第五章海洋的結(jié)構(gòu)與海水的運(yùn)動(dòng)

1、水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,第五章 海洋的結(jié)構(gòu) 與海水的運(yùn)動(dòng),水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,第一節(jié) 海洋的組成與結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 海水的運(yùn)動(dòng)-波浪 第三節(jié)海水的運(yùn)動(dòng)-潮汐 第四節(jié)海水的運(yùn)動(dòng)-洋流 第五節(jié) 海洋效應(yīng),水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,第一節(jié)海洋的組成與結(jié)構(gòu),一、海洋的組成 二、海洋運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu),水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,一、海洋的組成 由于海水所出的地理位置及其水文特征的不同，從區(qū)域范圍上可分為洋、海、海灣、海峽等，他們共同組成了海洋。,海洋：地球上廣大連續(xù)的咸水水體的總稱。面積3.61億km2,占地表的70.8。調(diào)節(jié)氣候，蘊(yùn)藏豐富的動(dòng)力資源、礦產(chǎn)資源、生物資源、化學(xué)資源和水資源，交通“大道”，認(rèn)識(shí)宇宙、發(fā)

2、展自然科學(xué)的理想試驗(yàn)場。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,1.洋，洋是世界大洋的中心部分和主體部分，它遠(yuǎn)離大陸，深度大，面積廣，不受大陸影響，具有較穩(wěn)定的理化性質(zhì)和獨(dú)立的潮汐系統(tǒng)以及強(qiáng)大洋流系統(tǒng)的水域。,位于大洋邊緣，被大陸、半島或島嶼所分割的具有一定形態(tài)特征的小水域，稱為海、灣和海峽。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2.海 海是靠近大陸，深度淺（2-3km）,面積小，兼受洋、陸影響，具有不穩(wěn)定的理化性質(zhì)，潮汐現(xiàn)象明顯，并有獨(dú)立海流系統(tǒng)的水域。包括地中海和邊緣海，地中海分陸間海和內(nèi)陸海。 陸間海是于介兩個(gè)以上大陸之間，并有海峽與相鄰海洋相連通的水域，一般深度較大，如亞、歐、非大陸之間的地中海；內(nèi)陸海是入大陸

3、內(nèi)部，海洋狀況受大陸影響顯著，海的個(gè)性很強(qiáng)，如黑海、紅海等。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,邊緣海是位于大陸邊緣的水域，一部分以大陸為界，另一部分以島嶼、半島、群島與大洋分開。與大洋的水分交換比較自由。靠近大陸一邊受大陸影響大，水文狀況季節(jié)變化顯著；靠大洋一邊受大洋影響大，水文狀況比較穩(wěn)定。 3.海灣：海灣是海洋伸入大陸的部分，其深度和寬度向大陸方向逐漸減小的水域。海灣中的海水因其與鄰近?；蜓笙嗤?，故海水性質(zhì)與相鄰海洋的性質(zhì)相似。海灣中的最大水文特點(diǎn)是潮差很大，原因是深度和寬度向大陸方向不斷減小。如杭州灣的錢塘江怒潮，潮差一般為68m。北美芬地灣潮差更達(dá)18m之最。,水文學(xué),

4、城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,4.海峽 海峽是連通海洋與海洋之間狹窄的天然通道。其水文特征是水流急，潮速大，上下層或左右兩側(cè)海水理化性質(zhì)不同，流向不同。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,二、海洋運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu),1.海洋形態(tài)結(jié)構(gòu),(1)大陸邊緣,(2)大洋盆地：世界海洋中面積最大的地貌單元。,(3)大洋中脊：洋中脊或中央海嶺的是世界大洋中最宏偉的地貌單元。,(4)海溝：海洋中最深區(qū)域。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2.海水運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu),洋流系統(tǒng)； 潮汐系統(tǒng)； 波浪系統(tǒng)； 混合系統(tǒng)。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,第二

5、節(jié) 波 浪,波浪概述 小振幅波和有限振幅波 風(fēng)浪和涌浪 地震、海嘯與風(fēng)暴潮 近岸波,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,一、波浪概述 1.波浪要素 波浪是寬敞水面的水體運(yùn)動(dòng)，水質(zhì)點(diǎn)周期振動(dòng)引起的水面起伏現(xiàn)象。 波峰、波谷、波頂、波底、波高、波長、波陡周期、波速等等。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2.海洋中波的分類,(1)按波的周期（頻率）分類：表面張力波、短周期重力波、長周期重力波、長周期波和長周期潮波。 (2)按成因分類：風(fēng)浪和涌浪、內(nèi)波、潮汐波和海嘯。 (3)按水深分類：深水波和淺水波。 (4)按波形的傳播性質(zhì)分類：前進(jìn)波（進(jìn)行波）和駐波。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,二、小振幅波和有限振幅波,1.小振幅波動(dòng)

