海流OceanCurrent觀測課件

海流有關的趣聞海流相關的知識海流測量近岸異重流現(xiàn)象與觀測近底層海流的觀測影響海流觀測誤差分析第七章海流（OceanCurrent）觀測主要內容海流有關的趣聞海流相關的知識海流測量近岸異重流現(xiàn)象與觀測近底11963年4月30日，我國制造第一艘萬噸級遠洋貨輪“躍進號”滿載13481噸玉米，自青島首航日本名古屋，開辟日-中航線。5月1日，該船在海上發(fā)出sos后消失。5月17日，新華社發(fā)表了關于“躍進號”遇難事件的聲明，并派出調查“躍進號”失事原因的臨時編隊，編隊由11艘艦船組成，周總理指示“一定要有充分可靠的證據(jù)證明沉沒原因，不能大概、可能，一定要找到這條船”。經(jīng)過幾天調查，終于查明了失事的真正原因。“躍進號”觸到了頂部不足3平方米的適淹礁“蘇巖”西南角而沉沒，左舷鋼板數(shù)處裂口，最大一處長17米，寬15厘米。其失事原因主要是忽視了一支北流的黑潮的影響，偏離了原航線，以至觸礁沉沒。1963年4月30日，我國制造第一艘萬噸級遠洋貨輪“躍進號”2海洋中的這種“河流”，還可以為人們傳遞信息。航行在海洋上的船員，有時把裝有各種文字記錄的瓶子投進海洋，就好像陸地上的人們把信件投入綠色的郵筒一樣。這種奇異的“瓶郵”，為人類認識洋流、傳送情報做出過重大貢獻，也發(fā)生過許多非常有趣的故事。1956年的一天，美國的一個叫作道格拉斯的年輕人，從佛羅里達州的海港駕著游艇駛向大海，打算在海上玩?zhèn)€痛快。他的妻子則在家里準備了一頓豐盛的晚餐，等待著他的歸來?？墒牵@一去便杳無蹤影，盡管海岸防衛(wèi)隊出海反復搜尋，也沒有發(fā)現(xiàn)任何線索。兩年后，美國佛羅里達州的有關部門突然收到一封來自澳大利亞的來信。打開一看，里面有一封信和一張沒有填上數(shù)字的銀行支票，支票上的簽名正是失蹤的道格拉斯。支票上的附言寫道：“任何人發(fā)現(xiàn)這張字條，請將此支票連同我的遺囑寄往美國佛羅里達州邁阿密海灘我的妻子雅麗達·道格拉斯收。由于引擎出故障，我被吹向了遠海?！毙派险f，支票和附言是在澳大利亞悉尼市北部的阿伏加海灘上一個封緊的果醬瓶子里發(fā)現(xiàn)的。美國的佛羅里達海岸距離澳大利亞的悉尼，大約有4.8萬公里。小小的果醬瓶，橫渡遼闊的大西洋漂到非洲，再橫渡印度洋進入太平洋，最后來到遙遠的澳大利亞海濱海洋中的這種“河流”，還可以為人們傳遞信息。航行在海洋上的船31980年，我國海洋科學工作者去南太平洋進行了一次科學考察。返航途中，橫渡赤道時，考察船上有一位名叫周鐳的科學工作者，突然想起人們在海上用瓶子傳遞信息的事，便急忙給妻子寫了一封信。他把寫好的信裝進信封，在右角上貼了一張印有五星紅旗圖案的郵票，并在左上角畫了一個箭頭指向“中國”二字，還用英語和俄語加以注明，然后把信裝進一個啤酒瓶內，用白蠟密封，在考察船穿過赤道的時候投入茫茫的大海。