第七章 海洋环流-1——【海洋学 赵栋梁版】
海洋学：第七章 大洋环流
45 az
• 其中：
a 2 sin
Kz
V0
y 2Kz sin
： 二、受力分析与调整过程
surface
摩擦力与科氏力平衡
100-200 meters depth
： 三、空间结构
V0eaz 45 az
• 表层流速最大，流向偏于 风向的右方45度；
• 随深度增加，流速逐渐减 小，流向逐渐右偏；
界流等； • 按运动方向：上升流，下降流； • 按海流温度与周围海水温度差异分:寒流，
暖流等
大洋表层环流
California Current
Gulf Stream
回顾：大洋边界流的温度特性
二、影响和引起海水运动的力
牛顿第二定律
Mass Acceleration Force
dv F
dt
• 引起海水运动的力： 重力，压强梯度力，风应力，引潮力，火
三、海水动力学方程
• 运动方程：牛顿二定律
F
ma
m
dV dt
• 速度V是时间和空间的函数，即V=V(x,y,z,t) • 实质微商：
dV V V dx V dy V dz V u V v V w V
dt t x dt y dt z dt t x y z
三、海水动力学方程
垂直尺度：几十到几百米 三维流动，水平显著，垂直方向相当微弱。
(为什么呢？) 有些海流沿垂直方向流动：上升流、下降流
潮流是不是海流呢？
海流的单位： 海流是矢量.
流速大小，单位为m/s； 流流向量：单为位：“S去v向er”dr，up地(S理V)=方10位6 角m3/表s 示，向流速北* 流 记为0，向东90。（风来流去）
2、压强梯度力：
《海洋地理学》第七讲 海洋环流
重力
3 地转流
三、地转流场与密度场、质量场之间的关系
海洋中的密度变化是连续的，因此，由于海水密度分布不 均匀产生斜压场引起的地转流场的变化也应当是连续的。 当海水上层流速大于下层流速时，我们顺流而立，则在北 半球密度小的海水在右侧，密度大的海水在左侧，等压面 自左下向右上倾斜。在南半球则相反。
可以根据大洋上层等温面（线）或等盐面（线）的倾斜方 向定性推断地转流的方向。
3 地转流
四、地转流的动力计算方法
借助于海洋调查中的温度、盐度和深度（压力）资料，根 据海水状态方程，首先计算海水的密度或比容，进而计算 等压面之间的位势差，再进行地转流的计算。
海兰－汉森公式
适应于内压场引起的地转流。 海底为流速参考零面。
北半球，西风漂流是日本暖流和墨西哥湾暖流的延续，分别称为北 大西洋暖流和北太平洋暖流。由于这两股暖流的海水是从大洋西部的低 纬度流来的，故属暖流性质。 南半球，各大洋的西风漂流连在一起，形成了全球性环流，其性质 属寒流，原因是： 1、南半球的西风漂流是环绕南极大陆流动的，而南极大陆是一个 冰雪覆盖的大陆，气温极低，影响周围水域的温度 2、南极大陆延伸出来的冰舌，进入海面后形成了漂浮的冰山，这 些浮冰融化时吸收大量的热能，从而使海水的温度降低 3、南极大陆的强劲而干冷的极地东风也加剧了海水的降温
4、《真腊风土记》(元)记载：① 自温州开船，西南行，历闽、广 海外诸州港口，过七洲洋，经交 趾洋到占城。又自占城顺风可半 月到真腊；②真腊四时常如五六 月天，不识霜雪，半年有雨，半 年绝无；③信教者削发穿黄，偏 袒右肩，其下系黄布裙，跣足。 据此并结合图1，回答下题。
4 风海流
三、风海流的体积运输
海洋科学导论教案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
第一节 潮汐的成因
在天体引潮力的作用下，海面周期性的 升降称为潮汐。我国古代将白天的海面升 降叫作“潮”，夜间的叫做“汐”。潮汐 现象发生在海面，本质上是一种天文现象 。先介绍一点有关的天文知识。 一、天球和天球坐标 天球就是以地球为中心，半径为无限大的 的球体，即整个宇宙。 地球赤道在天球上的投影称为天球赤道。
第六节 潮汐的查对和推算
例如已知乙港为甲港的附港，潮时差22分钟，潮差比 0.95，改正值20厘米。
甲港(主港）
日 高 期 潮时 时分 1 0006 1259 潮高 潮时 厘米 时分 241 262 0634 1902 潮高 厘米 30 44 2 1 十 二 月 潮 低 潮 历 期 潮时 时分 潮高 潮时 厘米 0656 1924 潮高 49 62 2 时分 厘米 农 日 高
