《水文學(xué)》第4章海洋的結(jié)構(gòu)與海水的運(yùn)動(dòng)課件

1、水文學(xué)-第4章海洋的結(jié)構(gòu)與海水的運(yùn)動(dòng)4.1 海洋的組成與結(jié)構(gòu)一、海洋的組成二、海洋運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)各大洋間的分界線四大洋間無(wú)天然界線，只能以水下海嶺或人定經(jīng)線為界。太平洋北邊通過(guò)白令海峽與北冰洋相通，東邊以通過(guò)南美合恩角的經(jīng)線（68W）到南極洲與大西洋分界，西邊與印度洋的分界：從馬來(lái)半島起，經(jīng)蘇門答臘、爪哇、帝汶等島，澳大利亞的倫敦德里角，再沿塔斯馬尼亞島的東南角至南極洲。印度洋與大西洋的分界線：從非洲南部厄加勒斯角起經(jīng)20E經(jīng)線至南極洲。北冰洋則大致以北極圈為界。（二）海及其分類海指位于大陸的邊緣（或大洋的邊緣），由大陸、半島、島嶼或島嶼群等在不同程度上與大洋主體隔開的水域。具有深度淺、面積小、兼

2、受洋、陸影響的特性，并具有不穩(wěn)定的理化性質(zhì)，潮汐現(xiàn)象明顯，基本上不具有獨(dú)立的洋流系統(tǒng)和潮汐系統(tǒng)，是大洋的附屬部分，即?？倧膶儆谝欢ǖ难蟆?jù)國(guó)際水道測(cè)量局統(tǒng)計(jì)，全球共有54個(gè)海（包括某些海中之海）。依據(jù)海與大洋分離程度和其他地理標(biāo)志，可以把海分成邊緣海、地中海和內(nèi)海。邊緣海又稱陸緣海、邊?；蚓壓?。位于大陸邊緣，以半島、島嶼或群島與大洋或鄰海相分隔，但直接受外海傳播來(lái)的洋流和潮汐的影響。如白令海、鄂霍次克海、日本海、黃海、東海和南海等。內(nèi)海又稱內(nèi)陸海、封閉海，指伸入大陸內(nèi)部，僅有狹窄水道（海峽）同大洋或邊緣海相通的海。例如我國(guó)的渤海、西亞的波斯灣、紅海、歐洲的波羅的海等。地中海以稱陸間海，指位于兩

3、個(gè)或多個(gè)大陸之間的海。如亞、歐、非大陸之間的地中海，位于安的列斯群島、中美地峽和南美大陸之間的加勒比海等。（三）海灣和海峽海灣bay,gulf，指洋或海的一部分伸入大陸，深度逐漸變窄的水域。海灣中的海水因其與鄰近?；蜓笙嗤?，故海水性質(zhì)與相鄰海洋的性質(zhì)相似。海灣中的最大水文特點(diǎn)是潮差很大，原因是深度和寬度向大陸方向不斷減小。如杭州灣的錢塘江怒潮，潮差一般為68m。北美芬地灣潮差更達(dá)18m之最。海峽strait,channel，指位于兩塊陸地之間，兩端連接海洋的狹窄水道。如連結(jié)東海與南海的臺(tái)灣海峽等。海灣 海灣是海洋伸入大陸的部分，其深度和寬度向大陸方向逐漸減小的水域。一般以入口處海角之間的連線或

4、灣口處的等深線作為洋或海的分界線。海灣的特點(diǎn)是潮差較大。 海峽 海峽是連通海洋與海洋之間狹窄的天然水道。如臺(tái)灣海峽、馬六甲海峽、直布羅陀海峽等。其水文特征是水流急，潮速大，上下層或左右兩側(cè)海水理化性質(zhì)不同，流向不同。 二、海洋運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)（一）海洋形態(tài)結(jié)構(gòu)根據(jù)海底地貌的基本形態(tài)特征，可分成大陸邊緣、大洋盆地、洋中脊三個(gè)單元，見表42。 1、大陸邊緣 大陸邊緣一般包括大陸架、大陸坡和大陸基（大陸?。s占海洋總面積的22。大陸架或大陸淺灘是毗連大陸的淺水區(qū)域和坡度平緩區(qū)域，是大陸在海面以下的自然延續(xù)部分，通常取200米等深線為大陸架外緣。大陸架寬度極不一致，最窄的僅數(shù)公里，最寬可達(dá)1000公里，平

5、均寬度約75公里。大陸坡和大陸基構(gòu)成了由大陸向大洋盆地的過(guò)渡帶。大陸坡占據(jù)這一過(guò)渡帶的上部，水深約2003000米的區(qū)域，坡度較陡。大陸基大部分位于30004000米等深淺之間，坡度較緩。2、大洋盆地 大洋盆地是世界海洋中面積最大的地貌單元，其深度大致介于40006000米之間，約占世界海洋總面積的45左右，由于海嶺、海隆以及群島和海底山脈的分隔，大洋盆地分成近百個(gè)獨(dú)立的海盆，主要的約有50個(gè)。 3、大洋中脊洋中脊或中央海嶺是世界大洋中最宏偉的地貌單元。它隆起于海洋底中央部分，貫穿整個(gè)世界大洋，成為一個(gè)具有全球規(guī)模的洋底山脈，大洋中脊總長(zhǎng)約80000公里，相當(dāng)于陸上所有山脈長(zhǎng)度的總和；面積約1

6、.2億平方公里，約占世界海洋總面積的32.7。洋中脊的頂部和基部之間的深度落差平均1500米。4、海溝海溝主要分布在大陸邊緣與大洋盆地交接處，是海洋中最深區(qū)域，深度一般超過(guò)6000米。世界海洋總共有30多條海溝，約有20條位于太平洋，大多數(shù)海溝沿著大陸邊緣或島鏈伸展，寬度小于120公里，深度達(dá)611公里；深度大于1萬(wàn)米的海溝有馬里亞納海溝、湯加海溝、千島-勘察加海溝、菲律賓海溝、克馬德克海溝，均位于太平洋。其中，馬里亞納海溝的查林杰海淵深達(dá)11034米，是迄今所知海洋中的最大深度。 （二）海水運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)廣闊無(wú)垠的海洋，永遠(yuǎn)處于不停的運(yùn)動(dòng)之中。水的運(yùn)動(dòng)不僅僅發(fā)生在表層，而且直到近底層的深處。水的移

7、動(dòng)不僅可以在水平方向上，而且也發(fā)生在垂直方向上。海水的運(yùn)動(dòng)不僅是輸送水量，而同時(shí)輸送能量和物質(zhì)促進(jìn)了海洋生態(tài)的良性循環(huán)和影響著全球的氣候和天氣。引起海水運(yùn)動(dòng)的原因很多。其中主要有：天體作用、太陽(yáng)輻射作用、大氣壓力梯度等等，使海水運(yùn)動(dòng)形成多種多樣的結(jié)構(gòu)形式，但海水運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)主要有：規(guī)模宏大首尾相接的洋流系統(tǒng)；周期性漲落和水平運(yùn)動(dòng)的潮汐系統(tǒng)；澎湃激蕩的波浪系統(tǒng)；永無(wú)休止的混合系統(tǒng)。對(duì)它們進(jìn)行研究，由分析到綜合，最后達(dá)到認(rèn)識(shí)海水總的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的目的。4.2海水的運(yùn)動(dòng)P135144本節(jié)內(nèi)容主要參照自然地理學(xué)“4.3海水的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)。海水的運(yùn)動(dòng)形式多種多樣，其中波浪、潮汐、洋流是海水運(yùn)動(dòng)的三種普遍形式。一、

8、波浪（wave)P137139二、潮汐（tide,morning and evening tide）P135137三、洋流（Ocean current）P139144四、復(fù)習(xí)思考題一、波浪（wave)P137139（一）波浪及其形成波浪是指發(fā)生在海洋、湖泊、水庫(kù)等有寬敞水面的水體中的波動(dòng)現(xiàn)象，其顯著特點(diǎn)是水面呈周期性起伏。波浪發(fā)生時(shí)，好象是水體向前移動(dòng)，但實(shí)質(zhì)上是波形的傳播，而并非是水質(zhì)點(diǎn)的向前移動(dòng)。當(dāng)水體表層或內(nèi)部受到風(fēng)力、地震等外力作用時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)便離開原來(lái)的平衡位置而運(yùn)動(dòng)，但在內(nèi)力（如重力、表面張力、水壓力等）作用下，水質(zhì)點(diǎn)又有恢復(fù)到原來(lái)平衡位置的趨勢(shì)。因此，水質(zhì)點(diǎn)便在其平衡位置附近作周期