6、（線性波動(dòng)）,小振幅波動(dòng)是只波高遠(yuǎn)小于波長的簡單波動(dòng)。,(1)短波（深水波）,(2)長波（淺水波）,波長很長的波浪,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2.有限振幅波動(dòng),(1)斯托克斯波:,(2)正弦波（擺線波）,(3)孤立波:,(4)橢圓余弦波:,無旋轉(zhuǎn)的、表面呈周期性起伏的波動(dòng).,只有一個(gè)波峰或波谷，而且只出現(xiàn)于淺水水域中.,用橢圓函數(shù)來描述波面的形狀.,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,三、風(fēng)浪和涌浪 1.風(fēng)浪生成和成長理論:風(fēng)浪是在風(fēng)的作用下所產(chǎn)生的波浪。力學(xué)機(jī)理：共振、平流的不穩(wěn)定性。 2.涌浪：當(dāng)風(fēng)開始平息，或波速超過風(fēng)速時(shí)，風(fēng)浪就要離開風(fēng)區(qū)傳到遠(yuǎn)處去，這種波浪稱為涌浪。,四、地震、海嘯與風(fēng)暴潮 1.地

7、震海嘯:由火山爆發(fā)、海底地震引起海底大面積升降,以及沿海地帶山崩和滑坡等造成的巨浪,稱為地震海嘯。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2.風(fēng)暴潮：由臺(tái)風(fēng)、溫帶氣旋、冷鋒的強(qiáng)風(fēng)作用和氣壓驟變等強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)引起的海面異常升降現(xiàn)象，叫風(fēng)暴潮，又稱風(fēng)暴增水或氣象海嘯。,(1)溫帶風(fēng)暴潮：多發(fā)生在春秋季節(jié)，中緯度沿海各地都可以見到。 (2)熱帶風(fēng)暴潮：熱帶風(fēng)暴潮常見于夏秋季節(jié)，總伴有急劇的水位變化。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,五、近岸波1.波浪的繞射：當(dāng)波浪傳入近岸時(shí)，如果受到沙嘴、岬角等的阻擋時(shí)，波浪將從其旁邊繞過、進(jìn)入波影區(qū)，波峰線變形，波高遞減，波浪能量大為減小，故波影區(qū)一般為比較平靜的水域。2.波浪的折射

8、：由于波浪受海底摩擦阻力影響大小不一，使波向發(fā)生轉(zhuǎn)折，最終波峰線基本與海岸線平行；當(dāng)入射波浪不垂直于海岸時(shí)，便可造成水體沿海岸流動(dòng)，形成沿岸流。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,第三節(jié) 潮 汐,一、潮汐及其類型 二、潮汐的成因 三、潮汐的變化 四、潮流,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,我國古代把白天出現(xiàn)的海水漲落稱為“潮”，晚上出現(xiàn)的海水漲落稱為“汐”，合稱“潮汐”。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,一、潮汐及其類型,1、潮汐基本要素 潮汐指海水位周期性漲落的現(xiàn)象. 潮汐要素:高潮或滿潮、低潮或干潮,漲潮、落潮,平潮、停潮,高潮時(shí)、低潮時(shí)，潮差，高潮間隙和低潮間隙，兩者合稱為月潮間隙。,水文學(xué)

9、,城市與環(huán)境學(xué)院,在潮汐漲落過程中，當(dāng)海面上漲到最高位置時(shí)，稱為高潮（high tide)或滿潮；當(dāng)海面下降到最低位置時(shí)，叫做低潮（low tide)或干潮。從低潮到高潮，海面不斷上漲，海水涌向海岸的過程叫漲潮（flood tide)；從高潮到低潮，海面不斷退落的過程叫落潮（ebb tide)。 當(dāng)潮汐達(dá)到高潮或低潮時(shí)，海面在一段時(shí)間內(nèi)既不上升，也不下降，把這種狀態(tài)分別稱為平潮和停潮。平潮的中間時(shí)刻，叫高潮時(shí)；停潮的中間時(shí)刻，稱為低潮時(shí)。相鄰二次高潮時(shí)或低潮時(shí)的時(shí)間間隔，稱為潮期（潮周期）。相鄰高潮與低潮的水位差，叫潮差。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,一、潮汐及其類型,2.潮汐類型 潮汐的漲退現(xiàn)象