可知该港口12月1日两次高潮两次低潮的 潮时和潮高数据。
第六节 潮汐的查对和推算
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
第七章 海流
第一节 海流的概念和表示方法 第二节 海流的成因和分类 第三节 大洋环流 第四节 中国近海海流
第一节 海流的概念和表示方法
一、海流的概念 具有相对稳定的速度和方向的海水大范 围流动称为海流。 海流是海洋的主要水文要素之一，同时 它也影响其他水文要素。海流既有水平方 向的，也有垂直方向的，但以水平方向为 主。垂直方向的通常称为上升流或下降流。 海洋里有着许多海流，每条海流终年沿 着比较固定的路线流动。
海洋科学导论 第七章：潮汐现象
万有引力
牛顿 Newton
牛顿潮汐静力学理论（平衡潮理论）拉普拉斯 Laplace
强迫振动
潮汐动力学理论
引潮力
为简化问题的研究．我们仅分析月球对海水的 万有引力及地球绕地月公共质心G旋转而引起的惯 性离心力共同作用引起潮汐的原因。
倘若只考虑月球的作用时，可把地球和月球视 为一个引力系统，它们相互吸引,保持系统内的平 衡。
海洋科学导论
海洋科学导论
海洋科学导论
分子过程—毛细波（表面张力波）---垂直湍流混合-----表面重力波----内波----中小尺 度的物理生物影响---内潮汐---海岸上升流----表面潮汐----旋涡和驻波----正压变化----罗斯贝波----厄尔尼诺---流域尺度变异—气候变化
潮汐现象
平衡潮
四、潮汐不等现象 月赤纬不为零，除高纬，地球上各点潮汐都为半
日潮与全日潮叠加，出现日不等现象。 月赤纬增大，日不等现象显著，最大时称为回归
潮； 月赤纬为零，地球上各点潮汐都为正规半日潮，
称为分点潮。 朔望潮，两弦潮：太阴、太阳时角差。出现半月 不等现象。 月球近地点月不等；地球近日点年不等； 月赤纬18.61年变化周期； 月球近地点有8.85年的变化周期。
V
V
V
KM r D3
(3cos2
1)
由引潮力公式得到的结论
由于天体的不断运动，引潮力具有复杂的周期性变化。 在潮汐形成过程中月球的引潮力是主要的。 水平引潮力在如图A、B、C、D特征点上水平引潮力为0，在
=45°,135°,225°,315°上达到最大值
F 3 KMr H 2 D3
3、朔望月（盈亏月）
咏月 唐诗一首 赋新月 谬氏子
大洋环流简介
大洋环流简介2011-04-26 | 编辑：chc | 【大中小】大洋中的海水从来都不是静止不动的。
它像陆地上的河流那样，长年累月沿着比较固定的路线流动着。
海洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相接的相对独立的环流系统或流旋。
就整个世界大洋而言，海洋环流的时空变化是连续的，它把世界大洋联系在了一起。
大洋环流的形成，原因是多方面的。
风、大洋的位置、海陆分布形态、地球自转产生的偏向力（称为科氏力）等都施加了影响，可以说是多种因素综合作用的结果。
风不仅能掀起浪，还能吹送海水成流。
常年稳定的风力作用，可以形成一支长盛不衰的海流。
经久不停的赤道流，就是被信风带吹刮的偏东风而形成的。
稳定的西风漂流，则要归功于强有力的西风带。
但是，大洋环流形成的“环”，却不能把功劳都记在风的账簿上，大陆的分布和地转偏向力的作用，都占着重要的位置。
当赤道流一路西行，到了大洋西边缘时，被大陆挡住了去路，于是一小股海水潜入下层返回，成为赤道潜流；其余大部分转弯另辟他途，继续前进。
地转偏向力决定了转弯的方向。
在北半球，海流受到地转偏向力的作用，偏向右转，在南半球则使它向左转。
加上大陆的阻挡，水到渠成，海流便大规模地向极地方向拐弯了。
在海流向极地方向行进途中，地转偏向力一刻也不放松，拉偏的劲头越来越足，到纬度40度左右时，强大的西风带与地转偏向力形成合力，使海流成为向东的西风漂流。
同样的道理，西风漂流到大洋东岸附近，必然取道流向赤道，从而完成了一个大循环。
海水温度和盐度的差异也是形成环流的重要原因，由温盐变化引起的环流被称为“热盐环流”。
高纬度地区冰冷、含盐量高的海水从深海流向低纬度的海洋，低纬度的高温洋流则由南往北流，形成全球热量的“交换机”。