9、性的封閉圓周運(yùn)動(dòng)或接近封閉的圓周運(yùn)動(dòng)。這種水質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。由于慣性作用，水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)保持著并通過(guò)四周的水質(zhì)點(diǎn)向外傳播，引起水面周期性的起伏，便形成波浪?？梢?，波浪的實(shí)質(zhì)是波形的傳播，而非水質(zhì)點(diǎn)的向前移動(dòng)。水質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置附近作周期性的振動(dòng)，水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)在水體中的傳播，引起水面周期性的起伏形成波浪。（二）波浪要素 1、波浪的形態(tài)要素：有波峰與波頂、波谷與波底、波高和波幅、波坡、波長(zhǎng)、波陡、波向線和波峰線等（圖 5 33）。波峰是靜水面以上的波浪部分。波頂是波峰或波面的最高點(diǎn)。波谷是靜水面以下的波浪部分。波底是波谷或波面的最低點(diǎn)。描述波浪形狀、尺度和運(yùn)

10、動(dòng)特性的物理量稱為波浪要素1、波浪的形態(tài)要素（續(xù)）：波高h(yuǎn)，是相鄰波頂與波底之間的垂直距離。波幅，是指波高的一半即波浪振幅。波長(zhǎng) ，是相鄰波頂（或波底）間的水平距離。波陡，波高h(yuǎn)與半個(gè)波長(zhǎng)1/2 之比值。波峰線，是指垂直波浪傳播方向上各波頂?shù)倪B線，可以是直線、曲線，也可以高低起伏。波向線，是指波浪傳播的方向線或引起波浪力的方向，與波峰線垂直。 2、波浪的運(yùn)動(dòng)要素有波長(zhǎng)、波速C、波浪周期。波長(zhǎng) ，是相鄰波頂（或波底）間的水平距離。波速C，指波形移動(dòng)的速度，單位m/s。波浪周期，指波形傳播一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間，以秒計(jì)。三者關(guān)系：（三）波浪分類波浪從不同角度有不同分類。1、根據(jù)成因分類（1）風(fēng)浪（摩擦

11、浪）和涌浪風(fēng)浪指在風(fēng)力直接作用下引起的海面波動(dòng)即風(fēng)力作用引起的波浪。風(fēng)浪的典型特點(diǎn)是：波形兩側(cè)不對(duì)稱，迎風(fēng)面坡度比背風(fēng)面小。風(fēng)浪的大小主要取決于風(fēng)速即風(fēng)力大小。至少要有多大的風(fēng)速才能產(chǎn)生風(fēng)浪，看法不一。一般認(rèn)為引起風(fēng)浪的臨界風(fēng)速為0.71.3m/s?？諝庠诤Ｃ嫔系牧鲃?dòng)，借助于對(duì)海面的摩擦力而引起海面的波動(dòng)，并通過(guò)對(duì)迎風(fēng)波面上的正壓力和切應(yīng)力將風(fēng)能傳給波浪，推動(dòng)著波浪的發(fā)展。風(fēng)浪從風(fēng)獲得能量而生成、發(fā)展，同時(shí)又由于種種過(guò)程而消耗能量。風(fēng)浪的生成、發(fā)展和消衰，取決于能量的攝取和消耗之間對(duì)比關(guān)系。當(dāng)能量的收入大于支出時(shí)，風(fēng)浪就成長(zhǎng)、發(fā)展；反之，風(fēng)浪將逐漸趨于衰退。風(fēng)浪的大小不僅取決于風(fēng)速（風(fēng)力大?。?/p>

12、，而且還與風(fēng)作用的時(shí)間（風(fēng)時(shí)）、風(fēng)作用的海區(qū)范圍（風(fēng)區(qū)）以及海區(qū)的形態(tài)特征，是各影響因素綜合作用的結(jié)果。一般地風(fēng)力越大，風(fēng)區(qū)越寬廣，風(fēng)時(shí)越長(zhǎng)，水深越深，風(fēng)浪就越大。一般地講，中、高緯海區(qū)多風(fēng)浪。最大風(fēng)浪帶發(fā)生在南半球的西風(fēng)帶，因?yàn)檫@里西風(fēng)強(qiáng)勁而穩(wěn)定，三大洋又連成一片，故有“咆哮四十”之稱。涌浪當(dāng)風(fēng)力減弱或平息后繼續(xù)存在的波浪，或者風(fēng)浪離開風(fēng)區(qū)向遠(yuǎn)處傳播的波浪稱為涌浪，簡(jiǎn)稱涌。涌浪的特點(diǎn)：波峰比較圓滑，波形兩側(cè)對(duì)稱，波高小，波長(zhǎng)和周期長(zhǎng)。（2）海嘯（tsunami;seismic sea wave）指由火山爆發(fā)、地震或風(fēng)暴等引起的巨浪。分地震海嘯和風(fēng)暴海嘯兩種。地震海嘯：指由海底或海邊地震、火山

13、爆發(fā)以及海中的核爆炸等引起的長(zhǎng)周期波動(dòng)，其周期為數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘不等。海嘯的特點(diǎn)：具有長(zhǎng)波性質(zhì)，波長(zhǎng)長(zhǎng)、波速快，到淺海區(qū)波高很大，破壞力驚人。風(fēng)暴海嘯（風(fēng)暴潮）:指由臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)低壓、強(qiáng)寒潮或地方性風(fēng)系所引起的海洋巨浪。風(fēng)暴潮常伴隨強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或寒潮大風(fēng)等天氣而來(lái)，使沿海附近造成異常的增水或減水。內(nèi)波：發(fā)生在海水的內(nèi)部，由兩種密度不同的海水作相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的波動(dòng)現(xiàn)象。潮波：海水在引潮力作用下產(chǎn)生的波浪。 海嘯：由火山、地震或風(fēng)暴等引起的巨浪。 破壞性的地震海嘯，只在地震構(gòu)造運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)垂直斷層，震源深度小于2050公里，而里氏震級(jí)大于6.5的條件下才能發(fā)生。沒(méi)有海底變形的地震沖擊或海底的彈性震動(dòng)，可引起較弱

14、的海嘯。 在絕大多數(shù)情況下，海嘯源地的海底斷層呈狹帶狀。在水深急劇變化或海底起伏很大的局部海區(qū)，會(huì)出現(xiàn)海嘯波的反射現(xiàn)象。在大陸架或海岸附近，海嘯在傳播過(guò)程中遇到海岸邊界、海島、半島、海角等障礙物時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生繞射。海嘯進(jìn)入大陸架后，因深度急聚變淺，能量集中，引起振幅增大，并能誘發(fā)出以邊緣波形式傳播的一類長(zhǎng)波。當(dāng)海嘯進(jìn)入海灣以后波高驟然增大，特別是在V型（三角型或漏斗型）的灣口處更是如此。這時(shí)灣頂?shù)牟ǜ咄ǔ楹橙肟谔幍?4倍。在U型海灣，灣頂?shù)牟ǜ呒s為入口處的2倍。在袋狀的灣口，灣頂?shù)牟ǜ呖傻陀谄骄ǜ摺：[波在灣口和灣內(nèi)反復(fù)發(fā)生反射時(shí)，往往誘發(fā)出灣內(nèi)海水的固有振動(dòng)，使波高激增。這時(shí)可出現(xiàn)波高為

15、1015米的大波和造成波峰倒卷，甚至發(fā)生水滴濺出海面的現(xiàn)象。濺出的水珠有時(shí)可高達(dá)50米以上。 世界上有記載的由大地震引起的海嘯，80以上發(fā)生在太平洋地區(qū)。在環(huán)太平洋地震帶的西北太平洋海域，更是發(fā)生地震海嘯的集中區(qū)域。海嘯主要分布在日本太平洋沿岸、夏威夷群島、中南美和北美。中國(guó)是一個(gè)多地震國(guó)，但海嘯卻不多見。 從海面到海底，海嘯的流速幾乎是一致的。當(dāng)它傳播到近岸處時(shí)，海水的流速很大（若波高為10米，流速也大致為10米/秒），驟然形成“水墻”，伴隨著隆隆巨響，洶涌地沖向海岸，它可以使堤岸決口。若最先到達(dá)的是波谷，則水位驟落，可看見從未裸露的水下礁石。幾乎所有的海嘯災(zāi)害都是由最初23級(jí)波所造成的。（

