4.3 自然地理复习之海水的运动

（二）波浪要素
描述波浪形状、尺度和运动特性的物理量称为波浪要素
1、波浪的形态要素： 有波峰与波顶、波谷与波底、波高和波幅、波坡、波 长、波陡、波向线和波峰线等（图 5． 33）。 波峰是静水面以上的波浪部分。波顶是波峰或波面的 最高点。 波谷是静水面以下的波浪部分。波底是波谷或波面的 最低点。
碎浪的浪花可飞溅几十米高，随巨大的惯性力向海 岸冲击形成拍岸浪（激岸浪）。

二、潮汐（tide)

（一）潮汐概念
潮汐是指由日、月天体引潮力作用下所引 起的海面（海水位）周期性涨落的现象。 一般情况下，每昼夜有两次涨落，我国古 代把白天出现的海水涨落称为“潮”，晚 上出现的海水涨落称为“汐”，合称“潮 汐”。
（二）潮汐成因——引潮力
引起海洋潮汐的内因是海洋为一种具有自由表面、 富于流动性的广大水体；而外因是天体的引潮力。即 是说，在天体引潮力的作用下，具有自由表面而富于 流动性的广大水体——海洋中便产生相对运动形成了 潮汐现象。
天体的引力与地球绕地月公共质心旋转时所产生的惯性 离心力组成的合力叫做引潮力。它是引起潮汐的原动力。

（四）近岸波浪（波浪的地形效应）

当波浪传到浅水区或近岸区域后，由于受地形 和海底摩擦阻力影响，波浪将发生一系列的变 化。深度变浅结果，不仅波长缩短，波速也变 小，使波向线（波浪传播方向）发生转折，出 现折射现象。

由于能量集中于更小水体中，波高将增大， 波面变陡，再加上受海底摩擦阻力影响， 波峰处传播速度比波谷快，使波浪的前坡 陡于后坡，波峰赶上波谷，导致波峰前倾， 甚至倒卷和破碎，形成破碎浪。在陡立的 海岸，将形成拍岸浪（P188图4－6）。拍岸 浪有巨大的冲击力，冲刷着海岸，是改变 岸线轮廓最活跃的因素。
（三）地形对潮汐的影响

物体失去外力作用后还能自行振动，这振 动称为自由振动。其振动周期称为自然周 期。潮汐是一种受迫振动，当受迫振动周 期与海水本身的自然振动周期相接近时， 便会产生共振，反应就强烈，振动就特大， 否则相反。而海水振动的自然周期与海区 形态和深度有密切关系，故各海区对天体 的引潮力反应也不同。
波高h，是相邻波顶与波底之间的垂直距离。 波幅，是指波高的一半即波浪振幅。 波长 ，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。 波陡，波高h与半个波长1/2 之比值。
波峰线，是指垂直波浪传播方向上各波顶的连线， 可以是直线、曲线，也可以高低起伏。 波向线，是指波浪传播的方向线或引起波浪力的方 向，与波峰线垂直。

②天文因素：中秋之后农历十八，日、 月、地三天体大致处在同一直线上，日、 月引潮力相互叠加，钱塘江潮差极大。 ③气象因素：受季风影响，钱塘江夏秋 水量大，洪水波与潮波相遇，迫使潮水 涌积，形成较高的涌墙。

（四）潮流


潮流是指海水在天体引潮力作用下所形 成的周期性水平流动。随着涨潮而产生 的潮流，称为涨潮流；随着落潮而产生 的潮流，称为落潮流。 潮流的运动形式，可分为回转流和往复 流。

例如，在雷州半岛西侧的北部湾为全日潮， 而东侧的湛江港则为半日潮。又例如钱塘江 口，由于呈喇叭形，故常出现涌潮。其特点 是潮波来势迅猛，潮端陡立，水花飞溅，潮 流上涌，声闻数十里，如万马奔腾，排山倒 海，异常壮观。这一奇特景观也叫怒潮, 潮高 可达6-8米，最大可达12米，前进速度6-7米/ 秒，吼声在几十公里外都可听见。
2、波浪的运动要素
有波长 、波速C、波浪周期

。
波长 ，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。 波速C，指波形移动的速度，单位m/s。 波浪周期 ，指波形传播一个波长所需的时间， 以秒计。 三者关系：

c

（三）波浪分类
波浪从不同角度有不同分类。
1、根据成因分类
（1）风浪（摩擦浪）和涌浪 ①风浪 指在风力直接作用下引起的海面波动即风力作用引起的波 浪。 风浪的典型特点是：波形两侧不对称，迎风面坡度比背风 面小。 风浪的大小主要取决于风速即风力大小。至少要有多大的 风速才能产生风浪，看法不一。一般认为引起风浪的临界风 速为0.7－1.3m/s。
海啸：由火山、地震或风暴等引起的巨浪。


（3）潮波 指由天体（太阳、月球等）引潮力引起的海面 波动，是一种长周期波。 （4）气压波 指某一海区气压突变或暴雨集中等因素引起的 波浪。事实上，气压突变引起的风暴潮是一种 气压波。 （5）船行波 因行船作用引起的波浪。
2、按波长λ与水深Z间的相对关系分类
三、洋流(ocean current)