形成于北大西洋的冷水团在深层以西边界流的形式向南流去，之后围绕着南极绕极急流，部分和形成于威德尔海的南极底层水混合，流向太平洋和印度洋，在那里上翻穿过温跃层到达上层海洋。
它和大气中的哈德莱环流，费雷尔环流和极地环流等一起，构成了对维持全球气候系统的能量平衡至关重要的经向环流体系。
海洋化学知到章节答案智慧树2023年中山大学
海洋化学知到章节测试答案智慧树2023年最新中山大学第一章测试1.化学海洋学的研究内容可用“含量、迁移、过程、通量”来概括。
（）参考答案:对2.路易斯·F·马塞利被誉为化学海洋学之父。
（）参考答案:错3.以下引发了“挑战者”号远洋探险的小说是（）参考答案:«海底两万里»4.海洋在气候变化中起重要作用的原因是（）参考答案:能吸收温室气体5.以下不是海洋的物理性质的为（）参考答案:盐度第二章测试1.大洋深水循环约为1000年 ( ）参考答案:对2.带相同电荷的离子，水合离子半径越大越容易被吸着（）参考答案:错3.在大西洋的靠近南极的区域，盐度比在大西洋赤道海域的高 ( )参考答案:错4.许多国家以国际标准海水作标准生产各自需要的副标准海水（）参考答案:对5.海水中所有元素的比值大体上恒定不变（）参考答案:错1.在各种气体中，H2O、CO2、CH4、O3、NO等是“温室”气体。
（）参考答案:对2.海水中的溶解气体来源有3个：大气；海底火山活动；海水中发生的化学反应。
（）参考答案:错3.下列哪项不是常量气体？（）参考答案:CO4.大气层中臭氧浓度的最大值出现在：（）参考答案:平流层5.下列气体在大气中含量最高的是？（）参考答案:氮气1.二氧化碳是大气中最容易变化的成分（）参考答案:错2.海洋上方风速越小，海-气界面气体交换减弱（）参考答案:错3.溶解气体的过饱和现象可用作指示海底热液是否存在的指标之一。
（）参考答案:对4.下列选项哪个不是海洋上方风速增大造成的影响（）参考答案:薄膜层厚度增加5.H2浓度在真光层中出现极大值，应为（）产生H2的缘故。
参考答案:生物活动1.海洋中的方解石主要由翼足类浮游动物和珊瑚产生（）参考答案:错2.海水的pH值一般在8左右（）参考答案:对3.在开阔大洋中，碳酸钙的饱和状态很大程度上取决于海水中CO32- 的浓度（）参考答案:对4.海水中二氧化碳分压的测定通常是将小体积海水与大体积的气体达到平衡，然后测定气相中二氧化碳的摩尔分数，进而计算出二氧化碳分压。
海洋底边界层中实测海流的垂直分布!!!潮流边界层
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物理海洋侍茂崇整理
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物理海洋(侍茂崇)--整理
第四章 水团分析 第一节 水团的基本概念和术语 水团：是在一定的时期中形成于同一源地的、一定体积的水体，在同一水团内，主要海
洋学特征（温度、盐度等）在空间上具有相对的均一性，在时间上具有大体一致的变化 趋势，与其周围海水的物理、化学性质及其变化规律存在明显差异。 核心，边界，强度，形成和变性，运动和海流
第二节 水团的划分 水团的地理学分析法：根据海洋物理、化学等要素的空间分布和时间变化，进行综合分
析，并对它们的变化特征和环流结构进行描述。 梯度边界法，等值线边界法，最大稳定度法，生物指标法 T-S 点聚图：在直角坐标系中，横坐标是温度（盐度），纵坐标是盐度（温度），将实际
观测的温盐资料点在坐标图的相应网格点上。由于实际海洋是运动的，不同水团间发生 着不间断的混合和变性，从而一个水团表征为一个点集，存在多个水团的海区在 T-S 坐 标系则是一群点集。
由于位涡 必须守恒，f 增加时，水体产生一个顺时针旋转， 为负以补偿 f 的增量；f 减小时，则相反。水体以起始位置前后摆动，并向西传播，便是 罗斯贝波。 罗斯贝波总是相对气流向西传播，即使流向向东。在中高纬度，风应力变化 的信息是通过罗斯贝波向西传播的；在赤道则是通过西向罗斯贝波和东向开 尔文波传递风场变化信息的。
混合层（从海面向下到几十米水层）， 风使该层海水充分混合，维持同温度
温跃层（混合层下温度骤变区），因季节 而异
位温：海水微团从海洋某一深处（压强为 p）绝热上升到海面（压强为一个标准大气压） 时所具有的温度。（为了便于大洋环流研究，需用某些保守量来标记水块，即其特性不 涉及能量交换，因此引入位温。）
