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文檔簡介
1、第六章 海 流海流是指海水的大規(guī)模相對穩(wěn)定的流動 §6 1 地轉(zhuǎn)流水平壓強(qiáng)梯度力和科氏力達(dá)到平衡時(shí)的穩(wěn)定海流,叫做地轉(zhuǎn)流。一、地轉(zhuǎn)流的成因斜壓場水平壓強(qiáng)梯度力海水在受力方向上運(yùn)動科氏力水平壓強(qiáng)梯度力=科氏力地轉(zhuǎn)流二、地轉(zhuǎn)流方程及其解設(shè)等壓面只沿x方向傾斜,夾角為,則有 (6-22) (6-23)由(6-22)得 6 24根據(jù)等壓面方程,有 6 25利用式(623)可得 由圖可知 6 27所以 6 28 由(6 28)式知:內(nèi)壓場引起的地轉(zhuǎn)流流速v:與等壓面傾角的正切成正比; 與科氏參量f成反比;隨深度增大而減小;等壓面與等勢面平行時(shí),流速為零在赤道處:,f=0,式(628)不適用。
2、外壓場引起的地轉(zhuǎn)流(傾斜流):自表至底(不考慮底摩擦)流速相同 地轉(zhuǎn)流流向:在等壓面與等勢面的交線上流動 在北半球垂直指向壓強(qiáng)梯度力的右方觀測者順流而立時(shí),右側(cè)等壓面高,左側(cè)低。在南半球正好相反。§62 風(fēng)海流 一. 無限深海風(fēng)海流 1.基本假定北半球;穩(wěn)定風(fēng)場;無限廣闊;海面水平;、f、為常量。2.運(yùn)動方程、邊界條件及解的形式動量方程: (1) (2)分析:流速為常量;方程左邊均為0; 只考慮切應(yīng)力(摩擦力)與科氏力. (3); (4) (5); (6) (1)、(2)式簡化為: (7)以代上式得 (8) (9)引入復(fù)平面 令 復(fù)平面 (9)×i+(8)得 (10)解方程
3、得V=A (11)在海底: V=0 ; B=0在海面: 設(shè)風(fēng)只沿 y軸方向吹,則海面的邊界條件為= ; ; (11)式對z求導(dǎo) (12)由上式得 z=0時(shí) 式中: ()3.對解的討論(1)流速的量值,隨深度呈指數(shù)減小(2)流矢量與x軸的夾角: (450+az)(3)z0時(shí):流速為V0,與成正比,在風(fēng)矢量右方450 (在南半球則左偏)(4)時(shí):流速為; 為摩擦深度,用D表示流向?yàn)?50=-1350,恰與表面流向相反。4.求的經(jīng)驗(yàn)公式 求的經(jīng)驗(yàn)公式 4.320121023二、淺海風(fēng)海流h/D 流矢量與風(fēng)矢量的方向趨于一致;h/D0.5與無限深海相似;h/D2 可作為無限深海處理。 三.風(fēng)海流的體積
4、運(yùn)輸 在x與 y方向上通過單位寬度自表面到流動消失處的體積運(yùn)輸分別為利用分步積分公式:udv = uv - vdu有: 結(jié)論(北半球):深海風(fēng)海流 體積運(yùn)輸方向與風(fēng)矢量垂直,指向右方。在南半球相反。 淺海風(fēng)海流體積運(yùn)輸在x方向與y方向上都存在,其合成方向偏離風(fēng)矢量的角度小于900,水深愈小,偏角愈小。§63 慣性流只有科氏力作用的海流稱為慣性流 一、運(yùn)動方程 水體微元 (1)由(1)式得: (2)即: (3)積分得 (4)又由(1)式得 (5)對(5)式積分有 (6) 利用(4)式則(6)式變?yōu)?該圓為慣性圓,對應(yīng)的流稱為慣性流 水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的半徑為:速度為:周期為:二、慣性流實(shí)例圖為
