物理海洋学期末复习资料
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地心引力 引潮力 压强梯度力 摩擦力 科氏力
惯性离心力
2.局地直角坐标系运动方程表达式(������������������������)
3.运动学边界条件(������������������������ ) +自由海面有质量交换是的运动学边界条件和盐量边界条件( ������������������������ ) + 动力学边界条件(忽略)+温度边界条件(������������������������) 4.时间平均的基本方程组即边界条件(������������������������,知道如何推导)
������������ :海面有效回辐射; ������ℎ:海气之间的感热交换
������������ = ������������ − ������������ ± ������������ ± ������ℎ ± ������������ ± ������������
������������:在铅直方向的热输运 ������������:在水平方向的热输运
C.随着离开表面向下的距离增加,水质点振动的振幅迅速减小。 (5)波群:在实际的海洋中,大的波浪常一群一群地出现,这种现象叫波群。当许多周期和波长不同但很近似
的简单波动沿着同一方向传播时,就会形成波群。
(6)群速度:������������
=
∆������ ∆������
(7)波动的折射:浅水区域,波速由水深决定(c2=gd),水深的变化会导致波速的变化,同一波峰线上不同地
点的波速可能不同,会引起波峰线弯曲,从而引起波向的变化。浅水区域,由于深度的变化而引起的波向
变化,这种现象称为波动的折射。
(8)波动的绕射:波动在传播过程中,绕过障碍物传播到掩护区域内的现象称为波动的绕射。 一般性质:左边无限远处,波动不受障碍物影响;下半平面右边无限远处,由于波的反射形成驻波;上半平
又能得到接近内部区域的解。这样使边界层与内部区域衔接起来。 (2)Sverdrup 理论
A.初始假定:海面有定常的风力作用,产生定常的恒速流动。又定常风应力分布不均匀,于是存在压强梯度力。 所形成的大洋中部流动是压强梯度力,Coriolis 力和垂直湍流摩擦力三者的平衡。用 z 轴向上的坐标系;
B.Sverdrup
A.建立了一个考虑海底摩擦效应,封闭的矩形大洋中的漂流模式,即考虑西边界区域;
B.结果指出 f 随维度变化,即β效应是产生海流西向强化的基本原因。
(4)Munk 理论
A.整个大洋环流呈现西部强化现象
①以纬度向为主
②都随着 x 增大而衰减
B.大洋西边界质量输运特点:
③在西边界区域有一强烈的北向流动,近岸处质量运输很大,随着离岸距
面右边无限远处,由于绕射而到达的波动能量衰减为零。
(9)能谱(������������������������):固定点观测到的实际海浪的波剖面可写成: (t) = ∑������ 1 ������������ s(������������������ + ������)。 数学期望值和方差为每个组成波的期望和方差之和:
������ ������������
0 = − 1 ������������ + ������
������ ������������
������������ ������������ ������������ ������������ + ������������ + ������������ = 0 地转流场、密度场和压力场之间的关系
B.有限深海漂流(北半球) ①海深越浅,流速随深度增加而向右偏转的角度越小; ②在水深很浅的海洋里,漂流从表面到海底几乎都沿着风向流动; ③海深越深,漂流随深度增加所发生的变化越接近无限深海漂流的情形;
④体积输运除了有 x 方向的(即风向的右方)的输运外,还有沿 y 方向(风向)的输运; ⑤风应力的大小随深度增加而减少,且逐渐右偏。
代替。
第五章
1.梯度流、倾斜流的表达式(������������������������)
A.海流是海洋中发生的一种有相对稳定速度的大规模的非周期性流动。 其发生的原因有两种:a.受海面风力的作用(动力学);b.海面受热冷却不均匀、蒸发降水不均匀所产生的温 度、盐度从而引起密度分布不均匀(热力学)。
B. 梯度流(压强梯度力与科氏力平衡)
0 = − 1 ������������ + ������������
������ ������������
0 = − 1 ������������ − ������������
������ ������������
0 = − 1 ������������ + ������
所以,地转参数 f 随纬度φ的变化可近似地用 f 随 y 轴的变化来代替。������ = ������0 + ������������ D.Boussinesq 近似: 在研究海水运动的闭合方程组中,由于海水密度变化微小,密度扰动值仅在铅直运动方程
中阿基米德浮力项������′
������
������有意义,其他方程中的密度均以平均密度������0
浅水波
椭圆,H↑,长轴不变, ������2 = gd������2 短轴变短
波速
������2
=
������ ������
������ℎ������������
������2
=
������ ������
������2 = ������������
平均能流
������̅
=
1 2
ρg������2
∙
������ 2
方程:������������
������������ ������������
=
������������������������ ������������
+
������������������������ ������������
或
����������� = ����������������������������
(1
+
2������������ ������ℎ2������������ )
������̅
=
1 2
ρg������2
∙
������ 2
������̅
=
1 2
ρg������2
∙
������ 2