16、表4-7）海嘯災(zāi)害常發(fā)生在第一波到達(dá)岸邊幾個(gè)小時(shí)內(nèi)。海嘯破壞力很大，1960年5月23日在智利發(fā)生的海嘯，曾把夏威夷群島希洛灣內(nèi)護(hù)岸砌壁的約10噸重的巨大玄武巖塊翻轉(zhuǎn)，拋到100米外的地方。海嘯給沿岸地區(qū)的人、畜、樹木、房屋建筑、港灣設(shè)施、船舶和海上建筑物等造成的嚴(yán)重災(zāi)害，往往大于地震災(zāi)害。 2005年9月26日，18號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”卷起的大浪沖擊著?？诘暮５?潮波、氣壓波與船行波（3）潮波指由天體（太陽(yáng)、月球等）引潮力引起的海面波動(dòng)，是一種長(zhǎng)周期波。（4）氣壓波指某一海區(qū)氣壓突變或暴雨集中等因素引起的波浪。事實(shí)上，氣壓突變引起的風(fēng)暴潮是一種氣壓波。（5）船行波因行船作用引起的波浪。2、按波長(zhǎng)與

17、水深Z間的相對(duì)關(guān)系分類（1）深水波指水深Z大于1/2波長(zhǎng)的波，也稱短波。水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形。（2）淺水波指水深在/25Z /2，即水深相對(duì)于波長(zhǎng)很小時(shí)的波浪稱淺水波。水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓形。（3）非常淺水波指水深Z /2）深水波余擺線理論是從以下幾個(gè)假定條件出發(fā)的：海是無(wú)限深廣的；海水是由許多水質(zhì)點(diǎn)組成的，它們之間沒(méi)有內(nèi)摩擦力存在；參加波動(dòng)的一切水質(zhì)點(diǎn)均作圓周軌跡運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)水質(zhì)點(diǎn)作圓周軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，在水平方向上，它們的半徑相等，在垂直方向上，則自水面以下逐漸減少，在波動(dòng)前位于同一直線上的一切水質(zhì)點(diǎn)，在波動(dòng)時(shí)角速度均相等。這樣波浪發(fā)生時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近運(yùn)動(dòng)，水質(zhì)點(diǎn)未前進(jìn)，只是波形向前傳

18、遞，如此所形成的波形曲線是余擺線（圖534）。對(duì)水深Z/2的深水余擺線波具有以下特點(diǎn)：（1）波浪前進(jìn)時(shí)，洋面上的每個(gè)水質(zhì)點(diǎn)都沿直徑和波高相等的垂直圓形軌道運(yùn)動(dòng)。波峰上水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波浪前進(jìn)方向一致，而在波谷中水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波浪前進(jìn)方向相反。水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一周的距離等于1個(gè)波長(zhǎng)，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡圓半徑等于波幅，直徑為波高，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)行一周的時(shí)間即振動(dòng)周期等于波浪周期。（2）波動(dòng)的鉛直變化在鉛直方向上，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的圓形軌道直徑和波高隨深度增加循指數(shù)規(guī)律遞減，而波長(zhǎng)、周期和波速不變。某深度Z處水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌道半徑r可表示為：式中：rz為z水深處水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)半徑；r0為表面水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)半徑；e為自然對(duì)數(shù)的底

19、數(shù)； 為圓周率； 為波長(zhǎng)；z為水深。 令Z/2，則r=r0/23（波動(dòng)已很微弱）Z，r=r0/512；Z2，r=r0/30萬(wàn)。對(duì)于波高為10m，波長(zhǎng)為200m的波浪，在相當(dāng)于1個(gè)波長(zhǎng)的深度處，半徑減小到10mm，這時(shí)水質(zhì)點(diǎn)已接近靜止?fàn)顟B(tài)。據(jù)目前所知，最大波長(zhǎng)可達(dá)400m，甚至824m，因此波浪的最大影響深度可達(dá)400800m。對(duì)于數(shù)千米的大洋，波浪只集中在洋面附近?？傊?，深水波的波動(dòng)主要集中在洋面附近，在半個(gè)波長(zhǎng)的深度處波動(dòng)已很微弱，在1個(gè)波長(zhǎng)的水深處波動(dòng)幾乎停息。這個(gè)深度稱為波浪底部，即波浪能量向深處傳遞的極限。（3）深水波的波速C只與波長(zhǎng)有關(guān)，與水深無(wú)關(guān)。有g(shù)為重力加速度。可見，只要知道一

20、個(gè)要素，便可推知其他兩個(gè)要素。2、有限水深的余擺線波（橢圓余擺線波）/25z/2)當(dāng)水深小于1/2波長(zhǎng)時(shí)，其波浪便為淺水波。當(dāng)波浪進(jìn)入淺水區(qū)以后，因受海底摩阻力的影響，波浪能量除了繼續(xù)損耗外，又引起波浪能量的重新分布，波形即發(fā)生變化。其特點(diǎn)是：波速減小，波長(zhǎng)變短，波高略增。波高的增加是波能集中較淺的水深中所致，因此，波的外形就趨于尖突。這時(shí)水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡也由圓形變?yōu)闄E圓形，這樣的波形即成為橢圓余擺線形（圖535） 根據(jù)淺水波的橢圓余擺線理論，可得出淺水波的特性：淺水波中，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌跡的大小，在水平方向上都相同；在垂直方向上，則自水面向海底，橢圓軌道的長(zhǎng)軸和短軸都減小，橢圓的扁率增大，

21、在水底半短軸為零，水質(zhì)點(diǎn)在兩焦點(diǎn)之間作直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于受海底摩擦阻力影響，其波速c只與海深z有關(guān)，而與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，而且波長(zhǎng)變短，波高略增，波陡變陡。圖46波浪由深水區(qū)進(jìn)入海岸帶的變化過(guò)程3、非常淺水波（水深小于/25）當(dāng)波浪傳入水深Z /25的非常淺水區(qū)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡不再是橢圓形，更不是圓形，而是在兩焦點(diǎn)之間作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，這種波稱為非常淺水波。（五）近岸波浪（波浪的地形效應(yīng)）當(dāng)波浪傳到淺水區(qū)或近岸區(qū)域后，由于受地形和海底摩擦阻力影響，波浪將發(fā)生一系列的變化。深度變淺結(jié)果，不僅波長(zhǎng)縮短，波速也變小，使波向線（波浪傳播方向）發(fā)生轉(zhuǎn)折，出現(xiàn)折射現(xiàn)象。由于能量集中于更小水體中，波高將增大，波

22、面變陡，再加上受海底摩擦阻力影響，波峰處傳播速度比波谷快，使波浪的前坡陡于后坡，波峰趕上波谷，導(dǎo)致波峰前傾，甚至倒卷和破碎，形成破碎浪。在陡立的海岸，將形成拍岸浪（P138圖46）。拍岸浪有巨大的沖擊力，沖刷著海岸，是改變岸線輪廓最活躍的因素。1、波浪的折射P138當(dāng)波浪傳播方向與海岸斜交時(shí)，由于同一波列兩端水深的不同，近岸一端水淺而受摩擦阻力大，波速?。欢x岸較遠(yuǎn)較深的一端，受摩擦阻力小，則波速大。結(jié)果使波峰線發(fā)生轉(zhuǎn)折，逐漸趨于與等深線平行的現(xiàn)象。而在近岸區(qū)，等深線大致與海岸線平行，因此外海傳播來(lái)的波浪接（靠）近海岸時(shí)，折射的結(jié)果是波峰線趨于與海岸平行。（P139圖47和圖48）除平直海岸外

