第8章 大洋结构与深层环流
世界大洋环流与水团分布
世界大洋海流和水团分布世界大洋上层主要水平环流总特征世界大洋上层环流的总特征可以用风生环流理论加以解释。
太平洋与大西洋的环流型有相似之处：在南北半球都存在一个与副热带高压对应的巨大反气旋式大环流(北半球为顺时针方向，南半球为逆时针方向)；在它们之间为赤道逆流；两大洋北半球的西边界流(在大西洋称为湾流，在太平洋称为黑潮)都非常强大，而南半球的西边界流(巴西海流与东澳海流)则较弱；北太平洋与北大西洋沿洋盆西侧都有来自北方的寒流；在主涡旋北部有一小型气旋式环流。
赤道流系与两半球信风带对应的分别为西向的南赤道流与北赤道流，亦称信风流。
这是两支比较稳定的由信风引起的风生漂流，它们都是南北半球巨大气旋式环流的一个组成部分。
在南北信风流之间与赤道无风带相对应是一支向东运动的赤道逆流，流幅约300～500km。
由于赤道无风带的平均位置在3°～10°N之间，因此南北赤道流也与赤道不对称。
夏季(8月)，北赤道流约在10°N与20°～25°N之间，南赤道流约在3°N与20°S之间。
冬季则稍偏南。
赤道流自东向西逐渐加强。
在洋盆边缘不论赤道逆流或信风流都变得更为复杂。
赤道流是一支高温、高盐、高水色及透明度大为特征的流系。
湾流和人们通常把由北赤道流和南赤道流跨过赤道的部分组成的、沿南美北岸的流动称为圭亚那流和小安的列斯流，经尤卡坦海峡进入墨西哥湾以后称为佛罗里达流，佛罗里达流经佛罗里达海峡进入大西洋后与安的列斯流汇合处视为湾流的起点。
此后它沿北美陆坡北上，约经1200km，到哈特拉斯角(35°N附近)又离岸向东，直到45°W附近的格兰德滩以南，海流都保持在比较狭窄的水带内，行程约2500km，此段称为湾流(也有人认为湾流起点为哈特拉斯角)。
然后转向东北，横越大西洋，称为北大西洋流。
佛罗里达流、湾流和北大西洋流合称为湾流流系湾流方向的左侧是高密的冷海水，右侧为低密而温暖的海水，其水平温度梯度高达10℃/20km。
《大洋环流》课件
大洋环流的形成原因
1 热力驱动原因
区域温度的差异引起水的 密度变化，产生大气对大 洋水体的加热或冷却，从 而引发大洋环流。
2 风力驱动原因
地球表面地形和气压变化 改变了风的方向和速度， 形成了一些区域性的、周 期性或暂时性的洋流。
3 密度驱动原因
溶质、温度、盐度等因素 经过调节造成水的密度变 化，导致大洋环流形成。
大洋环流
在地球几乎70%的表面上，有着广阔的海洋，大洋环流是其中的一个重要组成 部分。人类利用大洋环流进行了丰富的海洋文化建设、物资经济管理、海洋 环保投入等海洋科技研究和大气环流研究。
《大洋环流》PPT课件
大洋环流是地球上重要的水循环系统之一，通过气候、风、地球自转等多种 因素的作用，影响着我们所生活的世界。
地球大洋环流分类
表面大洋环流
由气候、地球自转和风力作用形成，负责在热带和 亚热带的海域之间循环。
深层大洋环流
海水深度达到3000米以下的地球内部环流，与表面 大气和海洋运动形成独立循环系统。
大洋环流的观测和研究方法
浮标观测技术
通过浮标的轨迹及其温、盐度数据来研究探险对象的运动特征，航海器和浮标之间能够时刻 保持联络。
卫星遥感技术
利用卫星遥感技术获取目标海域的海水表面温度、盐度等多种信息，研究对象的运动规律， 并结合气象数据分析气候变化。
计算机模拟方法
通过计算机建立复杂的海洋环流模型，进行数值模拟和预测，可模拟和探索各种气候、天气 及海洋相关的科学问题。
大洋环流对气候的影响
1
大气环流的形成和变化
2
大气环流与大洋环流密切相关，大洋环
流与海洋转运和气候变化有关。
3
全球热量输送
大洋环流作为水-气交换的重要载体，将 能量有效输送到全球各地，制约着气候 变化的趋势。
世界大洋环流和水团分布
黑潮
黑潮与湾流相似，黑潮是北太平洋的一支西边界。在洋盆西侧，北赤道流的一支向南汇入赤道逆流，一支沿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的水道进入东海，沿陆坡向东北方向流动。到九洲西南方又有一部分向北称为对马暖流，经对马海峡进入日本海。在进入对马海峡之前，在济州岛南部，也有一部分进入黄海，称为黄海暖流，它具有风生补偿流的特征。
黑潮主干经吐噶喇海峡，进入太平洋，然后沿日本列岛流向东北，在35°N附近分为两支：主干转向东流直到160°E，称为黑潮延续体；一支在40°N附近与来自高纬的亲潮汇合一起转向东流汇于黑潮延续体，一起横过太平洋流，它是北太平洋赤道流的延续，因此仍存在着北赤道流的水文特征。
西风漂流
与南北半球盛行西风带相对应的是自西向东的强盛的西风漂流，即北太平洋流、北大西洋流和南半球的南极绕极流，它们也分别是南北半球反气旋式大环流的组成部分。其界限是：向极一侧以极地冰区为界，向赤道一侧到副热带辐聚区为止。其共同特点是：在西风漂流区内存在着明显的温度经线方向梯度，这一梯度明显的区域称为大洋极锋。极锋两侧的水文和气候状况具有明显差异。