(4)驻波:当两个相反方向传播的前进波动相遇形成的波动。驻波的一般性质: A.驻波中的流体质点的轨迹是一段直线。 B.具有不同平衡位置的质点,其振动方向不同;在节点处,质点几乎沿水平方向振动; 在腹点处,质点几乎沿铅直方向振动。
送。 ������������������������τ������ < 0应有������������ < 0质量向南输送; D.输送量的大小:由风旋度引起的地转流的南北质量运输比 Ekman 漂流的南北质量运输要大些;
E.Sverdrup 解的优点:算出的流线分布与实际流场相当符合。
(3)Stommel 理论
2.深海漂流的物理特性(������������������������)
A.无限深海漂流(北半球) ①表面:风应力与表面漂流成45������,流在风的右侧; ②Ekman 深度D0处:流与表面流方向相反,大小约等于表面流的 4%; ③从表面向下看,漂流随深度增加向右偏转; ④整体水的输运与风应力垂直,且在其右方。
������ ������������
u = − 1 ������������
������������ ������������
������������ + ������������ + ������������ = 0
������������ ������������ ������������
∂θ ∂θ ∂θ u ∂x + ������ ∂y + w ∂z = 0
分布,频率区间 总对应一个组成方差的部分和
,令:
(������������) = ∑������������
∆������ 2 ∆������ 2
∆������
2(������)
(������������ )即为能谱,表征频率区间内所有正弦波动能量之和的平均值的大小。
第七章
1.天体引潮的形成(������������������������)
离的增加(x 增加),质量运输迅速减小。这种西向强化现象是非线性惯性
导致的结果。
C.P302的大洋环流的大洋环流分布图
第六章
1.基本常识(������������������������)
风浪:风力直接作用下在当地产生的一种海面不规则波动。 涌浪:指海面上由其他海区传来的表面光滑的规则波动。
2.线性波动理论(������������������������)
方程表示了 Ekman 漂流的流量散度和地转流流量散度正好取得平衡
C.质量输送的方向:������������������������τ������ = 0应有������������ = 0,只有东西向的质量输送。 ������������������������τ������ > 0应有������������ > 0,质量向北输
M:融冰 ������������:海流及混合使海域失去的水量
第四章
1.运动方程:
���������⃗��� ������������
=
������
+
������������
−
1 ������
∇������
+
������
−
2������
×
���⃗ ���
−
������
×
(������
×
������)
(1)基本方程组
(2)线性波动
研究对象:简单波动。
小振幅假定:波动的振幅远小于其波长。
频散关系:������2 = gkthkd。
相速:位相的传播速度。
(3)水深对线性波动的影响
运动轨迹
频散关系式
有限深水波 椭圆;H↑,长轴短轴 ������2 = gkthkd
都变短
深水波 圆,H↑,半径↓
������2 = gk
本资料仅作参考!最终解析权归学习哥© 所有
第二章
1.海面热收支:
������������ :太阳辐射; ������������:蒸发或凝结潜热
2.海洋中的全热量平衡
������������ = ������������ − ������������ ± ������������ ± ������ℎ
5.铅直向平均的基本方程组即边界条件(������������������������)
6 几种常用的近似和假定(������������������������)
A.静压假定:任意点的压强等于海面大气压强与该点以上水柱重量之和。 B.f—平面近似:认为海水运动发生在科氏参量为一常数f0的平面上。维度跨度不太大的海区的运动适用。 C.������ −平面近似:对于大尺度运动而言,地球的曲率影响不能忽视;同时局地直角坐标系远比球坐标系方便。
Байду номын сангаас
= ∑������ 1 ������( ) = 0
2 = ∑������ 1
2(
)
=
1 2
∑������
1 ���������2���
上式有两层意思:①每个组成正弦波的方差同其波动的平均能量成正比。②合成波动的组成方差 依频率 分 布,有的频率对应的方差大,有的对应的方差小,方差的大小取决于频率所对应的波动振幅。如果频率近似连续
∂s ∂s ∂s u ∂x + ������ ∂y + w ∂z = 0
v
=
1 ������������
������������ ������������
梯度流沿等密线流动,且流动方向的右手的密度小。 C. 倾斜流
1 ������������ 0 = − ������ ������������ + ������������ 0 = − 1 ������������ − ������������
3.水量平衡
������ = ������ + ������ + ������ + ������������ − ������ − ������ − ������������
P:降水(precipitation) R:陆地径流
������������ :海流及混合使海域获得的水量 E:蒸发(evaporation) F:结冰
3.风生大洋环流的几个理论成果(������������������������)
(1)边界层技术:作为整个大洋,其中的运动应该有个统一解。这个统一解是一个衔接方法,它将边界层内的 解与大洋内部区域的解,适当衔接起来,组成一个大洋环流解。重要的问题是选择合适的、具有边界层厚度的长 度尺度。按这个尺度去简化边界层内的方程,使解相对容易求得并满足边界条件。而当把边界层坐标系延长时,