兩個多月后，周鐳返回了祖國。除開茶余飯后的話題之外，誰也沒把投瓶的事放在心上。不料有一天，他突然收到來自巴布亞新幾內亞的一封來信，打開一看，是一位中國血統(tǒng)的名叫陳國祥的先生寄來的。信中除了有周鐳寫給他妻子玉萍的家書外，陳先生還附有一封熱情洋溢的書信。信中不僅講明了周鐳家書拾到的時間、地點和過程，還提到他與祖國的血肉關系，并希望今后加強聯(lián)系。不言而喻，這兩個故事中的郵遞員，都是前面我們提到的洋流。不過，洋流郵遞只是人們在萬般無奈的情況下的一種碰運氣的舉動，實際上是常?？坎蛔〉摹?498年，哥倫布為了解脫航行中的困境，曾在一張羊皮紙上給西班牙國王寫了一份報告，裝在一個椰子殼里投入大海，希望海流迅速把它帶到西班牙去。可是，海流把它漂到大西洋比斯開灣的一個荒灘上，直到1856年才被人們發(fā)現(xiàn)，整整延誤了358年！1980年，我國海洋科學工作者去南太平洋進行了一次科學考察4海流觀測的重要意義海流與漁業(yè)關系緊密建港時，海流對泥沙的搬運作用海上交通，順流節(jié)約時間水團的形成、海水內部及海氣界面之間熱量的交換等海流觀測的重要意義海流與漁業(yè)關系緊密5§1.海流（OceanCurrent）海水運動是亂流、波動、周期特性潮流和穩(wěn)定的常流綜合作用的結果。海流:是指海洋中的海水具有相對穩(wěn)定速度的流動，它是海水運動的形式之一。（空間尺度大于5米，時間尺度周期超過12小時）§1.海流（OceanCurrent）海水運動是亂流、波動6海流分類——成因海流的成因主要是盛行風帶、地轉偏向力、和海陸地形分布等因子共同作用的結果。按形成原因的不同，可分為：1.地轉流（GeotropicCurrent）：海水等壓面傾斜，海水受到水平壓強梯度力和水平地轉偏向力平衡時出現(xiàn)的穩(wěn)定流動。據(jù)引起等壓面傾斜的原因不同，可分為：a：傾斜流：是在不均勻的外壓場作用下的地轉流。海洋上大氣壓分布不均勻，使海面發(fā)生傾斜而產生海水的流動。測者背流而立，右側等壓面高，左側等壓面低。傾斜度越大，水平壓力梯度越大，流速就越大。b：密度流：由于海水中的密度不均勻而產生的海流，又稱梯度流。如非洲的紅海，蒸發(fā)大，鹽度高密度大，產生由紅海流向印度洋的海流。由于海水密度分布不均勻引起等壓面傾斜而產生的地轉流。測者背流而立，右側等壓面高，密度小左側等壓面低，密度大。海流分類——成因海流的成因主要是盛行風帶、地轉偏向力、和海陸7密度流密度流8海流分類——成因2.風海流：是海洋上最主要的海流，其強度較強。風海流是在海面風作用下形成的海水流動。通常將大范圍盛行風所引起的流向、流速常年都比較穩(wěn)定的風海流稱為定海流，或漂流。而將某一短期天氣過程或陣風形成的海流稱為風生流。