23、，波浪在港灣海岸也發(fā)生折射（P139圖48）。港灣海岸附近的海底等深線大多與海岸平行。港灣中波浪因水深大而波速快，而伸向海中的岬角處因水深淺受海底摩擦阻力影響而波速慢。這樣，港灣處波峰線凸出，岬角處波峰線凹進(jìn)，即波峰線與海岸線漸趨平行?？梢?，波浪折射的結(jié)果，岬角上波向線輻聚使波能集中，引起岬角的侵蝕后退；港灣（海灣）內(nèi)波向線輻散，波能分散，發(fā)生淤積，并成為船舶的庇護(hù)所（港灣處風(fēng)平浪靜）。2、近岸波浪波形的變化當(dāng)外海的波浪傳到淺水區(qū)或近岸后，由于受海底摩擦阻力的影響，不僅波速變慢，波長(zhǎng)縮短，而且由于波峰處水深比波谷大，波峰處傳播速度比波谷快，波峰變得更加尖銳，波谷變得更加寬緩，波前坡陡于波后坡，

24、出現(xiàn)波形不對(duì)稱。并隨水深的變淺，波前坡進(jìn)一步變陡，最后發(fā)展到波峰趕上波谷，導(dǎo)致波峰前傾，甚至失去平衡，倒卷和破碎，形成破碎浪。碎浪的浪花可飛濺幾十米高，隨巨大的慣性力向海岸沖擊形成拍岸浪（激岸浪）。（圖46）二、潮汐（tide)P135137（一）潮汐概念潮汐是指由日、月天體引潮力作用下所引起的海面（海水位）周期性漲落的現(xiàn)象。一般情況下，每晝夜有兩次漲落，我國(guó)古代把白天出現(xiàn)的海水漲落稱為“潮”，晚上出現(xiàn)的海水漲落稱為“汐”，合稱“潮汐”。在潮汐漲落過(guò)程中，當(dāng)海面上漲到最高位置時(shí)，稱為高潮（high tide)或滿潮；當(dāng)海面下降到最低位置時(shí)，叫做低潮（low tide)或干潮。從低潮到高潮，海面

25、不斷上漲，海水涌向海岸的過(guò)程叫漲潮（flood tide)；從高潮到低潮，海面不斷退落的過(guò)程叫落潮（ebb tide)。當(dāng)潮汐達(dá)到高潮或低潮時(shí)，海面在一段時(shí)間內(nèi)既不上升，也不下降，把這種狀態(tài)分別稱為平潮和停潮。平潮的中間時(shí)刻，叫高潮時(shí)；停潮的中間時(shí)刻，稱為低潮時(shí)。相鄰二次高潮時(shí)或低潮時(shí)的時(shí)間間隔，稱為潮期（潮周期）。相鄰高潮與低潮的水位差，叫潮差。（二）潮汐成因引潮力引起海洋潮汐的內(nèi)因是海洋為一種具有自由表面、富于流動(dòng)性的廣大水體；而外因是天體的引潮力。即是說(shuō)，在天體引潮力的作用下，具有自由表面而富于流動(dòng)性的廣大水體海洋中便產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成了潮汐現(xiàn)象。天體的引力與地球繞地月公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生

26、的慣性離心力組成的合力，叫做引潮力。它是引起潮汐的原動(dòng)力。根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引力定律；宇宙間任何兩個(gè)物體之間的引力，和它們質(zhì)量的乘積成正比，而和它們之間距離的平方成反比（即： ）。這樣，任何天體都與地球有引力關(guān)系。然而在各種天體的引力作用中，以月球的引力為最大，其次是太陽(yáng)的引力。由于它們對(duì)地球的引力的原因，都是完全相同的，故我們就以月球?yàn)槔齺?lái)加以說(shuō)明。 從萬(wàn)有引力定律可知：地面上各處所受天體（月球）引力的大小和方向都不同，都是差別吸引，但都指向月球中心。 地球與月球之間的地月引力系統(tǒng)，其共同重心，稱為公共質(zhì)量重心，簡(jiǎn)稱為公共質(zhì)心。地月公共質(zhì)心與月心和地心三點(diǎn)永遠(yuǎn)在一直線上，故地月公共質(zhì)心可在地心與

27、月心的連線上找到。經(jīng)推求，地月公共質(zhì)心位于地月中心連線上離地心的距離為073r（地球半徑）處。就地月系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，存在著兩種運(yùn)動(dòng)，即地月系統(tǒng)繞其公共質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)和地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球表面上任一水質(zhì)點(diǎn)都受到地心引力和地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力的作用。但對(duì)于地球上每一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其大小和作用方向都是不變的，所以通常都被包括在重力概念之中，它們的作用只決定著地球的理論狀態(tài)，而對(duì)潮汐現(xiàn)象沒(méi)有影響。故在引潮力分析中，可假定地球是不自轉(zhuǎn)的。地月系統(tǒng)繞其公共質(zhì)心運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球表面任一點(diǎn)都受月球的引力和地月系統(tǒng)繞公共質(zhì)心運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性離心力的作用。這兩者的合力便為引潮力。 由于地球是一個(gè)剛體，所以當(dāng)?shù)匦脑?/p>

28、繞地月系統(tǒng)的公共質(zhì)心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球上其他各點(diǎn)并不是都繞地月公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)的，而是以相等的半徑（EK）、相同的速度作平行的移動(dòng)。即整個(gè)地球體是在平動(dòng)著，并不是做同心圓的轉(zhuǎn)動(dòng)。 由此，地面上任一點(diǎn)P和地心E均取一個(gè)單位質(zhì)量。海洋上各水質(zhì)點(diǎn)，不論位于何處，其慣性離心力的方向相同，都與月球?qū)Φ匦牡囊Ψ较蛳喾炊叫?；其大小各處都相等，都等于月球?qū)Φ匦牡囊?。這是地球平動(dòng)的結(jié)果。地月系統(tǒng)慣性離心力的作用引潮力在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)都不相同。在地球上處于月球直射點(diǎn)的位置，吸引力大于慣性離心力，所漲的潮稱為順潮；在地球上處于月球?qū)χ狐c(diǎn)的位置（下中天），則離心力大于引力,亦同時(shí)漲潮，稱為對(duì)潮。在距直射點(diǎn)90

29、0處，則出現(xiàn)低潮。地球自轉(zhuǎn)一周，地面上任意一點(diǎn)與月球的關(guān)系都經(jīng)過(guò)不同的位置，所以對(duì)同一地點(diǎn)來(lái)說(shuō)，有時(shí)漲潮，有時(shí)落潮。經(jīng)計(jì)算的結(jié)果，引潮力的大小與天體的質(zhì)量成正比，而與天體至地心距離的三次方成反比，即： 由此，可計(jì)算出月球引潮力為太陽(yáng)引潮力的2.7倍。所以地球表面的潮汐現(xiàn)象，以月球?yàn)橹?，月球的直射點(diǎn)和它的對(duì)趾點(diǎn)，大體就是潮峰的位置。月球中天的時(shí)間，大體就是高潮的時(shí)刻，而潮汐變化的周期，是月球周日運(yùn)動(dòng)的周期，即太陰日。 地球表面各點(diǎn)，一般說(shuō)來(lái)，所受引潮力的大小和方向都不同，但對(duì)于同一天體來(lái)說(shuō)， 上、下中天有近似的對(duì)稱性。由于日、月、地球具有周期性的運(yùn)動(dòng)，故潮汐現(xiàn)象也具有周期性變化。 （三）潮汐的變

30、化規(guī)律1、海洋潮汐的周期性由前面分析知道，海洋潮汐主要是由月球引潮力引起的。通常將月球引潮力引起的潮汐叫太陰潮，太陽(yáng)引潮力引起的潮汐叫太陽(yáng)潮。(1)潮汐的日變由于地球的自轉(zhuǎn)，同一地點(diǎn)向著月球和太陽(yáng)與背著月球和太陽(yáng)各一次，所以一日之內(nèi)將發(fā)生兩次漲潮和落潮，又由于海洋潮汐的主體是太陰潮，所以高潮與低潮相隔時(shí)間為1/4太陰日，即6小時(shí)13分。可見，每太陰日內(nèi)發(fā)生兩次高潮和低潮是海洋潮汐的一個(gè)基本周期。潮汐的日變：可分為半日周期潮和日周期潮。 半日周期潮：當(dāng)月球赤緯為零時(shí)，即月球在赤道上空，海面任一點(diǎn)都為半日潮（如圖）。潮汐高度從赤道向兩極遞減，并以赤道為對(duì)稱，故稱為赤道潮（或分點(diǎn)潮）。日周期潮：當(dāng)月