10、是因時(shí)因地而異的，但從漲退周期來說，可分為4種類型：半日潮、全日潮、不正規(guī)半日潮、不正規(guī)全日潮。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,1、半日潮：指在一個(gè)太陰日內(nèi)，有兩次高潮和兩次低潮，而且相鄰兩次高潮或低潮的潮位相等，漲潮時(shí)間和落潮時(shí)間也很接近，潮汐周期為半日。 2、全日潮：在一個(gè)月內(nèi)，多數(shù)日子一天有一次高潮和低潮，少數(shù)日子為一日有兩次漲落。 3、不正規(guī)半日潮：指一日內(nèi)雖然有兩次高潮和低潮，但潮位和漲、落時(shí)間有很大差異。 4、不正規(guī)全日潮：在半個(gè)月內(nèi)，較多天數(shù)為不規(guī)則半日潮，但有時(shí)一天里也發(fā)生一次高潮、一次低潮的現(xiàn)象，但全日潮不過7天。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,二、潮汐的成因 海洋潮汐是由月球和太陽的引

11、潮力引起的。作用力有兩個(gè)：吸引力和慣性離心力。 1.引潮力 引力的性質(zhì)、慣性離心力的性質(zhì) 、引潮力的性質(zhì)。 2.平衡潮理論（靜力學(xué)理論） 平衡潮理論系由牛頓1687年首創(chuàng)。 3.潮汐的動(dòng)力理論 拉普拉斯于1775年提出了動(dòng)力理論.,潮汐的成因,順潮,對(duì)潮,內(nèi)因：海洋水體； 外因：天體引潮力。月球引潮力是太陽的2.17倍。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,三、潮汐的變化,1.潮汐周期現(xiàn)象 根據(jù)平衡潮理論，在引潮力作用下，海面呈橢圓球狀，形成潮汐橢球。通常將月球引潮力引起的潮汐叫太陰潮，太陽引潮力引起的潮汐叫太陽潮。由潮汐橢球的概念，解釋幾種潮汐的周期現(xiàn)象。 (1)潮汐的日變:半日周期潮和日周期潮； (2

12、)潮汐的月變:半月周期潮和月周期潮； (3)潮汐的年變和多年變化:年周期潮多年周期潮。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,(1)潮汐的日變 由于地球的自轉(zhuǎn)，同一地點(diǎn)向著月球和太陽與背著月球和太陽各一次，所以一日之內(nèi)將發(fā)生兩次漲潮和落潮，又由于海洋潮汐的主體是太陰潮，所以高潮與低潮相隔時(shí)間為1/4太陰日，即6小時(shí)13分?？梢?，每太陰日內(nèi)發(fā)生兩次高潮和低潮是海洋潮汐的一個(gè)基本周期。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,潮汐的日變：可分為半日周期潮和日周期潮。 半日周期潮：當(dāng)月球赤緯為零時(shí)，即月球在赤道上空，海面任一點(diǎn)都為半日潮（如圖）。潮汐高度從赤道向兩極遞減，并以赤道為對(duì)稱，故稱為赤道潮（或分點(diǎn)潮）。,水文學(xué),城市與

13、環(huán)境學(xué)院,日周期潮：當(dāng)月球赤緯不為零時(shí)，不同緯度的潮型不同：在赤道為半日潮；在赤道至中緯地區(qū)為混合潮；在高緯地區(qū)為全日潮。當(dāng)月球赤緯增大到回歸線附近時(shí)，潮汐周日不等現(xiàn)象最顯著，這時(shí)的潮汐稱為回歸潮（如圖）。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,（2）潮汐的月變 又由于太陽、月球和地球的會(huì)合運(yùn)動(dòng)，在一個(gè)朔望月（29.5306日）內(nèi)，日、月、地三者的相對(duì)位置發(fā)生變化，使得海洋潮汐以朔望月為周期的變化（圖）。在朔日（農(nóng)歷初一、新月、日月合朔）和望日（農(nóng)歷十五、滿月），太陽、月球和地球的中心幾乎在一條直線上太陽引潮力和月球引潮力最大程度地疊加，地球受到的引潮力相當(dāng)于月球引潮力和太陽引潮力之和，形成高潮特高、低潮又