赤道流自东向西逐渐加强。在洋盆边缘不论赤道逆流或信风流都变得更为复杂。
赤道流是一支高温、高盐、高水色及透明度大为特征的流系。
湾流和
人们通常把由北赤道流和南赤道流跨过赤道的部分组成的、沿南美北岸的流动称为圭亚那流和小安的列斯流，经尤卡坦海峡进入墨西哥湾以后称为佛罗里达流，佛罗里达流经佛罗里达海峡进入大西洋后与安的列斯流汇合处视为湾流的起点。此后它沿北美陆坡北上，约经1200km，到哈特拉斯角(35°N附近)又离岸向东，直到45°W附近的格兰德滩以南，海流都保持在比较狭窄的水带内，行程约2500km，此段称为湾流(也有人认为湾流起点为哈特拉斯角)。然后转向东北，横越大西洋，称为北大西洋流。佛罗里达流、湾流和北大西洋流合称为湾流流系 Nhomakorabea极地环流
世界大洋环流和水团分布
赤道流是一支高温、高盐、高水色及透明度大为特征的流系。
湾流和
人们通常把由北赤道流和南赤道流跨过赤道的部分组成的、沿南美北岸的流动称为圭亚那流和小安的列斯流，经尤卡坦海峡进入墨西哥湾以后称为佛罗里达流，佛罗里达流经佛罗里达海峡进入大西洋后与安的列斯流汇合处视为湾流的起点。此后它沿北美陆坡北上，约经1200km，到哈特拉斯角(35°N附近)又离岸向东，直到45°W附近的格兰德滩以南，海流都保持在比较狭窄的水带内，行程约2500km，此段称为湾流(也有人认为湾流起点为哈特拉斯角)。然后转向东北，横越大西洋，称为北大西洋流。佛罗里达流、湾流和北大西洋流合称为湾流流系
世界大洋上层的铅直向环流
总特征
在世界大洋表层的这些环流之间，特别是在赤道海区，由于海水运输有南北分量，导致了海水的辐聚下沉或辐散上升运动。在赤道上，西向的南赤道流，在赤道两侧分别向南与向北辐散，导致海水上升；在南赤道流与赤道逆流之间(3°～4°N)，由于海水辐聚而导致下沉；在赤道逆流与北赤道流之间(10°N)又形成了海水的辐散上升。由于连续性的原因，上述上升或下沉的海水在一定的深度上便形成了经向的次级小环流。它们分布在25°N～20°S之间，所处深度较浅，仅变动于50～100m之间。正是由于这些次级小型环流的存在，使得赤道海区表层的热量和淡水盈余向高纬方向输送，部分调节了热盐的分布状况，使其得以相对稳定。
4.深层水
北大西洋上部但在表层以下深度上是它的源地，因此贫氧是其主要特性。其深度约在2000～4000m的范围内。
5.底层水
源于极地海区，具有最大的密度。
北大西洋流湾流到达格兰德滩以南转向东北，横越大西洋，称为北大西洋流。
北太平洋流 它是黑潮延续体的延续，在北美沿岸附近分为两支。
海洋学 第7-8章
中国近海海流
中国的海流（左冬右夏）
第八章 海洋潮汐
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 潮汐的成因 潮汐的要素和类型 中国近海潮汐类型 潮汐的各种周期 潮流 潮汐的查对和推算
电磁海流计
海流计
第一节 海流的概念和表示方法
二、海流的表示方法 为了在地图上描绘出海流，通常有两种方法。 1.流线图。在海图上实际位置用箭头表示方 向，箭身粗细（或标值）表示流速。表示一 小段时间某海区海流情况。 2.海流频率图。以某一观测点为中心绘制放 射状箭头，箭身长表示海流的频率，粗细表 示流速，同时要有流速频率比例尺。此图可 表示某海区长时间流向的变化情况。
引潮力示意图
引潮力示意图
杭州的高低潮
第一节 潮汐的成因
三、太阳日和太阴日 中天：天体在天球上自东向西运行经过观测 点正上方和正下方的时刻，在正上叫上中天 ，正下叫下中天。太阳连续两次通过头顶的 时间间隔叫太阳日，其平均值称为平太阳日 ，为24小时，它是地球自转361°的时间。自 转1°耗时约4分钟，因为地球每天公转1°。 月亮连续两次通过头顶的时间间隔叫太阴日 ，平均是24小时48分钟。
2.附港：附属于主港的较小的港口称附港。 潮时差：附港与主港高潮或低潮潮时之差，+ 表示附港在后。 潮差比：附港与主港潮差的比值。 改正值：附港与主港潮高基准面之差，+表示 附港基准面更低。 附港高（低）潮时=主港高（低）潮时+潮时差 附港潮高=主港潮高×潮差比+改正值
第八章 水域生物群落
二、根据底栖生物与底质关系划分的生态类群
1、底表生活型
• 固着生物：海绵动物、苔藓动物 • 附着生物：贻贝、扇贝、珠母贝 • 匍匐动物：大部分腹足类软体动物、海星类、海胆类 • 污损生物（fouling organisms）过去也称周丛生物、固
着生物或附着生物。藤壶、牡蛎、贻贝等 。
2、底内生活型 • 管栖动物：沙蚕生活在“U”形革质管内 • 埋栖动物：双壳类软体动物 • 钻蚀生物：