第五节 季风环流（风随季节而变，以印度洋最为显著） 印度洋环流：印度洋环流是在印度洋，因季风盛行，因而洋流也产生季节性
第七章海洋环流详解
（c）Re=140
（d）Re=2000
海水的受力—湍流应力
• 实际的海洋中总是处于湍流状态，由湍流运动导 致的湍流应力比分子粘性应力一般大几个量级。
• 用湍流粘性系数K代替分子粘性系数，湍流粘性 应力可写成
Fx
x
Ax
u x
y
Ay
u y
z
Az
u z
Fy
x
Ax
v x
y
Ay
• 方程闭合乎？，线性乎？
描述海水运动的方程不闭合！
• 全微分
du(x,t) u u dx u dy u dz dt t x dt y dt z dt u u u u v u w t x y z
d u v w dt t x y z
• 海水运动方程非线性的，且方程个数小于未知量 的个数，运动方程不闭合，无法求解！！！
y1 2
f0
y2 R2
• f-平面近似：如研究的海区纬度跨度不大，此时科氏参量f 可视为常量。f为常数的平面称为“f-平面”。
f f0
• -平面近似：当研究大范围的海水运动时，必须考虑科 氏力随纬度的变化，引进参量 =df/dy项，f 随纬度线性变 化的平面称为“ -平面”。
f f0 y
2 cos0
v y
z
Az
v z
Fz
x
Ax
w x
y
Ay
w y
z
Az
w z
• 分子粘性系数与海水性质有关，湍流粘性系数与 海水的运动有关，不同方向上差异较大
海水所受的湍流粘性力
• 海水在水平方向的运动尺度比铅直方向上 的大得多，所以水平方向上的湍流粘性系 数Ax与Ay比铅直方向上的Az大得多
第七章 海洋环流-2——【海洋学 赵栋梁版】
子午翻转环流的驱动力
D.Zhao,OUC
13
Kuhlbrodt et al., 2007, Rev. Geophys.
AMOC示意图
• AABW:南极底层水 • NADW：北大西洋深
层水 • IW：中层水 • 对于机制问题，是一
个研究热点
D.Zhao,OUC
14
Kuhlbrodt et al., 2007, Rev. Geophys.
• 中尺度涡的主要要运动发生在水 平方向上，使得温度、盐度及营 养盐等从密度高的地方向密度低 的地方输运，减弱了背景场梯度 ，对背景场起到搅拌作用
• 中尺度涡像海洋中的台风
D.Zhao,OUC
22
西北太平洋-北印度洋区域耦合模式
ROMS (9km)+WRF (27km)
Typhoon case
Ring formation (涡的形成)
• 亚中尺度涡的水平尺度几公里、时间尺度为几天到 几周
• 亚中尺度涡具有强烈的垂向运动
D.Zhao,OUC
30
中尺度涡、亚中尺度涡和内波
D.Zhao,OUC
31
海洋中的惯性涡
• 惯性涡（流）：加速度引起的惯性力与科氏力之间平 衡时形成的海水流动
du fv dt dv fu dt
d (u2 v2 ) 0 dt
3838
海流的观测
• 海流的观测可分为Euler方法和Lagrange方法 • 观测仪器分为机械和声学方式（ADCP） • 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
D.Zhao,OUC
39
“南海潜标观测网”实现了覆盖南海北部、中 部和吕宋海峡毗邻西北太平洋海区深海环流、 中尺度涡、内波、混合等多尺度动力过程长期 连续观测，是目前国际上针对区域海洋组网规 模最大和运行时间最长的潜标观测网。
海浪双峰方向分布的一种物理解释
海浪双峰方向分布的一种物理解释
赵栋梁;臧小红
【期刊名称】《海洋与湖沼》
【年(卷),期】2000(031)001
【摘要】用18个波高计组成的直径为40cm的圆形阵列在大型风浪槽内系统地测量了风浪和涌浪方向谱.用两种分辨力较高的方向谱估计方法最大似然法(MLM)和贝叶斯方法(BDM)分析的结果表明:风浪高频域出现的依赖于估计方法的双峰方向分布是一种物理假象;在较成长的涌浪低频域,得到跟传播方向对称、两峰间隔大约60°-90°非常规则的双峰方向分布,它跟频率和涌浪的成长状态有关,而跟估计方法无关,这种现象可以用非线性波-波相互作用过弱,在不同方向之间不能有效传递能量来解释.