14、特低，潮差最大，故稱大潮。而在上弦（農(nóng)歷初八）和下弦（農(nóng)歷二十三）時(shí)，日、月、地三個(gè)天體的中心幾乎成一直角位置，地球受到的引潮力相當(dāng)于月球引潮力與太陽引潮力之差，合引潮力最小，形成高潮不高、低潮不低，潮差最小，所以稱為小潮。 可見，每朔望月內(nèi)發(fā)生兩次大潮和小潮也是潮汐的基本周期。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,月周期潮：它是由于月球繞地球旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。當(dāng)月球運(yùn)行到近地點(diǎn)時(shí)，所漲的近地潮大，而當(dāng)月球運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，所漲的遠(yuǎn)地潮小。近地潮較遠(yuǎn)地潮約大40。月球繞地球轉(zhuǎn)一因?yàn)橐粋€(gè)月，故一個(gè)月內(nèi)有一大潮和一小潮，故稱月周期潮。,水文學(xué),

15、城市與環(huán)境學(xué)院,（3）潮汐的年變和多年變；可分為年周期潮和多年周期潮。 年周期潮：地球繞太陽轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)時(shí)所漲的近日潮為大潮；而當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)所漲的遠(yuǎn)日潮為小潮。近日潮比遠(yuǎn)日潮大10。地球繞太陽轉(zhuǎn)一周為一年，故形成年周期潮。 多年周期潮：月球的軌道長軸方向上不斷變化，其近地點(diǎn)的變化周期為8.85年，故潮汐有8.85年長周期變化。又由于黃道與白道交點(diǎn)的移動(dòng)周期為1861年，故潮汐也有18.61年的周期變化。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2、地形對(duì)潮汐的影響,以上只考慮天文因素對(duì)潮汐的影響，實(shí)際上潮汐還要受當(dāng)?shù)刈匀坏乩項(xiàng)l件的影響。各地海水對(duì)天體引潮力的反應(yīng)，視海區(qū)形態(tài)而定。 物體失去

16、外力作用后還能自行振動(dòng)，這振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。其振動(dòng)周期稱為自然周期。潮汐是一種受迫振動(dòng)，當(dāng)受迫振動(dòng)周期與海水本身的自然振動(dòng)周期相接近時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生共振，反應(yīng)就強(qiáng)烈，振動(dòng)就特大，否則相反。而海水振動(dòng)的自然周期與海區(qū)形態(tài)和深度有密切關(guān)系，故各海區(qū)對(duì)天體的引潮力反應(yīng)也不同。例如，在雷州半島西側(cè)的北部灣為全日潮，而東側(cè)的湛江港則為半日潮。又例如錢塘江口，由于呈喇叭形，故常出現(xiàn)涌潮。其特點(diǎn)是潮波來勢(shì)迅猛，潮端陡立，水花飛濺，潮流上涌，聲聞數(shù)十里，如萬馬奔騰，排山倒海，異常壯觀。這一奇特景觀也叫怒潮, 潮高可達(dá)6-8米，最大可達(dá)12米，前進(jìn)速度6-7米/秒，吼聲在幾十公里外都可聽見。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院

17、,3、錢塘潮,錢塘潮又稱為海寧潮，指發(fā)生在浙江省海寧縣杭州灣錢塘江口的涌潮。每年夏秋大潮時(shí)，特別是中秋之后農(nóng)歷八月十八日最為顯著，勢(shì)力最為強(qiáng)大。原因： 杭州灣形態(tài)和河底地形：錢塘江河口杭州灣呈典型的巨大喇叭形。杭州灣灣口處寬達(dá)102km，平均水深10m，而澉浦附近河口寬度只有20km，水深僅2m左右。因此，由于深度和寬度向大陸方向不斷減小，潮波從灣口進(jìn)入以后能量高度集中，迫使潮波變形，潮水涌積，潮水猛漲；再加上潮峰傳播速度大于潮谷，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，水花飛濺，來勢(shì)兇猛，聲聞數(shù)十里，如萬馬奔騰，排山倒海之勢(shì)。 天文因素：中秋之后農(nóng)歷十八，日、月、地三天體大致

18、處在同一直線上，日、月引潮力相互疊加，錢塘江潮差極大。 氣象因素：受季風(fēng)影響，錢塘江夏秋水量大，洪水波與潮波相遇，迫使潮水涌積，形成較高的涌墻。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,四、潮 流,潮流是海水在天體引潮力作用下所形成的周期性水平運(yùn)動(dòng)，它和潮汐現(xiàn)象是同時(shí)產(chǎn)生的。隨著漲潮而產(chǎn)生的潮流，稱漲潮流；隨著落潮而產(chǎn)生的潮流，稱落潮流；當(dāng)高潮或低潮時(shí)，各有一段時(shí)間潮流速度非常緩慢，接近于停止?fàn)顟B(tài)，稱為憩流。 潮流的運(yùn)動(dòng)形式，可分為回轉(zhuǎn)流和往復(fù)流。 1.旋轉(zhuǎn)流：凡在江河入海的外海或廣闊的海區(qū)，一般都有旋轉(zhuǎn)式潮流發(fā)生。2.往復(fù)流：一般在海峽、港灣入口或江河?？?，潮流受到海洋寬度的限制，經(jīng)常作直線式的往復(fù)流動(dòng)，稱