桡足类 Ceratonotus steiningeri
• 虽然这种羽毛状的新桡足 类动物种类在2010年10月3 日才对外宣布，但科学家 早在2006年就在非洲西部 的大西洋海面以下3英里(约 合5公里)处发现了它们的踪 影。当海洋生物普查项目 科学家还在大西洋东南部 和太平洋中部发现这种学 名为Ceratonotus steiningeri的桡足类动物 后，他们对分布如此广泛 的物种在如此长的时间内 未被发现而感到十分惊讶。 这种桡足类动物身长只有 百分之一英寸(约合0.5毫 米)，这或许是科学家未能 找到它们的原因之一。
• 微微型浮游植物占总生物量的90%，摄食浮游植物 的消费者主要是微小鞭毛虫、腰鞭毛虫和纤毛虫。
• 赤道带的东部与西部的生产力有差别，大洋东部存 在边界上升流，西部形成“暖池”（warm pool） ， 在温跃层上方又形成盐跃层。
二、温带（亚极区）海洋
（一）北半球
• 处于大洋气旋型辐散环流区，表层海水从环流中心向外扩 散，将深层水引向表层，补充真光层的营养盐。
的外貌。
• 根据浮游植物形成的生物生产力的能力，大陆架和上涌水 带是最为重要的。
• 大陆架以外的开阔海域完全由远洋的和底栖的有机体组成。 • 随深度的增加，生物的密度减小，尽管深部水域黑暗、寒
大洋环流模式图
大洋环流模式图1．洋流的分布名称副热带大洋环流副极地大洋环流分布海区中低纬度副热带海区北半球中高纬度海区环流方向北半球：顺时针南半球：逆时针北半球：逆时针组成环流的洋流性质大陆东岸或大洋西岸：暖流大陆东岸或大洋西岸：寒流大陆东岸或大洋西岸：寒流大陆西岸或大洋东岸：暖流太平洋北太平洋南太平洋——大西北大西洋洋南大西洋——印度洋北印度洋——南印度洋——2.北印度洋海区冬、夏季环流系统在北印度洋海区，由于受季风影响，洋流流向具有明显的季节变化。
(1)冬季，盛行东北风，季风洋流向西流，环流系统由季风洋流、索马里暖流和赤道逆流组成，呈逆时针方向流动。
(见下图甲)(2)夏季，盛行西南风，季风洋流向东流，此时索马里暖流和赤道逆流消失，索马里沿岸受上升流的影响，形成与冬季流向相反的索马里寒流，整个环流系统由季风洋流、索马里寒流和南赤道暖流组成，呈顺时针方向流动。
(见图乙)洋流的判定方法1．判定洋流所处的半球(1)依据等温线的数值变化规律，确定洋流所处的半球。
等温线数值自南向北递减，则位于北半球(图1)；反之则位于南半球。
(2)依据纬度和环流方向组合图，确定洋流所处的半球。
如图2是以副极地(纬度60°)为中心逆时针的大洋环流，则该大洋环流位于北半球中高纬度海区；图3是以副热带(纬度30°)为中心顺时针的大洋环流，则该大洋环流位于北半球中低纬度海区；同理，图4大洋环流位于南半球中低纬度海区。
2.判定洋流流向洋流位于海水等温线弯曲度最大处，并与等温线垂直，洋流流向与等温线凸出方向一致(图1中的洋流M和N)。
3.判定洋流性质(1)由水温高处流向水温低处的洋流为暖流(图1中的洋流M)；反之则为寒流(图1中的洋流N)。
(2)通过判定洋流所处的半球，在北半球，自南向北的洋流为暖流，反之则为寒流；南半球情况相反。
(3)通过纬线的度数变化规律，由较低纬度流向较高纬度的洋流一般为暖流，反之则为寒流。
4．判定洋流名称(1)利用等温线图或纬度—环流方向组合图，判定洋流名称程序如下：判定洋流所处的南北半球；判定洋流所处的纬度带；判定洋流所在的大洋以及洋流所处大洋环流的位置，最终确定洋流的具体名称。
大洋环流系统
大洋表层环流系统 大洋深层环流系统
大洋表层环流系统：
大气与海洋之间的相互作用： 大气在海洋上获得能量而产生运动； 大气运动又驱动着海水； 这样多次的动量，能量和物质交换就制约着大 气环流和大洋环流。 海面上的气压场和大气环流决定着大洋表层环 流系统。
大洋表层环流模式：
大洋表层环流与盛行风系相适应。 格局特点：（总体规律）
赤道洋流遇大陆后，另一部分海水向南北分流， 在北太平洋形成黑潮（日本暖流）；在南太平 洋形成东澳大利亚洋流；在北大西洋形成湾流 （墨西哥湾暖流）；在南大西洋形成巴西洋流； 在南印度洋形成莫桑比克洋流
共同特点：高温、高盐、水色高、透明度大
其中最著名的是黑潮和湾流 黑潮：
水源：北赤道流；北太平洋西部亚热带海水；
北印度洋季风漂流： （冬逆夏顺）
夏季，由于南半球的东南信风随太阳直射点的北 移而越过赤道，受地转偏向力的影响形成西南季 风，北印度洋的表层海水在西南季风的作用下向 东流，呈顺时针方向； 冬季，主要是由于北半球的东北信风随太阳直射 点的南移，控制北印度洋地区，在东北信风的作 用下，北印度洋海水向西流，呈逆时针方向
中层水 冷水环流系统 深层水 底层水
暖水环流系统：