表層風海流方向：在無限深海中，由于地轉偏向力作用，表層風海流的流向在北半球偏于風去向之右約45，在北南球偏于風去向之左約45

。在淺海中，流向與風向幾乎一致。風海流流向隨深度增加向右偏轉（北半球），流速隨深度增加逐漸減?。ㄒ妶D）。海流分類——成因2.風海流：是海洋上最主要的海流，其強度9海流分類——成因3.補償流：由于海水的連續(xù)性，一處海水流失，它處海水將流來補充，形成補償流。4.潮流：由于天體引潮力引起的海水周期性水平運動。潮波運動中水質點沿水平方向的周期運動。航海學中講述。實際上由單一原因產生的海流極少，往往是幾個因子共同作用的結果，但有主次，近海以潮流為主，外海多風海流和梯度流。海流分類——成因3.補償流：由于海水的連續(xù)性，一處海水10海流分類——物理屬性(溫度)水團：來自相同的源地，具有獨特的相對均勻的物理性質（如溫度，鹽度，溶解氧等）的海水稱水團。暖流：流動水團的溫度比它所經(jīng)過海區(qū)的水溫高稱暖流。一般從低緯向高緯流動的海流為暖流。冷流：流動水團的溫度比它所經(jīng)過海區(qū)的水溫低稱冷流。一般從高緯向低緯流動的海流為冷流。中性流：流動水團的溫度比它所經(jīng)過海區(qū)的水溫相差不大稱中性流，一般東西向的流。海流分類——物理屬性(溫度)水團：來自相同的源地，具有獨特的11太平洋海流系統(tǒng)北赤道流赤道逆流北太平洋海流阿留申海流白令海南赤道流西風漂流秘魯海流東澳海流加利福尼亞海流黑潮親潮阿拉斯加海流北太平洋南太平洋太平洋海流系統(tǒng)北赤道流赤道逆流北太平洋海流阿留申海流白令海南12潮流與常流潮流：伴隨著潮汐漲落現(xiàn)象所作的周期性變化的海水流動。由月亮與太陽的引潮力引起。常流：海水沿一定路徑、方向基本朝向一個方向的大規(guī)模的運動。由風的作用、海洋受熱不均勻、地形的影響產生。觀測結果為兩者的合成。潮流與常流潮流：伴隨著潮汐漲落現(xiàn)象所作的周期性變化的海水流動13海流觀測流速:單位時間內海流流動的距離(厘米/秒)。海洋學中，洋流的速度常用“節(jié)”來表示。每小時移動1海里叫做1節(jié)。l海里等于1.852千米，所以，1節(jié)大約等于52厘米／秒。流向:海流的方向是指去向，常用8個方位或以度為單位表示。例如，由西向東的流，流向為900，稱為東流。海流的強弱常用平均流速或平均流量表示。海流觀測流速:單位時間內海流流動的距離(厘米/秒)。海洋學中14海流觀測

分為表層的海流觀測和深層的海流觀測。表層的海流觀測:當船只航行在海洋上時,船員必須考慮海流的速度與流向來修正航行方向,才能到達目的地.如果詳細記錄實際航線與預定航線的偏離程度,也可以推算表層海流的流向.

海流觀測分為表層的海流觀測和深層的海流觀測。15海流觀測觀測方式全球表面洋流圖大部分是依靠船只漂流資料所累積而成。浮標漂移測流法定點觀測海流走航測流在漂流瓶中設置全球定位系統(tǒng)(GPS),再以衛(wèi)星來追蹤紀錄漂流瓶的流向,即可繪出海流面條圖,也可算出海流的速度與方向.

海流觀測觀測方式浮標漂移測流法16浮標漂移測流法根據(jù)自由漂移物隨海水流動的情況來確定海水的流速、流向，主要適用于表層流的觀測。浮子隨海流運動，利用雷達定位、航空攝影、無線電定位等工具測定浮標異動情況。浮標漂移測流法根據(jù)自由漂移物隨海水流動的情況來確定海水的流速17定點觀測海流以錨定的船只或浮標、海上平臺或者特制固定架等為承載工具，懸掛海流計進行海流觀測。定點觀測海流以錨定的船只或浮標、海上平臺或者特制固定架等為承18走航測流測流原理：測出船隊海底的絕對運動速度和方向或利用高精度GPS求出船的絕對運動速度和方向，同時測出船對水的相對運動速度和方向，再經(jīng)矢量合成得出海水對海底的運動速度和方向，即可得出海流的流速、流向走航測流測流原理：測出船隊海底的絕對運動速度和方向或利用高精19海流計簡介機械旋漿式海流儀

流速依據(jù)旋漿葉片受水流推動的轉數(shù)確定流速，海流方向則經(jīng)由后方葉板的方向加以記錄?？梢杂谰霉潭ㄔ诤４采?也可經(jīng)由船只施放于不同的海域,固定后進行短期觀測.