19、為往復(fù)流。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,（1）旋轉(zhuǎn)流 在外海和開闊海區(qū)，潮流受地轉(zhuǎn)偏向力作用而成回轉(zhuǎn)流（也叫八卦流）。回轉(zhuǎn)流的方向在北半球?yàn)轫槙r(shí)針方向，在南半球則為逆時(shí)針方向。旋轉(zhuǎn)的次數(shù)取決于潮汐類型，半日周期潮在一個(gè)太陰日內(nèi)測(cè)轉(zhuǎn)兩次；全日潮則回轉(zhuǎn)一次。其流速從最大到最小，再到相反方向的最大，再到最小，不斷往復(fù)旋轉(zhuǎn)流動(dòng),水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,（2）往復(fù)流 在海峽、河口、窄灣內(nèi)，受地形影響，潮流便成了往復(fù)流。其流速從零到最大，再到零，再到相反方向的最大，再到零，這樣不斷循環(huán)。其往復(fù)的次數(shù)也取決于潮汐類型。當(dāng)半日潮時(shí)，一個(gè)太陰日內(nèi)，水流往復(fù)兩次；當(dāng)全日潮時(shí)，一個(gè)太陰日內(nèi)，水流則往復(fù)只有一次。往復(fù)流的

20、最大流速較回轉(zhuǎn)流大，每小時(shí)可達(dá)1822km，而回轉(zhuǎn)流一般每小時(shí)只達(dá)45km。 實(shí)際海洋上的水流，既不是純粹的潮流，也不是純粹的海流，而是兩者合成的結(jié)果。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,第四節(jié) 洋 流,一、洋流的成因及類型 二、大洋環(huán)流系統(tǒng) 三、水團(tuán) 四、中尺度渦 五、厄爾尼諾現(xiàn)象,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,一、洋流的成因及類型 1.洋流及其分類 (1)洋流的概念:洋流即海流，是指海洋中具有相對(duì)穩(wěn)定的流速和流向的海水，從一個(gè)海區(qū)水平地或垂直地向另一海區(qū)大規(guī)模的非周期性的運(yùn)動(dòng)。 (2)洋流的分類:洋流按成因可分為風(fēng)海流、密度流、補(bǔ)償流3類；按本身與周圍海水溫度的差異又可分為暖流和寒流兩類；按其流經(jīng)的地理位

21、置又可分為赤道流、大洋流、極地流及沿岸流等。 (3)作用于洋流的力:作用于洋流的力主要有風(fēng)對(duì)海水的應(yīng)力和海水的壓強(qiáng)梯度力。在這些力的作用下，當(dāng)海水運(yùn)動(dòng)起來后，還產(chǎn)生一系列派生的力，如摩擦力、地轉(zhuǎn)偏向力和離心力等。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2.成因分類,風(fēng)海流：海水在風(fēng)的摩擦力作用下形成的水平運(yùn)動(dòng)。又稱漂流或吹流。風(fēng)力作用于海面，同時(shí)產(chǎn)生波浪運(yùn)動(dòng)和使海水向前運(yùn)動(dòng)的洋流。,?？寺‥kman） 螺旋。風(fēng)海流水體 輸送方向與風(fēng)向成 90夾角。在北半 球偏風(fēng)向的右側(cè)， 而在南半球則偏風(fēng) 向的左側(cè)。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,風(fēng)海流的負(fù)效應(yīng),副熱帶反氣旋型大洋環(huán)流 在中低緯度的熱帶和亞熱帶海區(qū)，形成以副熱

22、帶為中心的反氣旋型大洋環(huán)流。其形成如下： 以北半球?yàn)槔８睙釒Ц邏阂员笔鞘⑿形黠L(fēng)，以南為東北信風(fēng)。由于風(fēng)海流總的海水體積輸送方向偏于風(fēng)向之右90。因此，030間的東北信風(fēng)將厚約100m（假設(shè)風(fēng)海流摩擦深度為100m）的上層海水輸向西北；3060間的西南風(fēng)將海水輸向東南，如圖。這樣兩股水流相向而行，必然在以30N為中心的區(qū)域涌成一個(gè)水堆（水峰）。在水位造成的壓力下，水堆上層（0100m）從中心外溢，在地轉(zhuǎn)偏向力作用和大洋兩側(cè)大陸阻擋下，便會(huì)形成以水堆為中心的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的大洋環(huán)流。南半球情況相類似，只是方向相反，形成逆時(shí)針方向的環(huán)流。由于環(huán)流中心處于亞熱帶，環(huán)流流向與反氣旋型大氣環(huán)流流向一致，