31、球赤緯不為零時(shí)，不同緯度的潮型不同：在赤道為半日潮；在赤道至中緯地區(qū)為混合潮；在高緯地區(qū)為全日潮。當(dāng)月球赤緯增大到回歸線附近時(shí)，潮汐周日不等現(xiàn)象最顯著，這時(shí)的潮汐稱為回歸潮（如圖）。（2）潮汐的月變又由于太陽(yáng)、月球和地球的會(huì)合運(yùn)動(dòng)，在一個(gè)朔望月（29.5306日）內(nèi)，日、月、地三者的相對(duì)位置發(fā)生變化，使得海洋潮汐以朔望月為周期的變化（P136圖44）。在朔日（農(nóng)歷初一、新月、日月合朔）和望日（農(nóng)歷十五、滿月），太陽(yáng)、月球和地球的中心幾乎在一條直線上太陽(yáng)引潮力和月球引潮力最大程度地疊加，地球受到的引潮力相當(dāng)于月球引潮力和太陽(yáng)引潮力之和，形成高潮特高、低潮又特低，潮差最大，故稱大潮。而在上弦（農(nóng)歷

32、初八）和下弦（農(nóng)歷二十三）時(shí)，日、月、地三個(gè)天體的中心幾乎成一直角位置，地球受到的引潮力相當(dāng)于月球引潮力與太陽(yáng)引潮力之差，合引潮力最小，形成高潮不高、低潮不低，潮差最小，所以稱為小潮?？梢?，每朔望月內(nèi)發(fā)生兩次大潮和小潮也是潮汐的基本周期。潮汐的月變：可分為半月周期潮和月周期潮。半月周期潮:它是由月、日、地三者所處位置不同而產(chǎn)生的。當(dāng)朔、望日時(shí),月、日、地三個(gè)天體中心大致位于同一直線上，由于月球和太陽(yáng)的引潮力疊加，故它們所合成的引潮力在一個(gè)月內(nèi)是最大的,所漲的潮為大潮；而當(dāng)月相處于上、下弦時(shí),月、日、地三者的位置形成直角，月、日的引潮力相互抵消一部分，故這時(shí)合成的引潮力在一個(gè)月內(nèi)為最小，所的漲的

33、潮為小潮。大潮和小潮變化周期都為半個(gè)月，故稱半月周期潮。月周期潮：它是由于月球繞地球旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。當(dāng)月球運(yùn)行到近地點(diǎn)時(shí)，所漲的近地潮大，而當(dāng)月球運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，所漲的遠(yuǎn)地潮小。近地潮較遠(yuǎn)地潮約大40。月球繞地球轉(zhuǎn)一因?yàn)橐粋€(gè)月，故一個(gè)月內(nèi)有一大潮和一小潮，故稱月周期潮。（3）潮汐的年變和多年變；可分為年周期潮和多年周期潮。年周期潮：地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)時(shí)所漲的近日潮為大潮；而當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)所漲的遠(yuǎn)日潮為小潮。近日潮比遠(yuǎn)日潮大10。地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)一周為一年，故形成年周期潮。 多年周期潮：月球的軌道長(zhǎng)軸方向上不斷變化，其近地點(diǎn)的變化周期為8.85年，故潮汐有8.85年長(zhǎng)周期變化。又

34、由于黃道與白道交點(diǎn)的移動(dòng)周期為1861年，故潮汐也有18.61年的周期變化。2、地形對(duì)潮汐的影響以上只考慮天文因素對(duì)潮汐的影響，實(shí)際上潮汐還要受當(dāng)?shù)刈匀坏乩項(xiàng)l件的影響。各地海水對(duì)天體引潮力的反應(yīng)，視海區(qū)形態(tài)而定。 物體失去外力作用后還能自行振動(dòng)，這振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。其振動(dòng)周期稱為自然周期。潮汐是一種受迫振動(dòng)，當(dāng)受迫振動(dòng)周期與海水本身的自然振動(dòng)周期相接近時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生共振，反應(yīng)就強(qiáng)烈，振動(dòng)就特大，否則相反。而海水振動(dòng)的自然周期與海區(qū)形態(tài)和深度有密切關(guān)系，故各海區(qū)對(duì)天體的引潮力反應(yīng)也不同。例如，在雷州半島西側(cè)的北部灣為全日潮，而東側(cè)的湛江港則為半日潮。又例如錢塘江口，由于呈喇叭形，故常出現(xiàn)涌潮。其特

35、點(diǎn)是潮波來(lái)勢(shì)迅猛，潮端陡立，水花飛濺，潮流上涌，聲聞數(shù)十里，如萬(wàn)馬奔騰，排山倒海，異常壯觀。這一奇特景觀也叫怒潮, 潮高可達(dá)6-8米，最大可達(dá)12米，前進(jìn)速度6-7米/秒，吼聲在幾十公里外都可聽見。3、錢塘潮錢塘潮又稱為海寧潮，指發(fā)生在浙江省海寧縣杭州灣錢塘江口的涌潮。每年夏秋大潮時(shí)，特別是中秋之后農(nóng)歷八月十八日最為顯著，勢(shì)力最為強(qiáng)大。原因：杭州灣形態(tài)和河底地形：錢塘江河口杭州灣呈典型的巨大喇叭形。杭州灣灣口處寬達(dá)102km，平均水深10m，而澉浦附近河口寬度只有20km，水深僅2m左右。因此，由于深度和寬度向大陸方向不斷減小，潮波從灣口進(jìn)入以后能量高度集中，迫使潮波變形，潮水涌積，潮水猛漲；

36、再加上潮峰傳播速度大于潮谷，到大尖山附近潮峰追上了潮谷，潮波前坡陡立，甚至倒卷破碎，水花飛濺，來(lái)勢(shì)兇猛，聲聞數(shù)十里，如萬(wàn)馬奔騰，排山倒海之勢(shì)。天文因素：中秋之后農(nóng)歷十八，日、月、地三天體大致處在同一直線上，日、月引潮力相互疊加，錢塘江潮差極大。氣象因素：受季風(fēng)影響，錢塘江夏秋水量大，洪水波與潮波相遇，迫使潮水涌積，形成較高的涌墻。（四）潮汐類型根據(jù)潮汐的周期變化，基本上可分為半日潮、全日潮和混合潮三個(gè)類型。1、半日潮：指在一個(gè)太陰日內(nèi)，有兩次高潮和兩次低潮，而且相鄰兩次高潮或低潮的潮位相等，漲潮時(shí)間和落潮時(shí)間也很接近，潮汐周期為半日。2、全日潮：在一個(gè)月內(nèi)，多數(shù)日子一天有一次高潮和低潮，少數(shù)日

37、子為一日有兩次漲落。3、混合潮：指一日內(nèi)雖然有兩次高潮和低潮，但潮位和漲、落時(shí)間有很大差異。（五）潮流潮流是指海水在天體引潮力作用下所形成的周期性水平流動(dòng)。隨著漲潮而產(chǎn)生的潮流，稱為漲潮流；隨著落潮而產(chǎn)生的潮流，稱為落潮流。 潮流的運(yùn)動(dòng)形式，可分為回轉(zhuǎn)流和往復(fù)流。 （1）回轉(zhuǎn)流 在外海和開闊海區(qū)，潮流受地轉(zhuǎn)偏向力作用而成回轉(zhuǎn)流（也叫八卦流）?；剞D(zhuǎn)流的方向在北半球?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，在南半球則為逆時(shí)針?lè)较?。旋轉(zhuǎn)的次數(shù)取決于潮汐類型，半日周期潮在一個(gè)太陰日內(nèi)測(cè)轉(zhuǎn)兩次；全日潮則回轉(zhuǎn)一次。其流速?gòu)淖畲蟮阶钚?，再到相反方向的最大，再到最小，不斷往?fù)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)（2）往復(fù)流 在海峽、河口、窄灣內(nèi)，受地形影響，潮流便

38、成了往復(fù)流。其流速?gòu)牧愕阶畲螅俚搅?，再到相反方向的最大，再到零，這樣不斷循環(huán)。其往復(fù)的次數(shù)也取決于潮汐類型。當(dāng)半日潮時(shí)，一個(gè)太陰日內(nèi)，水流往復(fù)兩次；當(dāng)全日潮時(shí)，一個(gè)太陰日內(nèi)，水流則往復(fù)只有一次。往復(fù)流的最大流速較回轉(zhuǎn)流大，每小時(shí)可達(dá)1822km，而回轉(zhuǎn)流一般每小時(shí)只達(dá)45km。 實(shí)際海洋上的水流，既不是純粹的潮流，也不是純粹的海流，而是兩者合成的結(jié)果。三、洋流(ocean current)P139144（一）洋流的概念及其性質(zhì)1、洋流概念洋流又稱海流，通常指海洋中大規(guī)模的海水常年比較穩(wěn)定地沿著一定方向（水平和垂直方向）作非周期性的流動(dòng)。“非周期性流動(dòng)”以區(qū)別于“潮流”。廣義洋流也包括潮流。洋