【总页数】7页(P60-66)
【作者】赵栋梁;臧小红
【作者单位】青岛海洋大学物理海洋研究所,青岛,266003;青岛海洋大学物理海洋研究所,青岛,266003
【正文语种】中文
【中图分类】P731.22
【相关文献】
1.双峰孔隙度分布理论在建立测井解释模型中的应用 [J], E．R．Blakeman;耿全喜;田源;王枚
2.双峰海浪频谱的一种表示 [J], 管长龙
3.伊犁河谷北坡垂直分布格局及其与环境的关系——一种特殊的双峰分布格局 [J], 田中平;庄丽;李建贵
4.双峰谱型海浪波高与周期的联合分布 [J], 陈雪英;胡泽建
5.双峰谱型海浪的波高和周期分布 [J], 陈雪英
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海洋气候学基础知识
海洋气候学基础知识海洋气候学是研究海洋与气候之间相互作用的学科，它探讨了海洋对气候的影响和气候对海洋的影响。
本文将介绍海洋气候学的基础知识，涵盖海洋循环、海洋热传输、海洋和气候变化等内容。
一、海洋循环海洋循环是指海洋水体在全球范围内的运动。
它可以分为大尺度的环流系统和小尺度的旋涡系统。
1. 大尺度环流系统大尺度环流系统包括大洋环流和边界流。
大洋环流是指洋流在全球海洋中的运动，包括风驱动的表层洋流和密度驱动的深层洋流。
边界流是指沿着大洋边界流动的水流，主要由地转流和赤道流组成。
2. 小尺度旋涡系统小尺度旋涡系统包括涡旋和湍流。
涡旋是指在水体中形成的旋转流动，会产生水体的上升和下沉。
湍流是指水体中的混合运动，是大尺度环流和小尺度涡旋相互作用的结果。
海洋循环对气候有重要的影响。
它通过调节热量和水汽的分布，影响着全球气候的形成和变化。
二、海洋热传输海洋热传输是指海洋向大气中传输热量的过程。
海洋表面的温度分布是海洋热传输的主要因素之一。
1. 热带海洋热带海洋受太阳辐射的影响较大，表面温度较高。
热带海洋通过蒸发和辐射的方式向大气传输热量，对气候起到冷却作用。
2. 极地海洋极地海洋受太阳辐射的影响较小，表面温度较低。
极地海洋通过向大气释放热量的方式，对气候起到加热作用。
由于海洋热传输的差异，不同区域的气候形成也存在显著差异。
三、海洋与气候变化海洋与气候变化之间存在着相互影响的关系。
海洋对气候变化起到了重要的调节作用，同时气候变化也会对海洋的生态和环境产生影响。
1. 海平面上升全球气候变暖导致冰川融化和海水膨胀，从而引起海平面上升。
海平面上升威胁着沿海地区的居民和生态系统。
2. 海洋酸化大气中的二氧化碳溶解到海水中会导致海洋酸化。
海洋酸化对珊瑚礁和其他海洋生物造成了严重的威胁。
3. 气候变异气候变异对海洋生态系统的影响很大，比如温度和盐度的变化都会影响海洋生物的生长和迁徙。
综上所述，海洋气候学是一门研究海洋与气候之间相互作用的学科。
(海洋科学概论课件)第七章 海水运动的基本方程2
2021/1/13
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3. 水质点运动 (motion of water particles)
海洋中的波动
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3. 水质点运动 (motion of water particles)
海洋中的波动
在波峰处有正的最大水平速度，波谷处负的最大水平速度，铅直速度为零。 在平均水面上的水质点，水平速度为零，铅直速度最大。
群速度(Group velocity)cg﹕波群移动的速度称之，表示波能传 播的速度。
2021/1/13
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波群
海洋中的波动
由船只行进所产生的波-- 船 波，便具有波群的特性。
摘自Stowe, K. (1995) "Exploring Ocean Science", 2th ed.