范围：南北纬40°~50°之间，从海洋表面到 600~800米深 水文特征：垂直涡动、对流较发达；温度、盐度具 有时间变化；受气候影响明显；水温较高； 冷水环流系统： 分布：大洋深处。从两极大洋表面一致伸展 到大洋底部 水文特征：垂直紊动不发达，洋流主要作缓 慢的水平流动;由于他源于高纬海区，所以低 温、盐度小，成为冷水环流；
流经地：我国台湾一带，东到日本以东与北太平洋西风 漂流相接 主要特点：
流幅：台湾以东黑潮大约宽度约150海里，强流带靠近大
洋流
• 南极表层水形成于高纬 海区，在极地东风作用 下，形成一个独特的绕 极西向环流（内圈—— 逆时针）；
• 南极绕极环流的特点：低温、低盐， 冬季大部分水温在冰点左右，盐度 • 但是大部分南极海中仍 -3。 34.0--34.5 × 10 然以西风漂流为主（外
圈——顺时针）。
• 南极绕极环流流量相当于世界大洋中 最强大的湾流和黑潮的总和，但流速 仅为其1/10。
• 黑潮、东澳大利亚洋流、湾流、巴西洋流、莫桑比克 洋流，受地转偏向力的影响，到西风带则转变为西风 漂流。
• 南半球因三大洋面积彼此相连，风力强度常达8级以 上，所以西风漂流得到了充分的发展，从南纬30° 一直扩展到南纬60°左右，表层水层厚度可达3000 米，平均速度为10—20厘米/秒，流量2亿米3/秒。
• 洋流的性质主要取决于它所处的地理环境和 在水层中的位置，常用温度、盐度、密度来 表示。
• 其中，最主要的是温度、盐度两种水文特征： 如：高温高盐 低温高盐
2、洋流的分类
1、按成因分类：
①风海流：在风力作用下形成的； ②密度流：由于海水密度分布不均匀引起的，当摩擦 力可以忽略不计时，密度流又称地转流或梯度流；
次层水：到300—400米深度 （个别海区达500—600米）。 中层水：到800—1000米深度 （个别1500米）。不受季节性 变化影响，通常环流速度随深 度增加而减小。
3、深层水的环流
• 中层水以下，到4000—5000米深为深层水，其形 深层水特征 ： 成主要是热盐环流； 中低纬区水温为1.5—3.0℃，盐度为34.6— •① 环流形态与以上三层水有显著不同，成为独立的 35.0×10-3，密度较小； 环流系统； 高纬区水温低，盐度小，密度大； •② 据计算和观测表明，深层水的运动在整个大洋范 ③ 南北极附近海区，2000米以下水温为-0.01— 围内不是均匀扩展的，倾向于汇集在大洋盆地的 西部。 1.0℃，盐度小于35.0×10-3，密度大。
大洋环流及水团结构汇总
主要受季风(monsoon)控制。11月至翌年3月盛行东北季风，5—9 月盛行西南季风。
4. 赤道逆流 (Equatorial counter current)
对应赤道无风带，平均位置在3°N—10°N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。
2. 赤道流系特征(Characters of equatorial current)
主要100—300m的上层，平均流速0.25—0.75m/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。
大洋表层环流各流系的特征 (Characters of Series of Surface Circulation)
运动方程：牛顿第二定律
速度V是时空的函数，即V=V(x,y,z,t) 实质微商：
连续方程:质量守恒定律在流体中的应用。
地转流(Geostrophic Flow) 科氏力：
水平压强梯度力与科氏力平衡，海水流动才能稳 定
地转流(Geostrophic Flow)
一、均匀海洋中地转流(Geostrophic flow of homogenized ocean) 1、地转流(geostrophic flow)定义：压强梯度力水平分力与科氏力达到平
外压场引起的等压面倾斜则直达海底。)
地转流(Geostrophic Flow)
二、二层海洋中地转流 (Geostrophic flow of two-layered-ocean) １）等压面倾斜与等密面倾斜方向相反，若上层流速小于下层流速，倾
水循环知识：水循环中的大洋深处水体的形成和循环
水循环知识：水循环中的大洋深处水体的形成和循环水循环是地球上水资源不断循环利用的过程，其中大洋深处水体的形成和循环是水循环中非常重要的一部分。
大洋深处水体的形成和循环经历了漫长的过程，包括深层水的形成、深层水的运动和大洋深处水体的循环。
本文将对大洋深处水体的形成和循环进行详细的分析。
一、深层水的形成大洋深处水体主要由深层水组成，深层水是指大洋底部或者深海的水体。
深层水的形成主要有两个来源：一是冰川融化产生的淡水，二是大洋表层水通过风、地球自转和潮汐等作用下沉到深层形成的深层水。