23、所以稱為亞熱帶反氣旋型大洋環(huán)流。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,30N,赤道,水堆（峰）,最終梯度流,水流,西風(fēng),信風(fēng),30N盛行風(fēng)產(chǎn)生大洋高壓區(qū)(副熱帶反氣旋環(huán)流形成示意圖）,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,副極地氣旋型大洋環(huán)流 3060N的西南風(fēng)（盛行西風(fēng)）使上層水流流向東南，6090N的東北風(fēng)（極地東風(fēng)）又使上層水流流向西北，兩股水流相背而行，導(dǎo)致以60N為中心形成一個(gè)低凹。由于大洋兩側(cè)大陸的存在，最終必然圍繞這個(gè)低凹形成反時(shí)針方向流動(dòng)的副極地環(huán)流。與氣旋流向一致，故稱副極地氣旋型大洋環(huán)流。（如圖）,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,低凹,60N,盛行西風(fēng),極地東風(fēng),最終梯度流,水流,60N盛行西風(fēng)產(chǎn)生大洋低壓

24、區(qū)（副極地氣旋型環(huán)流形成示意圖）,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,風(fēng)海流會(huì)造成岸邊的升降流,南半球南美沿岸的升降流,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,密度流,是由于海水密度差異而引起的海流。海水密度分布不均勻而使海區(qū)形成了壓力梯度，海水從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)，所以又稱梯度流。,直布羅陀的表層流與深層流,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,補(bǔ)償流,是由于某種原因使海水從一個(gè)海區(qū)流出，而使另一部分海水流入進(jìn)行補(bǔ)充。補(bǔ)償流可以是水平流動(dòng)，也可以是垂直流（上升流和下降流）。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,二、大洋環(huán)流系統(tǒng),1.世界大洋表層環(huán)流系統(tǒng) 大洋表層環(huán)流與盛行風(fēng)系相適應(yīng)，所形成的格局具有以下特點(diǎn)： (1)以南

25、北回歸高壓帶為中心形成反氣旋型大洋環(huán)流； (2)以北半球中高緯海上低壓區(qū)為中心形成氣旋型大洋環(huán)流；,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,(3)南半球中高緯海區(qū)沒有氣旋型大洋環(huán)流，而被西風(fēng)漂流所代替； (4)在南極大陸形成繞極環(huán)流； (5)北印度洋形成季風(fēng)環(huán)流區(qū)。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2）世界大洋表層反氣旋型大洋環(huán)流,分布在南北緯50之間，并在赤道兩側(cè)成非對(duì)稱出現(xiàn)(原因是熱赤道處在北半球)。 在東南信風(fēng)和東北信風(fēng)的西向風(fēng)應(yīng)力作用下，形成了南、北赤道洋流（又稱信風(fēng)漂流）。其基本特點(diǎn)：從東向西流動(dòng)，橫貫大洋，寬度約2000公里，厚度約200米，表面流速為2050厘米/秒，靠近赤道一側(cè)達(dá)50100厘米/秒，個(gè)

26、別海區(qū)可達(dá)160200厘米/秒；由于熱赤道偏北，所以信風(fēng)漂流也偏北（但印度洋除外），因此赤道洋流并不與赤道對(duì)稱。它對(duì)南北半球水量交換起著重要作用，特別是大西洋，南大西洋的水可穿過赤道達(dá)北緯10以北，并與北大西洋水相混合。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,赤道洋流到達(dá)大洋西岸遇大陸后，一部分海水由于信風(fēng)切應(yīng)力南北向分速分布不均和補(bǔ)償作用而折回，便形成了逆赤道流和赤道潛流。逆赤道流與赤道無風(fēng)帶位置相一致，其基本特征是：從西向東流動(dòng)，一般流速為4060厘米/秒，最大流速可達(dá)150厘米/秒，為高溫低鹽海水。赤道潛流位于赤道海面以下，流動(dòng)于南緯2到北緯2之間，軸心位于赤道海面下100米處，軸心最大流速約1005