2021/1/13
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海洋中的波动
整个波包（由红色实线表示）则随位置和时间的变化而缓 慢变化。波包的速度称为群速度。波包在位置上周期性的 变化形成多个波包。群速度即是这些波包的速度。
2021/1/13
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海洋中的波动
二、波浪类型(Wave types)
成因分： 风浪(wind wave)、涌浪(swell)、地震波、海啸(tsunami)、潮波、
海洋中的波动
浅水波速
c gd
群速度
Cgk1 2c(1+s2hkkdd)
深水：Ｃｇ＝０．５ｃ 浅水：Ｃｇ＝ｃ
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重力波--频散现象
海洋中的波动
Frequency dispersion in bichromatic groups of gravity waves on the surface of deep water. The red dot moves with the phase velocity, and the green dots propagate with the group velocity. In this deep-water case, the phase velocity is twice the group velocity. The red dot overtakes two green dots, when moving from the left to the right of the figure. New waves seem to emerge at the back of a wave group, grow in amplitude until they are at the center of the group, and vanish at the wave group front. For gravity surface-waves, the water particle velocities are much smaller than the phase velocity, in most cases.
海洋学导论-(潮汐)第七章
和亚丁湾）。 (2)不正规日潮(irregular diurnal tide)：见图7-2d 一个塑望月内的大多数日子是日潮，少数日子是半日潮--（南海蘧罗湾）。
潮位退到最低后，水位短时间内不涨也不退，这种现象称为 停潮。
高潮时与低潮时 ---平潮的中间时就是高潮时。停
潮的中间时就是低潮时。
涨潮(flood tide)时与落潮(ebb tide)时—
从低潮时到高潮时的时间间隔为涨潮时；反之为落潮时。
潮差—高潮高与低潮高之差叫潮差。 平均海面(mean sea surface) --海面周期性升
等。见图7-2a。实际观测潮流为25小时。
部向个
被 太
（ 左
半 上
朔
----
阳边边
照）亮是
射叫的月着下半球叫弦圆全Fra bibliotek望；型暗
（朝（的
或向右，
满地边称
月球）朔
）的叫（
。半上新
个弦月
月，）
面相；
全反一
图7-2 各类型潮汐的月 过程曲线
2.正规日潮(diurnal tide)： （北部湾） 一个太阴日（24时50分）内，有一次高潮一次低潮见图7-2c 。
铅直分量
Fν′= g • S / E •(γ / D′)3 (3cos2 θ′-1)
水平分量
Fh′=3 / 2g • S / E •(γ / D′)3 sin θ′
第七章海洋环流及波动现象
7.1 潮汐现象
1、潮汐要素：
平潮，平潮的中间时刻称为高潮时。停潮，其中间时刻为低潮时。 从低潮时到高潮时的时间间隔叫做涨潮时，从高潮时到低潮时的时 间间隔则称为落潮时。一般来说，涨潮时和落潮时在许多地方并不 是一样长。海面上涨到最高位置时的高度叫做高潮高，下降到最低 位置时的高度叫低潮高，相邻的高潮高与低潮高之差叫潮差。
如果同时考虑月球和太阳对潮汐的效应，在半个朔望月内，将出 现一次大潮和一次小潮，即潮汐具有半月的变化周期。朔望之时，月 球和太阳的引潮力所引起的潮汐椭球，其长轴方向比较靠近，两潮相 互叠加，形成朔望大潮；上、下弦之时，月球和太阳所引起的潮汐椭 球，其长轴相互正交，两潮相互抵消，形成方照小潮。
7.4 平 衡 潮
2、平衡潮潮高公式
一、 潮高公式 设在不考虑引潮力的情况下，与海面重叠的那个等重力 势面的位势为Ｃ，而考虑月球引潮力后，海面上升的高 度为ｈm，于是该处的位势为：