1.冰川融化产生的淡水冰川是地球上储存大量淡水的区域，当冰川融化时，产生的淡水会流入大洋，淡水比海水轻，所以淡水会在海水表面上形成一层薄薄的淡水层。
这些淡水会逐渐下沉到大洋深处，形成深层水。
2.大洋表层水的下沉大洋表层水在大洋中的运动受到地球自转、风和潮汐的影响，会有部分表层水下沉到深海中。
这种下沉的水可以形成深层水，特别是在极地地区，由于冰的融化，会有大量的淡水和表层水下沉到深层区域。
以上两种情况下，深层水的形成都是由于水的密度差异引起的，淡水比海水轻，所以淡水会上浮，海水比淡水重，所以会下沉到深处。
这样就形成了大洋深处水体的一个重要成分-深层水。
二、深层水的运动深层水的形成后会在大洋中进行运动，深层水的运动对水循环有着非常重要的影响。
1.大洋深层水的运动大洋深层水的运动主要受到海底地形的影响，海底地形复杂，有的地方有海底山脉，有的地方有海底峡谷，这些地形对深层水的流动产生了很大的影响。
海底山脉和峡谷可以引起深层水的涌升和下沉，海底山脉会使得深层水上升，而海底峡谷会使得深层水下沉。
此外，大洋深处水体的运动还受到大洋表层水的影响，大洋表层水的运动在一定程度上也会影响深层水的运动。
2.大洋深层水的温盐分布大洋深处水体中的深层水的温度和盐度分布对大洋深处水体的循环产生了非常大的影响。
通常深层水温度较低，盐度较高，而且大洋深处水体不同区域的深层水的温度和盐度也有着巨大的差异。
第八章大洋环流
第八章大洋环流
(ocean current)
引子：大洋环流与全球能量传输 8.1 表层大洋环流 8.2 深层大洋环流 8.3 海洋—大气相互作用
岸线摩擦获得正相对涡度，使涡旋增强。
（三）表层洋流的作用
1.对热能进行纬向重新分配：将暖水向极 地方向输送，而将冷水向赤道方向输送。
2.暖洋流和冷洋流形成不同的气候：北欧 南部和加拿大东北部。
3.加那利寒流、本格拉寒流、加利福尼亚 寒流和秘鲁寒流等是大陆西岸沙漠气候的 成因之一。
8.2 深层大洋环流
8.1 表层大洋环流
（一）表层洋流的运动
太阳辐射对大气和海洋加热部位的不同； 大气和海洋垂向运动趋势的不同； 大气和海洋比热的不同，由于海洋温度的变化
缓慢，而使得广大海域内的海水温度和密度的 差异很小。 结论：大气和海水运动驱动力的不同，全球风场 是产生表层大洋环流的主要驱动力。
（1）风海流的定义(Wind-drift currents)
f 2sin
相对涡度：流体相对于地球运动具有的涡度， 北半球反时针旋转的海流具有正涡度，顺时针旋 转的海流具有负涡度（箭头的长度代表相对流 速）。
（3）大洋涡旋不对称性机理
涡旋周围产生负的相对涡度；
东部边界海流从北向南运动，行星涡度减小， 岸线摩擦获得正相对涡度，使涡旋减弱；
▪ 西部边界海流从南向北运动，行星涡度增大，
（2）大洋的分层
混合层：低密度带，出现在大洋表层60～ 100m的范围内，占海洋体积2%； 功能：光合作用带
大洋环流
4、大西洋洋流 湾流 湾流长约3000多公里， 宽约120公里; 表层水温约25℃; 流量约为全世界河流总量 的120倍;
5、印度洋洋流 北印度洋季风漂流 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。
6、南极绕极环流 绕极环流的特点是低温、低盐，冬季大部分水 温在冰点左右，流量相当于世界大洋中最强大的湾 流和黑潮的总和，但流速仅为其1/10。
2、作用于洋流的力 风对海水的应力：风对海面的摩擦力 海水的梯度力：处于压缩状态下的流体，能产生 向外膨胀的力 地转偏向力 摩擦力：当海水作相对运动时，流速不同的海水 之间就会发生动量交换，表现为内切应力的摩擦力
二、世界大洋表层环流系统 大气与海洋之间相互作用、相互影响，大气在 海洋上获得能量而产生运动，大气运动又驱动着海 水，海面上的气压场和大气环流决定着大洋表层环 流系统。 1、大洋表层环流特点 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：
副热带环流 分布在南北纬50°之间，并在赤道两侧成非对称 出现。洋流都具有高温、高盐、水色高、透明度大 的特点。 西风漂流 副极地环流
3、太平洋洋流
黑潮 起源于菲律宾吕宋岛以东海区，流经台湾一带， 东到日本以东与北太平洋西风漂流相接。
特点： 在台湾以东黑潮宽度约277.8公里 平均厚度约400米，最大厚度可达1000多米 强流带靠近大陆一侧，在主轴右侧有巨大旋涡， 流路如蛇形； 流速在台湾以东为50—80cm/s，到琉球以西增 到100—130cm/s; 流量相当全世界河流总流量的20倍。
以南北回归高压带为中心形成反气旋型大洋环流； 以北半球中高纬海上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。
大洋环流重点