27、00厘米/秒。在赤道洋流和赤道潛流海區(qū)，表層水以下都存在著溫度和鹽度的躍層。這兩支洋流都是暖流性質(zhì)。 赤道洋流遇大陸后，另一部分海水向南北分流，在北太平洋形成黑潮；在南太平洋形成東澳大利亞洋流；在北大西洋形成灣流；在南大西洋形成巴西洋流；在南印度洋形成莫桑比克洋流。這些洋流都具有高溫、高鹽、水色高、透明度大的特點(diǎn)。其中最著名的暖流有黑潮和灣流。這兩支洋流西向“強(qiáng)化”明顯，流勢(shì)強(qiáng)大。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,黑潮起源于呂宋島以東海區(qū)，其水源一部分來自北赤道流，一部分來自北太平洋西部亞熱帶海水，流經(jīng)我國臺(tái)灣一帶，東到日本以東與北太平洋西風(fēng)漂流相接。其主要特點(diǎn)是：在臺(tái)灣以東黑潮寬度約150海里（27

28、7.8公里），平均流幅不到100海里（185.2公里），強(qiáng)流帶靠近大陸一側(cè)，表現(xiàn)出洋流西向強(qiáng)化的特點(diǎn)，隨水深的增加流軸偏右，其平均厚度約400米左右，最大厚度可達(dá)1000多米，在主軸右側(cè)有巨大旋渦，黑潮流路如蛇形，在多年內(nèi)有很大變化；黑潮流速，在我國臺(tái)灣以東為5080厘米/秒，到琉球以西增到100130厘米/秒，琉球東北表層流速增至150200厘米/秒，流速垂直分布隨水深的增加而呈指數(shù)律減小，到600700米深處尚有50100厘米/秒較強(qiáng)流速，到1000米深處還有2050厘米/秒的流速，有人認(rèn)為大約到20003000米深處才沒有明顯的流動(dòng)。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,北大西洋灣流勢(shì)力也非常強(qiáng)大，

29、表層水流量達(dá)100106米3/秒，相當(dāng)于全球河川徑流總量20倍以上。 黑潮、東澳大利亞洋流、灣流、巴西洋流、莫桑比克洋流，受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，到西風(fēng)帶則轉(zhuǎn)變?yōu)槲黠L(fēng)漂流。西風(fēng)漂流與寒流之間，形成一洋流輻聚帶，叫做海洋極鋒帶。極鋒帶兩側(cè)海水性質(zhì)不同，冷而重的海水潛入暖而輕的海水之下，并向低緯流去。南半球因三大洋面積彼此相連，風(fēng)力強(qiáng)度常達(dá)8級(jí)以上，所以西風(fēng)漂流得到了充分的發(fā)展，從南緯30一直擴(kuò)展到南緯60左右，表層水層厚度可達(dá)3000米，平均速度為1020厘米/秒，流量2億米3/秒。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,西風(fēng)漂流遇大陸后分成南北兩支，向高緯流去的一支成為暖流（北半球）；向低緯流去的一支成為寒流，

30、并以補(bǔ)償流的性質(zhì)匯入南北赤道流。這樣就形成了大洋中的反氣旋型環(huán)流系統(tǒng)。屬于這類寒流的有：北太平洋的加利福尼亞寒流，南太平洋的秘魯寒流；北大西洋的加那利寒流，南大西洋的本格拉寒流；南印度洋的西澳大利亞寒流等。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,3）世界大洋表層氣旋型大洋環(huán)流,氣旋型大洋環(huán)流分布在北緯4570之間。在大洋東側(cè)，為從西風(fēng)漂流分出來的暖流，屬于這類洋流有：北太平洋阿拉斯加暖流和北大西洋暖流。其表層水一般厚度為100150米。 在大洋西側(cè)為從高緯向中緯流動(dòng)的寒流，它是極地東北風(fēng)作用下形成的。屬于這類寒流有：北太平洋的親潮和北大西洋的東格陵蘭寒流。其水層厚度可達(dá)150米，其水文特征是低溫、低鹽、密度

31、大、含氧量多。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,4）南極繞極環(huán)流,南極繞極環(huán)流是世界大洋中唯一環(huán)繞地球一周的表層大洋環(huán)流。它具有許多獨(dú)特性質(zhì)，因此有人把它稱為“南極洋”、“南極海”。依水溫變化規(guī)律不同，南極洋可分為兩個(gè)海區(qū)：一是從南極大陸到南極輻聚線間的海區(qū)，稱為南極海區(qū)，其表層水溫較低；二是從南極輻聚線到亞熱帶輻聚線間的海區(qū)，稱為亞南極海區(qū)。 南極表層水形成于高緯海區(qū)，在極地東風(fēng)作用下，形成一個(gè)獨(dú)特的繞極西向環(huán)流；但是大部分南極海中仍然以西風(fēng)漂流為主。南極繞極環(huán)流的特點(diǎn)是低溫、低鹽，冬季大部分水溫在冰點(diǎn)左右，鹽度34.0-34.510-3。南極繞極環(huán)流流量相當(dāng)于世界大洋中最強(qiáng)大的灣流和黑潮的總和，但