7.4 平 衡 潮
2、平衡潮潮高公式 一、 潮高公式
7.4 平 衡 潮
2、平衡潮潮高公式 二、平衡潮潮高公式的另一种形式
ｈ1与cosT成比例，这表示：在24太阴时内，它变化一个周期，而且于月上中天时出 现最大值，月下中天时出现最小值，所以ｈ１所代表的是日潮，而ｈ1式还可看出日 周期部分随赤纬的增大而增大，赤纬为零时，日周期部分为零；ｈ2与cos 2T成比例， 这表示：在24太阴时内，它变化两个周期，且于月上、下中天时均出现最大值，故 ｈ2所代表的是半日潮，由ｈ2式还可看出半日周期部分随月赤纬的增大而减小，月 赤纬为零时，半日周期部分为最大；ｈ0这一项与T无关，而与δ有关，由于sin2δ的 周期为半个回归月，故ｈ0具有长周期（半月周期）的特性。
南海上层环流季节变化的诊断计算
南海上层环流季节变化的诊断计算杨阳;周伟东;董丹鹏【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2007(026)004【摘要】通过一个全球的二维诊断模型,采用Levitus温盐资料和COADS风应力资料,并结合动力计算来研究南海上层环流的季节变化.计算结果与其它模式结果和观测结果非常相似.南海北部(南部)全年存在一气旋式(反气旋式)环流.在冬季气旋式环流几乎占据了整个南海,夏季则以反气旋式环流为主.泰国湾的环流在冬季(夏季)是气旋式的(反气旋的).南海的西边界流有明显的季节变化,其在冬季从卡里马塔海峡流出南海,夏季部分西边界流从台湾海峡流出南海.越南离岸流在春季就开始出现,其位置比夏季的越南离岸流的位置偏北.【总页数】7页(P8-14)【作者】杨阳;周伟东;董丹鹏【作者单位】中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301;中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301;中国科学院研究生院,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】P731【相关文献】1.1998年夏季季风爆发前后南海上层环流的诊断分析 [J], 王桂华;许建平2.南海海洋环流的诊断计算 [J], 王江伟;梁广建;叶丽娜3.1998年南海夏季风爆发前环流的三维海流诊断计算的研究 [J], 袁耀初;廖光洪;王彰贵4.1998年冬季南海上层环流诊断计算 [J], 袁耀初;卜献卫;楼如云;苏纪兰;王康墡5.P矢量方法在南海夏季环流诊断计算中的应用 [J], 卜献卫;袁耀初;刘勇刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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16
地球的自转
• 南北方向运动的物体，可用线运动速度不同解释 • 东西方向运动的物体，可用惯性离心力的水平分量变化解释
• 重力是地心引力与惯性离心力的合成
Fug
R
mg
O
Fg Fug Fie
Fie
万有引力
惯性离心 力
• 惯性离心力是一个二阶小量
D.Zhao,OUC
Fie mR2 cos
为纬度
第七章 海洋环流（1）
Harald Sverdrup
D.Zhao,OUC
1
海洋中存在尺度不同的运动
D.Zhao,OUC
Dickey, 2003
2
海洋中存在尺度不同的运动
D.Zhao,OUC
3
海流的定义
• 海水每时每刻都在持续不断地运动着
• 定义：对广阔的空间和长时间的海水运动取平
均时，得到的海水流速较大的部分称为海流
引起运动的力：重力、压强梯度力、风应 力、引潮力等
运动后产生的力：科氏力、粘性摩擦力等
注意：风应力实际上仅是作用于海面上的粘 性摩擦力，不会出现在运动方程中
D.Zhao,OUC
11
压强梯度力
• 等压面：压强相等的面。 • 压强梯度力：水体所受静压力的合力： • 压强梯度力的方向与等压面垂直，指向压力减小
• 目前的研究中多采用欧拉方法来测量和描 述海流
• 海流流速单位为m/s，流向以地理方位角表 示，指海水流去的方向，北向定义为0
D.Zhao,OUC
7
影响海流的因素
• 海水的流动同海水密度的分布关系密 切。
• 由于海水密度的分布基本上取决于水 温的分布，所以有时可以根据水温的 分布情况来确定海水流径的大体位置。
D.Zhao,OUC
14
科氏力
• 地球自转产生的惯性偏向 力—科氏力
Fc=2m V×Ω
• 因地球自西向東旋轉的緣故， 物體在北半球運動時，將感 受一個向右的偏向力；而在 南半球運動時，將感受一個 向左的偏向力，此力稱為科 氏力（Coriolis force）。,OUC