大洋环流1、描述世界海洋大致的风场和环流场特征。
（1）风场：赤道为赤道无风带，从低纬向高纬北半球依次为东北信风带、副热带无风带、中纬盛行西风带、副极地风暴带、极地东风带，南半球依次为东南信风带、副热带无风带、中纬盛行西风带、副极地风暴带、极地东风带。
从南北半球来看，以赤道为中心的风场北半球形成顺时针结构，南半球形成逆时针结构；以副极地为中心的风场北半球形成逆时针结构，南半球形成顺时针结构。
这决定了上层海洋的环流分布。
（2）环流场：上层海洋的环流分布受风场驱动，也受陆地边界等其他因素的影响。
分布规律为：中低纬海区：以副热带为中心的大洋环流，北顺南逆。
北半球中高纬度海区：逆时针环流。
南极大陆外围：西风漂流（陆地影响）。
北印度洋海区：季风洋流，夏顺冬逆。
太平洋的地形：宽广的海盆，众多海脊岛屿赤道流系：北赤道流、北赤道逆流、南赤道流、南赤道逆流、赤道潜流赤道潜流：主要与南太平洋的水有关⏹西太平洋：核心在200米左右⏹东太平洋：核心在50米左右北赤道流和南赤道流⏹都是典型的风生环流，都在风最强的季节里最强，北赤道流量大于南赤道流，北赤道逆流是南北赤道流的分界线，太平洋流南北不对称，南赤道流越过赤道。
北太平洋环流系统：副热带逆流、黑潮、黑潮延续体、北太平洋流、加利福尼亚流、亲潮黑潮及延伸体⏹世界上最强的西边界流之一⏹流速可以达到2m/s，流量大约100SV⏹高温高盐北太平洋海流⏹流速慢，流幅宽⏹受风场影响较大⏹流动变化较小加利福尼亚寒流⏹流速慢，流幅宽⏹变化大，瞬时观测中较难发现⏹形成低温低盐舌⏹加利福尼亚寒流对应的上升流，一般东边界的寒流附近都存在显著的上升流南太平洋环流系统：南赤道流、东澳大利亚海流、西风漂流、秘魯海流东澳大利亚海流⏹相对黑潮和湾流弱⏹流量大约15SV⏹在南纬34度左右离开澳大利亚西风漂流（南极绕极流）⏹流速快，流幅宽⏹环绕整个南大洋⏹整个全球海洋环流的能量主要集中于此秘鲁海流⏹ 世界著名的上升流区，生产力最强的海区 ⏹ ENSO 现象最显著的区域大西洋的地形：大洋中脊的存在 狭长的形状 大西洋平均的风场• 风场的辐合带同样在北半球，低纬和极地附近大致是东风带，而在中纬是西风带 • 大西洋南半球风场南北分量较强，原因是大西洋东西较窄 大西洋的基本环流：赤道流系和南北海盆的副热带环流与太平洋类似 北大西洋流系：北赤道流、湾流、亚述尔海流、加纳利海流湾流：世界上流量最大的西边界流，流速超过2m/s ，高温高盐水，对美洲和欧洲的气候意义重大南大西洋流系：南赤道流、巴西海流、南大西洋流、本格拉海流巴西海流：西边界流，流速较强，流量小于黑潮和湾流 印度洋风场：冬季盛行东北季风，夏季盛行西南季风在冬、夏季风作用下形成季风环流。
大洋环流总结
Sverdrup关系仅在大洋Ekman层以下，且不是海底和大洋边界时成立。Sverdrup平衡要求在海底、海表W=0,且海底和海表无起伏，海底应力忽略，较脆弱，Sverdrup理论只能回答大洋内区的流场分布，无法解决西边界流问题。
七、西向强化
忽略海底地形、海面起伏和海底的垂直速度，在Ekman层以下的地转层内方程变为：
斜压海洋：斜压海洋：等密度面和等压力面不平行▽ρ×▽P≠0。
热成风关系：涡度方程中如果运动达到定常状态，同时外力作用和相对涡度可以
忽略（大尺度运动），简化后，
热成风关系构建了垂直流速的变化和水平密度（温度）变化
之间的关系，是大洋中非常重要的流速和密度（温度）的关系式。
热成风关系的应用：a、根据大洋内部的垂向密度分布利用热成风推断北赤道流和逆流的方向，西边界流和东边界流的方向。
1、Stommal西向强化理论
假定底摩擦最重要，忽略其他项，只保留Beta项：，得出β效应是造成西向强化的主要原因。
2、Munk西向强化理论
假定侧摩擦最重要，忽略其他项，只保留Beta项：
Munk解不仅可以得到西边界流，还可以解出回流区。
3、惯性西边界层理论
假定惯性项也就是非线性项重要：，物理上更切合实际。
对垂直积分得： 即 ，由此得：只要w0> 0，内区的径向流动就是向极地的，质量守恒要求存在一个深层反向的西边界流。
2、缺陷是忽略了对热盐环流影响很大的地形作用，在AABW（南极底层水）深度处并不明显，而且内区流并不是径向流占优，相反是纬向流很大。
十、Stommel双盒模式（纯热力学）
1、设计了一个由两条管子连接的由两个盒子组成的简单模式，温度和盐度是由松弛条件驱动的，流率q由两容器间的密度差决定，由温盐守恒定律可得：
大洋环流系统
4.底层水的环流
地层水位于深层水之下，遍布于大洋海底之上。 地层水来源于南极大陆和北冰洋附近。
世界大洋环流体系由表层（包括次表层水）环流、 中层环流、深层环流和底层环流所组成。表层环流系 统主要是风成环流。中层水、深层水和底层水均为热 盐环流。表层水、次层水、中层水、深层水和底层水 在其运动过程中，进行着全球性的大量交换与循环， 这构成了世界大洋中统一的环流体系。