5、1961年在31.50N,1430E,于10002000m深處觀測的慣性流實(shí)例。§64世界大洋上層主要環(huán)流一、 主要環(huán)流1. 北太平洋a. 反氣旋式環(huán)流:由加利福尼亞海流,北赤道流,黑潮,黑潮延續(xù)組成b. 氣旋式環(huán)流由黑潮分支,阿拉斯加海流,阿留申海流,親潮組成。2. 南太平洋環(huán)流由秘魯海流,北赤道流,東澳大利亞海流,南極繞極環(huán)流組成。3. 印度洋環(huán)流由西澳大利亞海流,南赤道流,莫桑比克海流,南極繞極環(huán)流組成。4. 北大西洋a. 反氣旋式環(huán)流由加那利海流,北赤道流,灣流,北大西洋流組成b. 氣旋式環(huán)流由挪威海流,東格陵蘭海流,拉布拉多海流,北大西洋流組成5. 南大西洋環(huán)流由本格拉海流
6、,南赤道流,巴西海流,南極繞極環(huán)流組成。6. 南極繞極環(huán)流,(自西向東)7. 北極環(huán)流 挪威海流沿岸流楚科奇海流北極東格陵蘭海流二、赤道流系赤道無風(fēng)帶位置:30100N1. 北赤道流范圍:100N到20 0250N。形成動力:東北信風(fēng)性質(zhì):高溫(緯度低)、高鹽(蒸發(fā)強(qiáng))2. 南赤道流: 范圍:200S30N形成動力:東南信風(fēng)性質(zhì):高溫(緯度低)、高鹽(蒸發(fā)強(qiáng))3. 赤道逆流:向東流動范圍:30100N(赤道無風(fēng)帶)形成動力:壓強(qiáng)梯度力(大洋海面西高東低。)性質(zhì):高溫(緯度低)、低鹽(低壓帶,上升流,雨水多)4. 赤道潛流位置:赤道下方,大洋東部,約50米深處,大洋西部,約200米深處范圍:厚約
7、200m,寬約3O0km形成原因:東南信風(fēng)使表面海水在大洋西岸堆積,導(dǎo)致海面自西向東下傾,從而產(chǎn)生回流所致三.西邊界流、灣流和黑潮1西邊界流大洋西側(cè)沿大陸坡從低緯流向高緯的海流。有:黑潮、東澳海流,灣流、巴西海流,莫桑比克海流等。2.灣流流系a. 佛羅里達(dá)海流北赤道流和南赤道流跨過赤道的部分組成的圭亞那流進(jìn)入墨西哥灣后的海流b. 灣流流出佛羅里達(dá)海峽與安迪列斯海流匯合(灣流起點(diǎn))進(jìn)入大西洋的海流c. 北大西洋流由哈特拉斯角(35°N)轉(zhuǎn)向東北橫越大西洋的海流d. 灣流的特點(diǎn):寬度:100150Km水平溫度梯度最高處達(dá)10/20Km左側(cè)為高密度冷水,右側(cè)為低密度溫暖的馬尾藻海水。3.黑
8、潮 (1)黑潮流系(2)黑潮特點(diǎn)最強(qiáng)流軸寬:約7590km流速最大可達(dá)150200cm/s影響深度在1000m以下 四.西風(fēng)漂流 1.北大西洋流 在歐洲海岸附近分為三支:挪威海流;加那利海流;伊爾明格海流。2.北太平洋流黑潮延續(xù);加里福尼亞海流;阿拉斯加海流。 3.南極繞極環(huán)流上部為漂流,下部為地轉(zhuǎn)流。在太平洋東岸的向北分支稱為秘魯海流;在大西洋東岸的向北分支稱為本格拉海流;在印度洋東部的向北分支稱為西澳海流.§65 熱鹽環(huán)流熱鹽環(huán)流:由熱鹽作用引起的環(huán)流一、表層環(huán)流 1. 赤道輻散帶 由東北信風(fēng)和東南信風(fēng)引起 體積運(yùn)輸 N 北體積運(yùn)輸分量 東北信風(fēng) 赤道 赤道 輻散 東南信風(fēng)S 體積運(yùn)輸 南體積運(yùn)輸分量 2. 30°(N,S)輻聚帶 東北(南)信風(fēng)和西風(fēng)引起 西風(fēng) 體積運(yùn)輸 體積運(yùn)輸分量 30°N 輻聚 體積運(yùn)輸 體積運(yùn)輸分量 東北信風(fēng) 3.環(huán)流 30°N 0° 30°S 表層水 次表層水 主溫躍層赤道鹽度低; 30°S(N)鹽度高 二、中層水運(yùn)動南極輻聚帶(60°S附近),由低溫(2.2,緯度高)、低鹽(33.8,上升流,降雨多)水下沉引起輻聚帶 30 45 60輻散帶N S 0 輻聚深層水 中層水底層水 三、深層水運(yùn)動由北大西洋(約45°N)的低溫、高鹽水形成。 低溫
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