的方向
dp g
dz
D.Zhao,OUC
12
压强梯度力
• 海洋学中把海面视为压强为零的等压面
• 等压面与等势面平行的压力场称为正压场（没有 水平压强梯度力）
• 在静态的海洋中，当海水密度为常数或者只是深 度的函数时，海洋中压力的变化也只是深度的函 数，此时海洋中的等压面必然是水平的，即与等 势面平行。
15
海水的受力—科氏力
• 由于地球的自转，地球是一个非惯性参照系，因 此，在牛顿力学中，必须引入地球自转所产生的
地转偏向力—科氏力
• 科氏力只有当物体相对地球运动时才会产生
• 沿物体运动的方向看，在北半球，科氏力指向运 动的右方；在南半球，科氏力指向左方。
• 如何直观地解释上述现象？
D.Zhao,OUC
• 习惯上将海流的水平运动分量称为海流，而其铅 直分量称为上升流和下降流。
• 大洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相接相 对独立的环流系统或体系
D.Zhao,OUC
4
海水的运动
• 基于其驱动机制，海流可分为两种基 本流动：风生流和密度流
• 风驱动的表层和近表层海流和密度驱 动的次表层的海流
• 风生海流涉及到10%的表层海洋 • 对次表层海流我们知之甚少
• 等压面与等势面不平行的压力场称为斜压场（存 在水平压强梯度力）
D.Zhao,OUC
13
水平压强梯度力
• 实际的海洋中总会有压强梯度力水平分量 的存在，说明海洋处在斜压状态
• 水平压强梯度力大约相当于一个无摩擦的 物体于坡度为 1cm:1km的斜面上向下滑动 所受的力
• 由海洋中密度差异所形成的斜压状态，称 为内压场；由海洋外部原因，如海面风、 降水、江河径流等因素引起海面倾斜所产 生的斜压场称为外压场
f f0
• -平面近似：当研究大范围的海水运动时，必须考虑科 氏力随纬度的变化，引进参量 =df/dy项，f 随纬度线性变
化的平面称为“ -平面”。
f f0 y
2 cos0
R
D.Zhao,OUC
19
海水的受力—粘性摩擦力
• 在适当外力的作用下，物质所具有的流动和变形 的性能，称为流变性。
• 举例说明？
D.Zhao,OUC
8
海流的成因
• 海流形成取决于三个驱动力的相互作用的结果：湍流粘性力（风应 力）、压强梯度力和科氏力
• 风应力：由风产生的海面水分子和运动空气之间的湍流粘性力 • 风应力可以驱动海流和海浪，风应力的大小与风速的平方成正比 • 热量→温度→密度→压强梯度力 • 水平压强梯度力=（Pa-Pb）/x
D.Zhao,OUC
5
海流的分类
• 由风驱动引起的海流称为风海流或漂流；
• 由温盐变化引起的称为热盐环流；
• 从力平衡情况又分为地转流、惯性流等；
• 考虑海域的不同又分为洋流、陆架流、赤 道流、东西边界流等
D.Zhao,OUC
6
海流的描述方法
• 描述方法： 拉格朗日方法——追踪法 欧拉方法——定点法
17
地球自转引起的科氏力表达式
• 取x-y平面在海面上，x轴指向东方为正，y
轴指向北为正，z轴指上为正，科氏力的三
分量为
fx 2v sin 2wcos
f y 2u sin
fz 2u cos
• 由于海水铅直运动分量很小，故通常简化
为
fx fv
f y fu
• 式中 f 2sin 称为科氏参量，是行星涡度 的一种量度
• 太阳和月球的引潮力引起的潮流，与大洋环流没有直接关系
D.Zhao,OUC
9
海流运动规律
• 运动遵循海水的下列基本规律：
牛顿运动定律—运动方程 质量守恒定律—连续方程 边界条件和初始条件
D.Zhao,OUC
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海水运动方程
• 单位质量的海水遵循牛顿第二定律
dV dt
Fi
• 作用于海水上的力
• 量度物质流变性最常用的物理量是粘性系数。或 者说，流体的粘性是流体流动时产生内摩擦力以 抵抗外力的性质。
• 流体分子粘性的来源：分子间的吸引力和分子热 运动（动量交换）
• 对于 液体，分子间的吸引力起主导作用，因而在 温度升高时，液体分子距离加大，导致粘性下降 。
D.Zhao,OUC
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科氏力参数的近似
• 在参考纬度可将科氏参数做泰勒级数展开
f 2 sin
2[sin0
cos0
( 0 )
1 2
sin
0
(
0 )2
]
f0
2 cos0 R
y1 2
f0
y2 R2
• f-平面近似：如研究的海区纬度跨度不大，此时科氏参量f 可视为常量。f为常数的平面称为“f-平面”。