表层水、次层水和中间水的共同特点是：从海洋表面到 1000米深，都明显地存在着反气旋型环流，就是由地转偏向力 所决定的。
3.深层水的环流
中层水以下，到4000-5000米深为深层水，其形成 主要是热盐环流。环流形态与以上三层水有显著不同， 成为独立的环流系统。 深层水特征:中低纬度水温为1.5-3.0℃，盐度为 0.0346-0.035，密度较小；高纬区水温低，盐度小， 密度大；南北极附近海区，2000米以下水温为-0.011.0℃，盐度小于0.035，密度大。
海洋极锋带
黑潮、东澳大利亚暖流、湾流、巴西暖流、莫桑 比克暖流，受地转偏向力的影响，到西风带则转变为 西风漂流。西风漂流与寒流之间，形成海洋极锋带。 极锋带两侧海水性质不同，冷而重的海水潜入暖而轻 的海水之下，并向低纬流去。南半球因三大洋面积彼 此相连，风力强度常达8级以上，所以西风漂流得到 了充分的发展。
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。
逆赤道流和赤道替流
赤道洋流遇到大陆后，一部分海水由于信风切应力南北向分 速分布不均和补偿作用而折回，形成逆赤道流和赤道替流。其基 本特征： 1）逆赤道流：与赤道无风带位置相一致，从西向东流动，流速约 为40-60厘米/秒，最大可达150厘米/秒，为高温低盐海水。 2）赤道替流：位于赤道海面以下，流动于南北纬2°之间，轴心位 于赤道海面下100米出，轴心最大流速约100-500厘米/秒。
6个环流圈的名称
6个环流圈的名称1. 大洋环流圈大洋环流圈是指全球大洋中的水流循环系统。
它是由全球大洋中的风力、地球自转、海底地形和水的密度差异等因素所驱动的。
大洋环流圈可以分为两个主要部分：表层环流和深层环流。
表层环流是指大洋表层水流的运动。
它受到风力的影响，形成了一系列的洋流，如北大西洋洋流、南大洋洋流等。
这些洋流在全球范围内形成了闭合的环流圈，将热量和盐分从赤道地区输送到极地地区，起到调节气候的作用。
深层环流是指大洋深层水流的运动。
它主要受到水的密度差异和地球自转的影响。
深层环流在全球大洋中形成了一个巨大的环流圈，将富含营养物质的深层水从极地地区输送到赤道地区，促进海洋生态系统的生物多样性和生产力。
大洋环流圈对全球气候、海洋生态系统和人类社会都具有重要影响。
它可以调节全球气候的分布，影响海洋生态系统的结构和功能，对渔业、航运和海洋资源开发具有重要意义。
2. 大气环流圈大气环流圈是指地球大气中的空气流动系统。
它是由太阳辐射的不均匀加热、地球自转、地形和地球的自转等因素所驱动的。
大气环流圈可以分为纬向环流和经向环流。
纬向环流是指大气在纬度方向上的运动。
在赤道附近，由于太阳辐射强烈，空气升温，形成热带低压带，空气上升形成对流，形成赤道低压带。
高空的空气由于冷却下沉，形成副热带高压带。
在中纬度地区，由于地球自转和地形的影响，形成了西风带和副极地低压带。
在极地地区，由于太阳辐射较弱，形成极地高压带。
经向环流是指大气在经度方向上的运动。
由于地球自转和地形的影响，大气形成了一系列的高压带和低压带，如副热带高压带、副极地低压带等。
大气环流圈对全球气候和天气的形成和变化起着重要的作用。
它可以影响全球气候的分布，形成季风、风暴和气候带等气候现象，对农业、水资源和人类社会产生重要影响。
3. 水循环圈水循环圈是指地球上水的循环过程。
它是由太阳辐射的热量驱动的，包括蒸发、降水、融化和蒸发等过程。
水循环圈的过程包括以下几个步骤：首先，太阳辐射照射到地球表面，使得水体蒸发成水蒸气；其次，水蒸气上升到高空，冷却凝结成云；然后，云聚集成降水，包括雨、雪、露、霜等形式；最后，降水通过地表径流、地下水和融化等方式回到海洋、湖泊、河流等水体中。
《大洋环流》PPT课件
北顺南逆 东寒西暖
〔3〕南半球高纬度海区： 西风漂流〔向东流〕 南极环流〔向西流〕
洋流分布规律
(1) 中低纬海区：以 __副__热__带___为中心， 北顺___ 南_逆___ ，大洋东_寒___ 西_暖___。
(2) 中高纬海区：以 _副__极___地___为中心， 北半球：逆___时针，大洋东_暖___ 西_寒___； 南半球：西___风__漂__流__和___南__极___环__流。
暖流
200C 150C 100C
南半球 暖流
由等温线可判：
1、半球 北半球 (1月) 2、季节
3、海陆 4、洋流
北半球(7月)
探索 暖流的水温一定比寒流高吗？
阿拉 斯 加
流暖
3、按成因分类
风海流：受盛行风影响形成 密度流：受海水盐度影响形成
补偿流
由于风或密度差异使海区 海水流出后，相邻海区的
海水来补充形成的
漂流瓶 思考:漂流瓶经过哪些洋流?