32、流速僅為其1/10。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,5）北印度洋季風(fēng)漂流,三大洋中唯有北印度洋特殊，在冬、夏季風(fēng)作用下形成季風(fēng)漂流。冬季，北印度洋盛行東北季風(fēng)，形成東北季風(fēng)漂流；夏季，北印度洋盛行西南季風(fēng)，形成西南季風(fēng)漂流 。 大致從10S以北的印度洋都屬于季風(fēng)區(qū)； “夏順東，冬逆西”； “暖流”；,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2.世界大洋深層環(huán)流系統(tǒng) 在大洋深層環(huán)流系的垂直結(jié)構(gòu)中，可分出暖冷兩種環(huán)流系統(tǒng)和五個(gè)基本水層(表層100200m 、次層300400m 、中層8001000m 、深層40005000m和底層)。 世界大洋環(huán)流體系由表層（包括次表層水

33、）環(huán)流、中層環(huán)流、深層環(huán)流和底層環(huán)流所組成。表層環(huán)流系統(tǒng)主要是風(fēng)成環(huán)流。中層水、深層水和底層水均為熱鹽環(huán)流。表層水、次層水、中層水、深層水和底層水在其運(yùn)動(dòng)過程中，進(jìn)行著全球性的大量交換與循環(huán)，這構(gòu)成了世界大洋中統(tǒng)一的環(huán)流體系。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,大西洋水下結(jié)構(gòu) 太平洋水下結(jié)構(gòu) 印度洋水構(gòu)。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,3、洋流對(duì)地理環(huán)境的影響,洋流規(guī)模巨大，是促成不同海區(qū)之間大規(guī)模水量、熱量和鹽分交換的主要因素，它不僅深刻影響海洋水文、海洋生物、海洋化學(xué)以及海洋沉積，而且還影響大陸沿岸的氣候和人類的海上活動(dòng)。 （1）洋流對(duì)氣候的影響 1）洋流在高、低緯之間的熱量輸送中占據(jù)十分重要地位，縮小了

34、極地與赤道的溫差。 一方面，洋流將低緯盈余的熱量輸向高緯，補(bǔ)充了高緯虧損的熱量，從而實(shí)現(xiàn)全球海洋熱量平衡。 另一方面，洋流又同大氣環(huán)流一道共同完成由低緯向高緯的熱量輸送任務(wù)。 假如地球上沒有洋流，地球上的赤道和熱帶地區(qū)將比現(xiàn)在炎熱得多，高緯和兩極地區(qū)則比現(xiàn)在寒冷得多，溫帶的寒暑變化也將激烈得令人難以忍受。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,2）洋流對(duì)其流經(jīng)的海區(qū)和沿岸地帶的氣候具有重要影響。 洋流作為下墊面條件，不僅能增高或降低氣溫、延長或縮短暖季或寒季的持續(xù)時(shí)間，而且影響降水量的增減，尤其對(duì)大陸東、西岸的氣候具有重要影響。 一般地暖流具有增溫、增濕作用，寒流具有降溫減濕作用。 如冬季，亞歐大陸西岸氣溫

35、明顯高于東岸，主要原因就在于歐亞大陸西岸受北大西洋暖流和東岸受千島寒流影響的結(jié)果。 又如，非洲和澳大利亞熱帶大陸西岸的沙漠逼近海岸，與寒流的減濕作用有關(guān)。,水文學(xué),城市與環(huán)境學(xué)院,（2）洋流是影響海水理化性質(zhì)的重要因素,同緯地帶，暖流流經(jīng)的海區(qū)，鹽度和溫度偏高；寒流流經(jīng)的海區(qū)，鹽度和溫度偏低；寒暖流交匯處，水溫、鹽度的水平梯度大。從而破壞了水溫和鹽度的緯度地帶性規(guī)律。 （3）洋流對(duì)海洋污染的影響 每年河流將大量的污染物質(zhì)帶入海洋。一方面，洋流將這些污染物從一個(gè)海區(qū)帶到另一個(gè)海區(qū)，不斷地稀釋擴(kuò)散，加快凈化速度；另一方面，洋流又使污染范圍擴(kuò)大，沿岸受影響的居民和生物增多。 （4）洋流對(duì)航海事業(yè)的影響 熟悉洋流流向有利于選擇航線。 順洋流航行能節(jié)約時(shí)間、縮短周期、節(jié)約燃料等。,水文學(xué),