39、流具有相對(duì)穩(wěn)定的流速和流向，洋流的流向是指洋流流去的方向。洋流與陸地上的河流相類同，也有一定的長(zhǎng)度、寬度、深度、流速和流量。如世界最大的洋流墨西哥灣暖流，平均寬度6080km，深度700m，流速4.5海里/小時(shí)（1海里1.852公里），流量達(dá)100萬(wàn)立方米每秒。2、洋流的性質(zhì)洋流的性質(zhì)通常用溫度、鹽度、密度來(lái)表示，主要是溫度和鹽度兩種水文特征。它主要取決于洋流所處地地理環(huán)境和水層位置。（二）洋流的成因和分類洋流的成因及其影響因素眾多而復(fù)雜。風(fēng)即行星風(fēng)系和大氣運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的切應(yīng)力，是洋流的主要?jiǎng)恿Α４髿鈮毫Φ淖兓?、海水密度的差異、引潮力和海水的流失均能形成洋流。此外，地轉(zhuǎn)偏向力、海陸分布、海底起伏

40、等，對(duì)洋流均有不同程度的影響。廣義洋流按其成因可分為摩擦流、重力氣壓梯度流和潮流三個(gè)類型。1、摩擦流（主要為風(fēng)海流）（1）風(fēng)海流的概念又稱漂流或吹流，是指風(fēng)作用于海面所引起的海水流動(dòng)。風(fēng)海流和風(fēng)浪是風(fēng)作用于海面所產(chǎn)生的一對(duì)孿生子。世界大洋表層洋流系統(tǒng)，主要是風(fēng)海流。（2）風(fēng)海流的形成盛行風(fēng)（定常風(fēng)、恒定風(fēng)）經(jīng)常作用于海面上，由于風(fēng)對(duì)海面的摩擦力作用，以及風(fēng)對(duì)波浪迎風(fēng)面所施加的壓力，推動(dòng)著表層海水隨風(fēng)漂流，并借助于水體的內(nèi)摩擦作用，動(dòng)量下傳，上層海水帶動(dòng)下層海水流動(dòng)，形成規(guī)模巨大的洋流，叫風(fēng)海流（漂流、吹流）。（3）風(fēng)海流的特點(diǎn)受地轉(zhuǎn)偏向力（科里奧利力）作用，洋面流流向與風(fēng)向不一致，在北半球偏于

41、風(fēng)向右方45，在南半球偏于風(fēng)向大方45。由于下層海水是靠上層海水帶動(dòng)的，因此洋流流向與風(fēng)向的偏角隨深度的增加而加大。北半球不斷右偏，南半球不斷左偏。洋流流速隨深度增加迅速減小，到某一深度處，流向與表面流流向相反，其流速只為表面流速的4.3%（即1/23），可以忽略不計(jì)。這個(gè)深度是風(fēng)海流作用的下限（或底部），稱為摩擦深度D，一般大洋中的摩擦深度為100300m。當(dāng)水深大于摩擦深度時(shí)，風(fēng)海流可以認(rèn)為不存在。在風(fēng)力作用下，從海面到摩擦深度之間的海水流動(dòng)稱為風(fēng)海流。風(fēng)海流的整個(gè)海水體積運(yùn)輸方向與風(fēng)向不一致，北半球偏離風(fēng)向之右90，南半球偏離風(fēng)向之左90。風(fēng)海流的表面流流向偏離風(fēng)向45，而在摩擦深度處洋

42、流流向與表面流相反。就總體而言，風(fēng)海流受到的內(nèi)摩擦力為零，風(fēng)海流受到風(fēng)應(yīng)力和地轉(zhuǎn)偏向力作用，當(dāng)兩個(gè)力平衡時(shí)，穩(wěn)定風(fēng)海流的體積運(yùn)輸方向與風(fēng)向的夾角就是90。摩擦深度（D）可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即： 式中w為風(fēng)速（m/s）,為地理緯度。風(fēng)海流的表層流速最大表層流速（v。）可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算即： 式中符號(hào)的物理意義同上。流速隨水深增加而按指數(shù)規(guī)律遞減，即： 式中。Z為水深，e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)， 為圓周率，D為摩擦深度，v。為表層流速。當(dāng)Dz時(shí)，則vz=v0e=0.043 v。4.3v。，可見在摩擦深度處的流速很小，當(dāng)超過(guò)摩擦深度時(shí)，風(fēng)海流即可認(rèn)為不存在。風(fēng)海流水體輸送方向與風(fēng)向的夾角為90，北半球偏風(fēng)向的

43、右側(cè)，南半球則偏風(fēng)向的左側(cè)。 淺水風(fēng)海流的特性，是表層風(fēng)海流的流向與風(fēng)向間的偏角隨海水深度（H）與摩擦深度（D）的比值（HD）的減小而減小。當(dāng)H0.1D時(shí)，風(fēng)海流與風(fēng)向一致；當(dāng)H0.25D時(shí)，風(fēng)海流流向與風(fēng)向成21.5角度；當(dāng)H=1/2D時(shí)，其夾角增大到45；當(dāng)H=1/2D時(shí)，風(fēng)海流流向與風(fēng)向的偏角幾乎不變（為45）。 此外，風(fēng)海流還造成岸邊的升降流。2、重力氣壓梯度流包括傾斜流、密度流和補(bǔ)充流等。（1）傾斜流（坡度流slope current）指由于風(fēng)力作用、氣壓變化、降水或大量河水注入等原因造成海面傾斜形成坡度，從而引起的海水流動(dòng)。（2）密度流（density current）指由于海水溫

44、度、鹽度的不均勻，使得海水密度分布不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致壓力分布不均勻，海面發(fā)生傾斜而引起的海水流動(dòng)，又叫熱鹽環(huán)流。（3）補(bǔ)償流（補(bǔ)充流 compensation current）指因某種原因造成某一海區(qū)海水流出，而由相鄰海區(qū)的海水流來(lái)補(bǔ)充，由此產(chǎn)生的海水流動(dòng)。包括水平方向的補(bǔ)償和垂直方向的補(bǔ)償。如信風(fēng)帶大陸西岸，受離岸風(fēng)作用，表層海水離岸而去，深部海水上升補(bǔ)充形成上升流，又叫涌升流。3、潮流（前有所述）：指由日、月天體引潮力作用引起的海水周期性水平流動(dòng)，與潮汐相伴而生。此外，根據(jù)洋流的水溫與其流經(jīng)海區(qū)水溫（環(huán)境溫度）的對(duì)比關(guān)系可分為寒流與暖流。寒流又稱冷洋流（cold current），其水溫低于

45、流經(jīng)海區(qū)的溫度，通常從較高緯度海區(qū)流向較低緯度海區(qū)，沿途水溫逐漸升高，對(duì)沿途氣候具有降溫減濕作用，在洋流圖中，一般用藍(lán)色箭頭表示；暖流（warm current）的水溫高于其流經(jīng)海區(qū)的溫度，通常從較低緯度海區(qū)流向較高緯度海區(qū)，水溫沿途逐漸降低，對(duì)沿途氣候具有增溫增濕作用，在洋流圖中一般用紅色箭頭表示。（三）世界大洋表層環(huán)流系統(tǒng)大洋環(huán)流可分為表層環(huán)流和深層環(huán)流。深層環(huán)流主要是熱鹽環(huán)流（密度流），表層環(huán)流主要是風(fēng)海流。盛行風(fēng)（信風(fēng)、西風(fēng)、極地東風(fēng)等）是形成洋面流的主要?jiǎng)恿?，洋面流模式與行星風(fēng)系和氣壓場(chǎng)模式密切對(duì)應(yīng)。1、三種洋面流模式P140141副熱帶反氣旋型大洋環(huán)流在中低緯度的熱帶和亞熱帶海區(qū)，