2、世界洋流分布规律
例1：读上图，完成： (1)在图中的两幅海水等温线图中，虚线表示洋流，以 下表达中，不正确的选项是 A.①是暖流，位于北半球 B.②是暖流，位于南半球 C.①②均向北流动 D.①位于大陆东岸，②位于大陆西岸
2、世界洋流分布规律
例1：读上图，完成：
密度流
补偿流
密度流
直布罗陀海峡两侧海水盐度剖面及海水流向
海洋水体运动的主要动力是什么？运动方向 受哪些因素的影响？
二、洋流的形成
1、盛行风是海洋水体运动的主要动力。
在盛行风的吹拂下，海水向前漂流。
2、陆地形状和地转偏向力会影响洋流方向
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本章要点：
1. 理解海洋在全球热量平衡收支中的作用
2. 掌握全球大洋温度、盐度以及密度的时空变化特征，以及由它们所决定的大洋层化结构，并能据此解释全球大洋深层环流
3. 了解通过何种手段能够简便地测量大洋深层温度、盐度
判断题
1. 海水蒸发或者结冰都会导致盐度上升
2. 海水几乎是不可压的，所以海水密度与深度无关
3. 太平洋的层状结构被研究的最充分
4. 热带没有四季变化
5. 海洋学家观测海水密度可以精确到小数点后5位
6. 在中纬度，太阳光的直射角随季节变化明显
7. 陆地的热容量要小于海洋
8. 中层海洋海水的盐度是由全球蒸发-降水分布决定的
9. 温度与盐度的不同组合可以导致一个相同的密度
10. 全球大洋的混合层可以扩展到表层以下500米的距离
11. 海水密度随深度增加是一种不稳定结构
12. 海表面风或海水辐聚会导致上升流
13. 上升流和下降流是一个非常缓慢的过程
14. 北大西洋底层水是全球海水中密度最大的
15. 地中海的海水从1000米深度处溢流至大西洋
16. 印度洋的海水混合混匀
17. 南极洲底层水是一个水团
选择题
1. 海表处吸收的热量通过向下传送
A. 风
B. 波浪
C. 海流
D. 下降流
E. 以上全部
2. 大洋的层状结构是因为
A. 海表吸收的热量更多
B. 海表蒸发和降水
C. 表层海水受风的作用而运动
D. 以上都有
E. B和C
3. 海洋上混合层大约有米厚
A. 50
B. 100
C. 500
D. 800
E. 1,000
4. 海洋中温度迅速变化的那一层称作
A. 温跃层
B. 盐跃层
C. 密跃层
5. 渗透压会
A. 随着温度的增加而增加
B. 驱动盐水穿过半透膜流入淡水
C. 驱动淡水穿过半透膜流入咸水
D. A和B正确
E. 以上都不正确
6. 赤道中层海洋水温年际变化范围约为℃
A. 1-5
B. 0-2
C. 3-6
D. 2-4
E. 6-8
7. 海洋中密度迅速变化的那一层称作
A. 温跃层
B. 盐跃层
C. 密跃层
8. 海盆中密度较高的海水
A. 自南极洲沿着海床向北流动
B. 生成于威德尔海
C. 其流动是全球热盐环流的一部分
D. A和C正确
E. 以上都正确
9. 在开阔大洋中
A. 相较于盐度，温度对密度的影响更重要
B. 相较于温度，盐度对密度的影响更重要
C. 相较于压强，盐度对密度的影响更重要
D. A和C都正确
E. B和C都正确
10. 如果海水的密度随深度增加而增大，海水
A. 混合均匀
B. 稳定
C. 辐聚
D. 不稳定
E. 中性
11. 上升流和下降流的流速约为
A. 0.5-1.0 m/day
B. 0.3-2.5 m/s
C. 0.1-1.5 m/day
D. 1-4 m/s
E. 2-6 m/day
12. 某一层海水的厚度和扩展范围取决于
A. 形成于哪一个维度
B. 自表层以何种速率下沉
C. 下沉区域的面积
D. B和C正确
E．以上都正确
13. 热带夏季海表面温度约为℃
A. 25-30
B. 10-15
C. 5-20
D. 40-45
E. 50-60
14. 北大西洋1000米处的海水来自于
A. Sargasso海
B. 红海
C. 湾流
D. 地中海
E. 黑海
15. 在某个范围内只具有一种温度和盐度的海水称作
A. lens
B. chaetognath
C. 水团
D. 水柱
E. 水体
16. 上升流将从底层带到表层
A. 营养盐
B. 腐败的物质
C. 锰结核
D. 深层沉积物
E. A和B
17. 为了保持地球的热平衡，地球必须
A. 从太阳获得能量
B. 向太空释放能量
C. 在内部产生能量
D. 吸收和释放同等数量的能量
E. 以上都不正确
18. 如果我们只考虑一小块面积的海洋，
A. 吸收的能量会被释放入太空
B. 蒸发会失去能量
C. 能量可以被输送入或者输送出这个区域
D. 给大气加热或者降温
E. 以上都正确
19. 温跃层的深度范围为
A. 500-2500 m
B. 100-1000 m
C. 300-1500 m
D. 0-2000 m
E. 以上都不正确
20. 一个CTD能够观测
A. 电导率
B. 深度
C. 温度
D. 以上都能
E. 以上都不能
TRUE - FALSE
1.T
2.F
3.T
4.F
5.T
6.T
7.T
8.T
9.T 10.T 11.F 12.F 13.F 14.T 15.F 16.T 17.F 18.F 19.T 20.T
MULTIPLE CHOICE
1.e
2.d
3.b
4.a
5.c
6.b
7.b
8.e
9.d 10.b 11.c 12.d 13.a 14.d 15.c 16.e 17.d 18.e 19.b 20.d。