浙江大学-海洋学院-地球系统概论-大洋环流-期末复习资料

1.海水受到的力

海水受到的力：重力•天体引潮力•压强梯度力•切应力•地转偏向力

重力：海水在地球上所受到的地心引力与惯性离心力的合力；

天体引潮力：太阳、月球对地球的引力以及它们相对地球运动所产生的惯性离心力的合力称为引潮力

潮汐现象：海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动

习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。

潮间带：在高潮位与低潮位之间露出的海岸。

大潮：太阳、月球和地球三个天体基本成一直线，两者的合力最大，海水就涨得最高，落得最低。

小潮：太阳、月球和地球三个天体的位置近似成直角分布，使海水涨得不高，落得不低，潮差最小。

半日潮：一天内（约24时50分），有两次高潮和两次低潮，周期为半日

全日潮：一天内，只有一次高潮和一次低潮，周期为一日

浮力：物体在流体（包括液体和气体）中，上下表面所受的压力差。

压强梯度力：由于海水中压强分布不均匀，处处都有压强梯度。海水微团在压强梯度力的作用有从高压区向低压区运动的趋势。

切应力（摩擦力）：摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时或有运动趋势时互相施加的一种物理力。当两层流体作相对运动时，由于分子粘滞性，在其界面产生一种切向作用力。风应力：海面上的风与海水之间的切应力，称为海面风应力

海面风应力能将大气动量输送给海水，是大气向海洋输送动量的重要方式之一

风吹来，海水怎样动？WalfridEkman螺旋

假定在北半球稳定风场长时间作用在无限宽广、无限深海的海面

上（海水密度均匀；海面水平；不考虑科氏力随纬度的变化；只

考虑由铅直湍流导致的水平湍切应力），仅是风应力通过海面，借

助水平湍切应力向深层传递动量而引起海水的运动，同时在运动

过程中受到科氏力的作用，当科氏力与湍切应力取得平衡时，

海流处于稳定状态。在海平面，流速与海面上风应力成正比，同时

也与地理纬度有关。合成流右偏于风矢量方向45°。当深度增大时，

流速迅速减小，流向相对于风矢量逐渐右偏。当合成流相对风的夹角

大小为135°时，达到这个深度时的流速可忽略不计。

地转偏向力（科氏力、科里奥利力）：由于地球自转所产生的一种惯性力。对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。

科氏力的特点：•只有当物体相对地球运动时才会产生•在北半球垂直指向物体运动的右方，在南半球垂直指向物体运动的左方•只能改变物体的运动方向，而不能改变物体运动的速率

2. 海流运动方程

海流运动方程：•体积连续方程• 海水运动方程• 静力学方程• 地转流运动方程

质量连续方程：物理意义：在流动的过程中，质量不变

体积连续方程：通常把海水作为不可压缩流体，即在流动过程中，海水微团的形状可以变化，但其体积不会发生变化，从而海水的密度不会发生变化（dρ/dt = 0 ）。

地转流（以北半球为例）：若在忽略湍流摩擦力作用的较深的理想海洋里（不考虑摩擦力），压强梯度力与科氏力达到平衡时的定常流动（流体中任何一点的压力、速度和密度等物理量都不随时间变化），称为地转流

3. 世界大洋环流

风生环流：指海水在风应力驱动下产生的流动（风应力（切应力）海水阻力（切应力）科氏力）

暖流：从低纬流向高纬的洋流

寒流：从高纬流向低纬的洋流

风生环流特点：太平洋和大西洋的环流相似•北半球顺时针方向，南半球逆时针方向

赤道流系：包括北赤道流、南赤道流和赤道逆流。是由东南和东北信风驱动的强大漂流，它起始于大洋的东海岸附近，自东向西横贯各大洋，是一支比较稳定的海流。特点：高温、高盐、高水色

西边界流：主要包括太平洋的黑潮、大西洋的湾流、巴西暖流等。是由于南赤道流和北赤道流把海水输运到大洋的西海岸堆积而产生的海流，是由强大的海面坡度维持的。特点：流速大、从低纬向高纬输送大量热量。黑潮（日本暖流）：是太平洋北赤道流遇大陆后的向北分支湾流。墨西哥湾流：起源于加勒比海和墨西哥湾，沿北美大陆坡向北和东北方向流动而形成

西风漂流：包括北太平洋流，北大西洋流，南极绕极流。海水在盛行西风带，自西向东运动。北太平洋流：由黑潮转变而成。北大西洋流：主要来自湾流，把大量的高温高盐的海水输送到北冰洋。南极绕极流（西风漂流）：由于没有陆地的阻隔，常年盛行五六级的西风和四五米高的涌浪。

东边界流：包括加利福尼亚流、秘鲁流、加那利流、本格拉流以及西澳流。在大洋的东边界，从高纬流向低纬。特点：流幅宽广、流速小，低温、营养盐丰富、生物产量高。

为什么北半球顺时针方向，南半球逆时针方向？地转偏向力北顺时针，南逆时针。

为什么在大洋西边界流速大？涡度守恒：大洋东部流动向南，纬度变化获得正相对涡度，风应力提供负相对涡度，因此相对涡度大致为0，不需要岸线摩擦提供较大的正相对涡度

大洋西部流动向北，纬度变化获得负相对涡度，风应力也提供负相对涡度，因此相对涡度为负，需要岸线摩擦提供较大的正相对涡度来平衡，产生西向强化

行星涡度：由于地球的自转，地球上的流体具有绕着地轴的涡度。在北半球为正，南半球为负，纬度越高，涡度越大，在赤道上为零，在极点处最大。

相对涡度：流体相对于地球运动具有的涡度。北半球逆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

热盐环流：是一个依靠海水的温度和盐度驱动的全球洋流循环系统。主要是经圈翻转环流。周期：约1600年

风应力驱动的墨西哥湾暖流等，将赤道的暖流带往北大西洋。暖流在高纬度处被冷却后下沉到海底。这部分原本温暖的赤道海水变成了高密度的北大西洋深层海水（表层水结冰、海洋盐分析出），随后流入洋盆向南前往其他的暖洋。

北大西洋深层水：（NorthAtlanticDeepWater,NADW）在北大西洋挪威海和格陵兰海，由于冷却导致海水结冰，盐析作用使海表盐度增加，从而下沉形成深层水

南极底层水：（AntarcticBottomWater,AABW）主要形成于南极的威德尔海和罗斯海，广泛覆盖在全球大洋的底部

风生环流与热盐环流的不同点：风生环流由风应力驱动，限于大洋的上层和中层。热盐环流由密度梯度驱动，集中在大洋的深层

风生环流与热盐环流的相似点：构成了大洋的主要水团

水团：源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，而与周围海水存在明显差异的宏大水体