46、形成以副熱帶為中心的反氣旋型大洋環(huán)流。其形成如下：以北半球?yàn)槔?。副熱帶高壓以北是盛行西風(fēng)，以南為東北信風(fēng)。由于風(fēng)海流總的海水體積輸送方向偏于風(fēng)向之右90。因此，030間的東北信風(fēng)將厚約100m（假設(shè)風(fēng)海流摩擦深度為100m）的上層海水輸向西北；3060間的西南風(fēng)將海水輸向東南，如圖。這樣兩股水流相向而行，必然在以30N為中心的區(qū)域涌成一個(gè)水堆（水峰）。在水位造成的壓力下，水堆上層（0100m）從中心外溢，在地轉(zhuǎn)偏向力作用和大洋兩側(cè)大陸阻擋下，便會(huì)形成以水堆為中心的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的大洋環(huán)流。南半球情況相類似，只是方向相反，形成逆時(shí)針?lè)较虻沫h(huán)流。由于環(huán)流中心處于亞熱帶，環(huán)流流向與反氣旋型大氣環(huán)流流

47、向一致，所以稱為亞熱帶反氣旋型大洋環(huán)流。30N赤道水堆（峰）最終梯度流水流西風(fēng)信風(fēng)30N盛行風(fēng)產(chǎn)生大洋高壓區(qū)(副熱帶反氣旋環(huán)流形成示意圖）副極地氣旋型大洋環(huán)流3060N的西南風(fēng)（盛行西風(fēng)）使上層水流流向東南，6090N的東北風(fēng)（極地東風(fēng)）又使上層水流流向西北，兩股水流相背而行，導(dǎo)致以60N為中心形成一個(gè)低凹。由于大洋兩側(cè)大陸的存在，最終必然圍繞這個(gè)低凹形成反時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)的副極地環(huán)流。與氣旋流向一致，故稱副極地氣旋型大洋環(huán)流。（如圖）低凹60N盛行西風(fēng)極地東風(fēng)最終梯度流水流60N盛行西風(fēng)產(chǎn)生大洋低壓區(qū)（副極地氣旋型環(huán)流形成示意圖）赤道環(huán)流赤道無(wú)風(fēng)帶兩側(cè)，因南北半球的信風(fēng)作用，上層水流必然從赤道向

48、外流動(dòng)形成赤道低凹（大洋低水壓區(qū)）。圍繞赤道低壓系統(tǒng)，北半球部分的洋面流最終呈反時(shí)針?lè)较?，而南半球部分的洋面流則呈順時(shí)針?lè)较?。由于二者方向相反，因而形成兩個(gè)赤道環(huán)流。綜上所述，全球大洋環(huán)流模式：赤道低壓環(huán)流、副熱帶高壓環(huán)流和副極地低壓環(huán)流2、世界大洋表層環(huán)流特點(diǎn)大氣與海洋之間處于相互作用、相互影響、相互制約之中，大氣在海洋上獲得能量而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，大氣運(yùn)動(dòng)又驅(qū)動(dòng)著海水，這樣多次的動(dòng)量、能量和物質(zhì)交換，就制約著大氣環(huán)流和大洋環(huán)流。海面上的氣壓場(chǎng)和大氣環(huán)流決定著大洋表層環(huán)流系統(tǒng)。1）大洋表層環(huán)流模式：大洋表層環(huán)流與盛行風(fēng)系相適應(yīng)，所形成的格局具有以下特點(diǎn)：在中低緯度的熱帶和亞熱帶海區(qū)，以南、北回歸高壓

49、帶為中心形成反氣旋型大洋環(huán)流；北半球中、高緯海區(qū)，以副極地低壓區(qū)為中心形成氣旋型大洋環(huán)流；南半球中高緯海區(qū)沒(méi)有氣旋型大洋環(huán)流，而被西風(fēng)漂流所代替；在南極大陸形成繞極環(huán)流；北印度洋形成季風(fēng)環(huán)流區(qū)。2）世界大洋表層反氣旋型大洋環(huán)流 分布在南北緯50之間，并在赤道兩側(cè)成非對(duì)稱出現(xiàn)(原因是熱赤道處在北半球)。 在東南信風(fēng)和東北信風(fēng)的西向風(fēng)應(yīng)力作用下，形成了南、北赤道洋流（又稱信風(fēng)漂流）。其基本特點(diǎn)：從東向西流動(dòng)，橫貫大洋，寬度約2000公里，厚度約200米，表面流速為2050厘米/秒，靠近赤道一側(cè)達(dá)50100厘米/秒，個(gè)別海區(qū)可達(dá)160200厘米/秒；由于熱赤道偏北，所以信風(fēng)漂流也偏北（但印度洋除外）

50、，因此赤道洋流并不與赤道對(duì)稱。它對(duì)南北半球水量交換起著重要作用，特別是大西洋，南大西洋的水可穿過(guò)赤道達(dá)北緯10以北，并與北大西洋水相混合。 赤道洋流到達(dá)大洋西岸遇大陸后，一部分海水由于信風(fēng)切應(yīng)力南北向分速分布不均和補(bǔ)償作用而折回，便形成了逆赤道流和赤道潛流。逆赤道流與赤道無(wú)風(fēng)帶位置相一致，其基本特征是：從西向東流動(dòng)，一般流速為4060厘米/秒，最大流速可達(dá)150厘米/秒，為高溫低鹽海水。赤道潛流位于赤道海面以下，流動(dòng)于南緯2到北緯2之間，軸心位于赤道海面下100米處，軸心最大流速約100500厘米/秒。在赤道洋流和赤道潛流海區(qū)，表層水以下都存在著溫度和鹽度的躍層。這兩支洋流都是暖流性質(zhì)。 赤道

51、洋流遇大陸后，另一部分海水向南北分流，在北太平洋形成黑潮；在南太平洋形成東澳大利亞洋流；在北大西洋形成灣流；在南大西洋形成巴西洋流；在南印度洋形成莫桑比克洋流。這些洋流都具有高溫、高鹽、水色高、透明度大的特點(diǎn)。其中最著名的暖流有黑潮和灣流。這兩支洋流西向“強(qiáng)化”明顯，流勢(shì)強(qiáng)大。黑潮起源于呂宋島以東海區(qū)，其水源一部分來(lái)自北赤道流，一部分來(lái)自北太平洋西部亞熱帶海水，流經(jīng)我國(guó)臺(tái)灣一帶，東到日本以東與北太平洋西風(fēng)漂流相接。其主要特點(diǎn)是：在臺(tái)灣以東黑潮寬度約150海里（277.8公里），平均流幅不到100海里（185.2公里），強(qiáng)流帶靠近大陸一側(cè)，表現(xiàn)出洋流西向強(qiáng)化的特點(diǎn)，隨水深的增加流軸偏右，其平均厚

52、度約400米左右，最大厚度可達(dá)1000多米，在主軸右側(cè)有巨大旋渦，黑潮流路如蛇形，在多年內(nèi)有很大變化；黑潮流速，在我國(guó)臺(tái)灣以東為5080厘米/秒，到琉球以西增到100130厘米/秒，琉球東北表層流速增至150200厘米/秒，流速垂直分布隨水深的增加而呈指數(shù)律減小，到600700米深處尚有50100厘米/秒較強(qiáng)流速，到1000米深處還有2050厘米/秒的流速，有人認(rèn)為大約到20003000米深處才沒(méi)有明顯的流動(dòng)。 北大西洋灣流勢(shì)力也非常強(qiáng)大，表層水流量達(dá)100106米3/秒，相當(dāng)于全球河川徑流總量20倍以上。黑潮、東澳大利亞洋流、灣流、巴西洋流、莫桑比克洋流，受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，到西風(fēng)帶則轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

53、西風(fēng)漂流。西風(fēng)漂流與寒流之間，形成一洋流輻聚帶，叫做海洋極鋒帶。極鋒帶兩側(cè)海水性質(zhì)不同，冷而重的海水潛入暖而輕的海水之下，并向低緯流去。南半球因三大洋面積彼此相連，風(fēng)力強(qiáng)度常達(dá)8級(jí)以上，所以西風(fēng)漂流得到了充分的發(fā)展，從南緯30一直擴(kuò)展到南緯60左右，表層水層厚度可達(dá)3000米，平均速度為1020厘米/秒，流量2億米3/秒。西風(fēng)漂流遇大陸后分成南北兩支，向高緯流去的一支成為暖流（北半球）；向低緯流去的一支成為寒流，并以補(bǔ)償流的性質(zhì)匯入南北赤道流。這樣就形成了大洋中的反氣旋型環(huán)流系統(tǒng)。屬于這類寒流的有：北太平洋的加利福尼亞寒流，南太平洋的秘魯寒流；北大西洋的加那利寒流，南大西洋的本格拉寒流；南印度

