括太平洋黑潮平洋黑潮(Kuroshio Current)和東澳流和東澳流(East Australia Current)，大西洋灣流，大西洋灣流(Gulf Stream)和巴和巴西流西流(Brazil Current)，印度洋莫桑比克流。是反氣旋，印度洋莫桑比克流。是反氣旋環(huán)流一部分，赤道流的延續(xù)。與近岸水相比，具有高環(huán)流一部分，赤道流的延續(xù)。與近岸水相比，具有高溫、溫、 高鹽、高水色和透明度大等特征。北強(qiáng)南高鹽、高水色和透明度大等特征。北強(qiáng)南弱。弱。 This ima

13、ge is part of the Poupard version of the Franklin-Folger Gulf Stream Chart printed Maritime Observations (1786). The Gulf Stream is the black/grey region along what is now the U.S. East coast.This is a sea surface temperature image from the AVHRR showing an average of all of the data for the year of

14、 2019. The red-orange streak of 28 C to 30 C water shows the Gulf Stream.This is a sea surface temperature image from the AVHRR showing an average of all of the data for the month of July 2019. 2. 灣流(Gulf Stream) 西邊界流在沿海洋西岸陸棚北上時(shí)往往會發(fā)生蛇行現(xiàn)象(Meandering)，當(dāng)蛇行蜿蜒擺盪的振幅過大時(shí)，往往便會將西方邊界流近岸一側(cè)的冷水捲入外海側(cè)的暖水域中，或是暖水突入近岸

15、之冷水域中，因此分別構(gòu)成反鐘向旋轉(zhuǎn)的冷水環(huán)(Cold Ring) 或是順鐘向旋轉(zhuǎn)的暖水環(huán)(Warm Ring)，也有人將水環(huán)稱為渦旋(Eddy)。 佛羅里達(dá)流與安的列斯流集合處視為起點(diǎn)。北上經(jīng)1200km，到哈特拉斯角，又離岸向東，直到45W附近的格陵蘭灘以南，行程2500km。然后轉(zhuǎn)向東北，橫越大西洋北大西洋流。灣流在海面寬度100150km，表層最大流速2.5m/s，最大流速偏在流軸左方，沿途流量不斷增大，影響深度可達(dá)海底。 沿著灣流流軸上具有許多蛇行狀的蜿蜒構(gòu)造，這些構(gòu)造在跨越流軸方向上之?dāng)[盪振幅愈往北越大 擺盪振幅過大時(shí)便會產(chǎn)生水環(huán)或是渦旋。 灣流方向左側(cè)為高密冷水，右側(cè)低密暖水，程度

16、溫度梯度高達(dá)10C/20km。等密線傾斜滲達(dá)2000m以下。絕大部分達(dá)海底。有彎曲景象，流軸彎曲足夠大，與主流分 離，在南側(cè)構(gòu)成氣旋式冷渦，在北側(cè)那么構(gòu)成反氣旋式暖渦。空間特征尺度為數(shù)百千米，有時(shí)存在幾年，沿灣流相反方向挪動。 3. Kuroshio Current (黑潮黑潮) 菲律賓群島東側(cè)北上，主流從臺灣東側(cè)經(jīng)臺灣和與菲律賓群島東側(cè)北上，主流從臺灣東側(cè)經(jīng)臺灣和與那國島之間水道進(jìn)入東海，沿陸坡向東北方向流動。到那國島之間水道進(jìn)入東海，沿陸坡向東北方向流動。到九州西南方一部分向北層對馬暖流，經(jīng)對馬海峽進(jìn)入日九州西南方一部分向北層對馬暖流，經(jīng)對馬海峽進(jìn)入日本海。在此之前也有一部分進(jìn)入黃海稱黃海

17、暖流，具有本海。在此之前也有一部分進(jìn)入黃海稱黃海暖流，具有風(fēng)生補(bǔ)償流特征。黑潮主干經(jīng)吐噶喇海峽進(jìn)入太平洋，風(fēng)生補(bǔ)償流特征。黑潮主干經(jīng)吐噶喇海峽進(jìn)入太平洋，沿日本列島流向東北。在沿日本列島流向東北。在35N附近分兩支：主干轉(zhuǎn)向附近分兩支：主干轉(zhuǎn)向東流直到東流直到160E，稱黑潮延續(xù)體，一支在，稱黑潮延續(xù)體，一支在40N附近與親附近與親潮潮(Oyashio Current)集合轉(zhuǎn)向東流匯于黑潮延續(xù)體，集合轉(zhuǎn)向東流匯于黑潮延續(xù)體，橫過太平洋。橫過太平洋。3.3 West wind drift (西風(fēng)漂流西風(fēng)漂流)Oyashio CurrentCanary Current1. 北太平洋漂流(North Pacific drift)2. 北大西洋漂流(North Atlantic drift)3. 南極繞極流(Antarctic Circumpolar Current)l 在西風(fēng)漂流區(qū)內(nèi)存在明顯的溫度經(jīng)線方向梯度大洋極鋒l 寒暖流交匯區(qū)為著名的漁場，如北海道漁場黑潮和親潮、紐芬蘭漁場灣流和拉布拉多寒流3.4 East boundary current (東邊境流東邊境流) 太平洋的加利福尼亞流太平洋的加利福尼亞流(Calif