（一）洋流的概念及其性质 1、洋流概念 洋流又称海流，通常指海洋中大规模的海水常年比较稳定地沿着一 定方向（水平和垂直方向）作非周期性的流动。“非周期性流动” 以区别于“潮流”。广义洋流也包括潮流。 洋流具有相对稳定的流速和流向，洋流的流向是指洋流流去的方向。 洋流与陆地上的河流相类同，也有一定的长度、宽度、深度、流速 和流量。如世界最大的洋流墨西哥湾暖流，平均宽度60－80km， 深度700m，流速4.5海里/小时（1海里＝1.852公里），流量达100万 立方米每秒。 2、洋流的性质 洋流的性质通常用温度、盐度、密度来表示，主要是温度和盐度两 种水文特征。它主要取决于洋流所处地地理环境和水层位置。
根据牛顿的万有引力定律；宇宙间任何两个物体之间的 引力，和它们质量的乘积成正比，而和它们之间距离的 平方成反比
（即：
m1 m2 F G R
）。
这样，任何天体都与地球有引力关系。然而在各种天体 的引力作用中，以月球的引力为最大，其次是太阳的引 力。由于它们对地球的引力的原因，都是完全相同的， 故我们就以月球为例来加以说明。强制波 指直接处于作用力范围内的波浪，如风浪。 （2）自由波（余波） 指在作用力停止或传播到作用力范围以外的 波浪，又称余波，如涌浪。
4、按波形传播情况分类 （1）前进波


前进波的波形不断向前传播，如风浪、涌 浪。 （2）驻波
驻波的波形不向前传播。这种波浪常发生 在半封闭的海区、海湾或港湾中。
在海峡、河口、窄湾内，受地 形影响，潮流便成了往复流。 其流速从零到最大，再到零， 再到相反方向的最大，再到零， 这样不断循环。其往复的次数 也取决于潮汐类型。当半日潮 时，一个太阴日内，水流往复 两次；当全日潮时，一个太阴 日内，水流则往复只有一次。 往复流的最大流速较回转流大， 每小时可达18－22km，而回转 流一般每小时只达4－5km。 实际海洋上的水流，既不是纯 粹的潮流，也不是纯粹的海流， 而是两者合成的结果。

当外海的波浪传到浅水区或近岸后，由于受海底摩 擦阻力的影响，不仅波速变慢，波长缩短，而且由 于波峰处水深比波谷大，波峰处传播速度比波谷快， 波峰变得更加尖锐，波谷变得更加宽缓，波前坡陡 于波后坡，出现波形不对称。并随水深的变浅，波 前坡进一步变陡，最后发展到波峰赶上波谷，导致 波峰前倾，甚至失去平衡，倒卷和破碎，形成破碎 浪。
4.3 海水的运动
一、波浪

（一）波浪及其形成 波浪——是指发生在海洋、湖泊、水库等 有宽敞水面的水体中的波动现象，其显著 特点是水面呈周期性起伏。波浪发生时， 好象是水体向前移动，但实质上是波形的 传播，而并非是水质点的向前移动。
当水体表层或内部受到风力、地震等外力作用时， 水质点便离开原来的平衡位置而运动，但在内力（如重 力、表面张力、水压力等）作用下，水质点又有恢复到 原来平衡位置的趋势。因此，水质点便在其平衡位置附 近作周期性的封闭圆周运动或接近封闭的圆周运动,叫 水质点的振动。 由于惯性作用，水质点的振动保持着并通过四周的 水质点向外传播，引起水面周期性的起伏，便形成波浪。

②涌浪
当风力减弱或平息后继续存在的波浪，或者 风浪离开风区向远处传播的波浪称为涌浪， 简称涌。 涌浪的特点：波峰比较圆滑，波形两侧对称， 波高小，波长和周期长。

（2）海啸（tsunami;seismic sea wave）



指由火山爆发、地震或风暴等引起的巨浪。分地震海 啸和风暴海啸两种。 ①地震海啸：指由海底或海边地震、火山爆发以及海 中的核爆炸等引起的长周期波动，其周期为数分钟至 数十分钟不等。 海啸的特点：具有长波性质，波长长、波速快，到浅 海区波高很大，破坏力惊人。 ②风暴海啸（风暴潮）:指由台风、强低压、强寒潮 或地方性风系所引起的海洋巨浪。风暴潮常伴随强台 风或寒潮大风等天气而来，使沿海附近造成异常的增 水或减水。




（1）深水波 指水深Z大于1/2波长λ的波，也称短波。水质点运 动轨迹为圆形。 （2）浅水波 指水深在λ/25<Z< λ/2，即水深相对于波长很小时 的波浪称浅水波。水质点运动轨迹为椭圆形。 （3）非常浅水波 指水深Z< λ/25时，水深相对于波长极小，水近地点 运动的轨迹不再是椭圆形，更不是圆形，而是在两 焦点之间作往复的直线运动。
在潮汐涨落过程中，当海面上涨到最高位置时，称 为高潮（high tide)或满潮；当海面下降到最低位置时， 叫做低潮（low tide)或干潮。从低潮到高潮，海面不 断上涨，海水涌向海岸的过程叫涨潮（flood tide)； 从高潮到低潮，海面不断退落的过程叫落潮（ebb tide)。 当潮汐达到高潮或低潮时，海面在一段时间内既不 上升，也不下降，把这种状态分别称为平潮和停潮。 平潮的中间时刻，叫高潮时；停潮的中间时刻，称为 低潮时。相邻二次高潮时或低潮时的时间间隔，称为 潮期（潮周期）。相邻高潮与低潮的水位差，叫潮差。
风浪的大小不仅取决于风速（风力大小），而且还与风作 用的时间（风时）、风作用的海区范围（风区）以及海区的形 态特征，是各影响因素综合作用的结果。一般地风力越大，风 区越宽广，风时越长，水深越深，风浪就越大。 一般地讲，中、高纬海区多风浪。最大风浪带发生在南半 球的西风带，因为这里西风强劲而稳定，三大洋又连成一片， 故有“咆哮四十”之称。