54、洋的西澳大利亞寒流等。 3）世界大洋表層氣旋型大洋環(huán)流 氣旋型大洋環(huán)流分布在北緯4570之間。在大洋東側(cè)，為從西風(fēng)漂流分出來(lái)的暖流，屬于這類洋流有：北太平洋阿拉斯加暖流和北大西洋暖流。其表層水一般厚度為100150米。在大洋西側(cè)為從高緯向中緯流動(dòng)的寒流，它是極地東北風(fēng)作用下形成的。屬于這類寒流有：北太平洋的親潮和北大西洋的東格陵蘭寒流。其水層厚度可達(dá)150米，其水文特征是低溫、低鹽、密度大、含氧量多。 4）南極繞極環(huán)流 南極繞極環(huán)流是世界大洋中唯一環(huán)繞地球一周的表層大洋環(huán)流。它具有許多獨(dú)特性質(zhì)，因此有人把它稱為“南極洋”、“南極海”。依水溫變化規(guī)律不同，南極洋可分為兩個(gè)海區(qū)：一是從南極大陸到南

55、極輻聚線間的海區(qū)，稱為南極海區(qū)，其表層水溫較低；二是從南極輻聚線到亞熱帶輻聚線間的海區(qū)，稱為亞南極海區(qū)。南極表層水形成于高緯海區(qū)，在極地東風(fēng)作用下，形成一個(gè)獨(dú)特的繞極西向環(huán)流；但是大部分南極海中仍然以西風(fēng)漂流為主。南極繞極環(huán)流的特點(diǎn)是低溫、低鹽，冬季大部分水溫在冰點(diǎn)左右，鹽度34.0-34.510-3。南極繞極環(huán)流流量相當(dāng)于世界大洋中最強(qiáng)大的灣流和黑潮的總和，但流速僅為其1/10。5）北印度洋季風(fēng)漂流 三大洋中唯有北印度洋特殊，在冬、夏季風(fēng)作用下形成季風(fēng)漂流。冬季，北印度洋盛行東北季風(fēng)，形成東北季風(fēng)漂流；夏季，北印度洋盛行西南季風(fēng)，形成西南季風(fēng)漂流 。大致從10S以北的印度洋都屬于季風(fēng)區(qū)。（四

56、）大洋水團(tuán)（water body)P142-144在氣象與氣候?qū)W中知道，氣團(tuán)（airmass）是指廣大區(qū)域內(nèi)水平方向上溫度、濕度、垂直穩(wěn)定度等物理屬性相對(duì)比較均勻的大塊空氣團(tuán)。與空氣一樣，世界各地海區(qū)溫度、鹽度不相同，但在一定空間范圍內(nèi)，海水的理化性質(zhì)相對(duì)比較均勻或性質(zhì)相同的大規(guī)模水體叫做水團(tuán)。1、水團(tuán)概念指形成于同一海區(qū)（源地相同），溫度、鹽度等理化性質(zhì)比較均勻，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本相似的大團(tuán)水體。水團(tuán)的性質(zhì)，主要取決于源地所處的地理緯度、地理環(huán)境和海水的運(yùn)動(dòng)狀況。2、水團(tuán)分類按水團(tuán)理化性質(zhì)分類水團(tuán)按其理化性質(zhì)的差異，可分為暖水團(tuán)和冷水團(tuán)。暖水團(tuán)是由水溫較高、鹽度和透明度較大、有機(jī)質(zhì)較少、含氧量較低

57、、養(yǎng)分含量較少的水體構(gòu)成的；冷水團(tuán)是由水溫較低、鹽度和透明度較小、有機(jī)質(zhì)含量較多、含氧量較高、營(yíng)養(yǎng)成份豐富的水體構(gòu)成的。按理化特性在垂直空間分布的差異 分類又可分為：表層水團(tuán)，可深達(dá)100m；次表層水團(tuán)或中心水團(tuán)，深達(dá)主要溫躍層底部；中層水團(tuán)，從中心水團(tuán)以下至3000m；深層水團(tuán)和底層水團(tuán)，充滿大洋盆底。 3、水團(tuán)的形成水團(tuán)的溫鹽性質(zhì)主要是從海面獲得的，大多是在一定時(shí)期內(nèi)，于確定海域的海面形成；少數(shù)是在海洋內(nèi)部由于混合作用產(chǎn)生的。因此，水團(tuán)的性質(zhì)，主要取決于源地所處的地理緯度、地理環(huán)境和海水的運(yùn)動(dòng)。赤道海區(qū)，終年高溫多雨，降水量大于蒸發(fā)量，海水被稀釋從而使鹽度減小，所以表層水團(tuán)具有高溫低鹽性質(zhì)

58、。亞熱帶海區(qū)，由于受副熱帶高壓和信風(fēng)帶控制，蒸發(fā)量大于降水量，海水被濃縮，因此亞熱帶表層水團(tuán)具有高溫高鹽性質(zhì)。副極地海區(qū)，降水量大于蒸發(fā)量，形成低溫低鹽表層水團(tuán)。極地海區(qū)，常年低溫，受結(jié)冰、融冰影響，可能是低溫高鹽性質(zhì)（冬季），也可能是低溫低鹽性質(zhì)（夏季），與季節(jié)有關(guān)。表層以下各水團(tuán)都是由表層水團(tuán)下沉形成的。由于海水的動(dòng)力輻聚作用，或降溫、增鹽作用使海水密度增大時(shí)，海水便下沉，其下沉的深度則取決于其本身的密度與下一層海水密度的對(duì)比關(guān)系。一般地講，在副熱帶下沉的海水由于密度較小，便在表層水之下的次表層散布，形成坡度最高的“次表層水”；在高緯海區(qū)，下沉的海水溫度低、密度大，便散布在次表層之下，形成

59、海洋中鹽度最低的“中層水”；在中層水之下一直到海底，充滿著極地海區(qū)下沉的、性質(zhì)十分均勻的深層水和底層水。（五）三大洋的深層環(huán)流（略）大西洋水下結(jié)構(gòu)（P143圖413）太平洋水下結(jié)構(gòu)（P144圖414）印度洋水構(gòu)。（六）洋流對(duì)地理環(huán)境的影響洋流規(guī)模巨大，是促成不同海區(qū)之間大規(guī)模水量、熱量和鹽分交換的主要因素，它不僅深刻影響海洋水文、海洋生物、海洋化學(xué)以及海洋沉積，而且還影響大陸沿岸的氣候和人類的海上活動(dòng)。1、洋流對(duì)氣候的影響（1）洋流在高、低緯之間的熱量輸送中占據(jù)十分重要地位，縮小了極地與赤道的溫差。一方面，洋流將低緯盈余的熱量輸向高緯，補(bǔ)充了高緯虧損的熱量，從而實(shí)現(xiàn)全球海洋熱量平衡。另一方面，

60、洋流又同大氣環(huán)流一道共同完成由低緯向高緯的熱量輸送任務(wù)。假如地球上沒(méi)有洋流，地球上的赤道和熱帶地區(qū)將比現(xiàn)在炎熱得多，高緯和兩極地區(qū)則比現(xiàn)在寒冷得多，溫帶的寒暑變化也將激烈得令人難以忍受。（2）洋流對(duì)其流經(jīng)的海區(qū)和沿岸地帶的氣候具有重要影響。洋流作為下墊面條件，不僅能增高或降低氣溫、延長(zhǎng)或縮短暖季或寒季的持續(xù)時(shí)間，而且影響降水量的增減，尤其對(duì)大陸東、西岸的氣候具有重要影響。一般地暖流具有增溫、增濕作用，寒流具有降溫減濕作用。如冬季，亞歐大陸西岸氣溫明顯高于東岸，主要原因就在于歐亞大陸西岸受北大西洋暖流和東岸受千島寒流影響的結(jié)果。又如，非洲和澳大利亞熱帶大陸西岸的沙漠逼近海岸，與寒流的減濕作用有關(guān)