海流計簡介機械旋漿式海流儀20可測量不同深度的流速分布,也可以加掛溫度,鹽度,壓力的觀測儀器,甚至在海面上的浮標也能設置觀測大氣的儀器。錨定式海流儀錨定式海流計可測量不同深度的流速分布,也可以加掛溫度,鹽度,壓力的觀測21資料浮標站:

可進行表層及深層海流的觀測,經(jīng)由無線電或衛(wèi)星傳輸.

資料浮標站:

可進行表層及深層海流的觀測,經(jīng)由無線電或衛(wèi)星傳22聲學多普勒海流剖面儀

(ADCP)目前，最低頻率為38kHz,最大測流深度可達到1000m。聲學多普勒海流剖面儀

(ADCP)目前，最低頻率為38kHz23ADCP（AcousticDopplerCurrentProfilers）聲學多普勒流速剖面儀，是二十世紀80年代初發(fā)展起來的一種新型測流設備。

原理：測定聲波入射到海水中微顆粒后向散射在頻率上的多普勒頻移，從而得到不同水層水體的運動速度。多普勒效應：波在波源移向觀察者時頻率變高,而在波源遠離觀察者時頻率變低（難點）ADCP（AcousticDopplerCurrent24ADCP測流優(yōu)勢它利用多普勒效應原理進行流速測量。ADCP因其原理的優(yōu)越性，突破傳統(tǒng)機械轉動為基礎的傳感流速儀，用聲波換能器作傳感器，換能器發(fā)射聲脈沖波，聲脈沖波通過水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮游生物等反散射體反散射，由換能器接收信號，經(jīng)測定多普勒頻移而測算出流速。ADCP具有能直接測出斷面的流速剖面、具有不擾動流場、測驗歷時短、測速范圍大等特點。目前被廣泛用于海洋、河口的流場結構調查、流速和流量測驗等。

ADCP測流優(yōu)勢它利用多普勒效應原理進行流速測量。ADCP因25傳統(tǒng)流速儀法是靜態(tài)方法。流速儀是固定的。ADCP方法是動態(tài)方法。ADCP在隨測量船運動過程中進行測驗。傳統(tǒng)流速儀法要求測流斷面垂直于河岸。ADCP方法不要求測流斷面垂直于河岸。測船航行的軌跡可以是斜線或曲線。ADCP所測的垂線（子斷面）可以很多，每條垂線上的測點也很多。

應用領域

(1)深海海流高精度測量(2)海深測量

(3)港灣、河流、湖泊水流測量

(4)潛艇或水下航行體相對于海底的運動速度測量及水下定位(5)潛艇或水下航行體周圍海水流場剖面測量

傳統(tǒng)流速儀法是靜態(tài)方法。流速儀是固定的。ADCP方法是動態(tài)方26近岸異重流（densitycurrent）現(xiàn)象上下兩層密度不同的流體作相對運動的現(xiàn)象。上異重流：河水漫于海水表面的現(xiàn)象。中異重流：河水入海后沿相同密度面運動的現(xiàn)象。下異重流：潛流或水底泥流近岸異重流（densitycurrent）現(xiàn)象上下兩層密27隨著世界水利史上首次人工塑造的異重流抵達黃河小浪底水庫壩前，并通過兩條排沙洞排出庫外，黃河第三次調水調沙試驗中難度最大、科技含量最高的一項工作順利完成，它標志著水庫異重流規(guī)律已被中國水文工作者掌握并運用。水文監(jiān)測顯示，此次人工塑造的異重流最大厚度達12米以上，平均含沙量在每立方米100公斤以上，人工塑造異重流取得成功。黃河小浪底水庫的清澈水流與裹挾泥沙的混濁水流分別從多個明流洞、排沙洞奔騰而出，白、黃兩條“巨龍”再鬧小浪底，成為黃河的一道亮麗景觀。

隨著世界水利史上首次人工塑造的異重流抵達黃河小浪底水庫壩前，28近底層海流的