海流OceanCurrent觀(guān)測(cè)課件

海流有關(guān)的趣聞海流相關(guān)的知識(shí)海流測(cè)量近岸異重流現(xiàn)象與觀(guān)測(cè)近底層海流的觀(guān)測(cè)影響海流觀(guān)測(cè)誤差分析第七章海流（OceanCurrent）觀(guān)測(cè)主要內(nèi)容海流有關(guān)的趣聞海流相關(guān)的知識(shí)海流測(cè)量近岸異重流現(xiàn)象與觀(guān)測(cè)近底11963年4月30日，我國(guó)制造第一艘萬(wàn)噸級(jí)遠(yuǎn)洋貨輪“躍進(jìn)號(hào)”滿(mǎn)載13481噸玉米，自青島首航日本名古屋，開(kāi)辟日-中航線(xiàn)。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(guān)于“躍進(jìn)號(hào)”遇難事件的聲明，并派出調(diào)查“躍進(jìn)號(hào)”失事原因的臨時(shí)編隊(duì)，編隊(duì)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(méi)原因，不能大概、可能，一定要找到這條船”。經(jīng)過(guò)幾天調(diào)查，終于查明了失事的真正原因?！败S進(jìn)號(hào)”觸到了頂部不足3平方米的適淹礁“蘇巖”西南角而沉沒(méi)，左舷鋼板數(shù)處裂口，最大一處長(zhǎng)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(xiàn)，以至觸礁沉沒(méi)。1963年4月30日，我國(guó)制造第一艘萬(wàn)噸級(jí)遠(yuǎn)洋貨輪“躍進(jìn)號(hào)”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(shí)把裝有各種文字記錄的瓶子投進(jìn)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(lèi)認(rèn)識(shí)洋流、傳送情報(bào)做出過(guò)重大貢獻(xiàn)，也發(fā)生過(guò)許多非常有趣的故事。1956年的一天，美國(guó)的一個(gè)叫作道格拉斯的年輕人，從佛羅里達(dá)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(zhǔn)備了一頓豐盛的晚餐，等待著他的歸來(lái)?？墒?，他這一去便杳無(wú)蹤影，盡管海岸防衛(wèi)隊(duì)出海反復(fù)搜尋，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何線(xiàn)索。兩年后，美國(guó)佛羅里達(dá)州的有關(guān)部門(mén)突然收到一封來(lái)自澳大利亞的來(lái)信。打開(kāi)一看，里面有一封信和一張沒(méi)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(xiě)道：“任何人發(fā)現(xiàn)這張字條，請(qǐng)將此支票連同我的遺囑寄往美國(guó)佛羅里達(dá)州邁阿密海灘我的妻子雅麗達(dá)·道格拉斯收。由于引擎出故障，我被吹向了遠(yuǎn)海?！毙派险f(shuō)，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(gè)封緊的果醬瓶子里發(fā)現(xiàn)的。美國(guó)的佛羅里達(dá)海岸距離澳大利亞的悉尼，大約有4.8萬(wàn)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(jìn)入太平洋，最后來(lái)到遙遠(yuǎn)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(guó)海洋科學(xué)工作者去南太平洋進(jìn)行了一次科學(xué)考察。返航途中，橫渡赤道時(shí)，考察船上有一位名叫周鐳的科學(xué)工作者，突然想起人們?cè)诤Ｉ嫌闷孔觽鬟f信息的事，便急忙給妻子寫(xiě)了一封信。他把寫(xiě)好的信裝進(jìn)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(huà)了一個(gè)箭頭指向“中國(guó)”二字，還用英語(yǔ)和俄語(yǔ)加以注明，然后把信裝進(jìn)一個(gè)啤酒瓶?jī)?nèi)，用白蠟密封，在考察船穿過(guò)赤道的時(shí)候投入茫茫的大海。兩個(gè)多月后，周鐳返回了祖國(guó)。除開(kāi)茶余飯后的話(huà)題之外，誰(shuí)也沒(méi)把投瓶的事放在心上。不料有一天，他突然收到來(lái)自巴布亞新幾內(nèi)亞的一封來(lái)信，打開(kāi)一看，是一位中國(guó)血統(tǒng)的名叫陳國(guó)祥的先生寄來(lái)的。信中除了有周鐳寫(xiě)給他妻子玉萍的家書(shū)外，陳先生還附有一封熱情洋溢的書(shū)信。信中不僅講明了周鐳家書(shū)拾到的時(shí)間、地點(diǎn)和過(guò)程，還提到他與祖國(guó)的血肉關(guān)系，并希望今后加強(qiáng)聯(lián)系。不言而喻，這兩個(gè)故事中的郵遞員，都是前面我們提到的洋流。不過(guò)，洋流郵遞只是人們?cè)谌f(wàn)般無(wú)奈的情況下的一種碰運(yùn)氣的舉動(dòng)，實(shí)際上是常?？坎蛔〉?。1498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(guó)王寫(xiě)了一份報(bào)告，裝在一個(gè)椰子殼里投入大海，希望海流迅速把它帶到西班牙去?？墒?，海流把它漂到大西洋比斯開(kāi)灣的一個(gè)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(guó)海洋科學(xué)工作者去南太平洋進(jìn)行了一次科學(xué)考察4海流觀(guān)測(cè)的重要意義海流與漁業(yè)關(guān)系緊密建港時(shí)，海流對(duì)泥沙的搬運(yùn)作用海上交通，順流節(jié)約時(shí)間水團(tuán)的形成、海水內(nèi)部及海氣界面之間熱量的交換等海流觀(guān)測(cè)的重要意義海流與漁業(yè)關(guān)系緊密5§1.海流（OceanCurrent）海水運(yùn)動(dòng)是亂流、波動(dòng)、周期特性潮流和穩(wěn)定的常流綜合作用的結(jié)果。海流:是指海洋中的海水具有相對(duì)穩(wěn)定速度的流動(dòng)，它是海水運(yùn)動(dòng)的形式之一。（空間尺度大于5米，時(shí)間尺度周期超過(guò)12小時(shí)）§1.海流（OceanCurrent）海水運(yùn)動(dòng)是亂流、波動(dòng)6海流分類(lèi)——成因海流的成因主要是盛行風(fēng)帶、地轉(zhuǎn)偏向力、和海陸地形分布等因子共同作用的結(jié)果。按形成原因的不同，可分為：1.地轉(zhuǎn)流（GeotropicCurrent）：海水等壓面傾斜，海水受到水平壓強(qiáng)梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力平衡時(shí)出現(xiàn)的穩(wěn)定流動(dòng)。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(chǎng)作用下的地轉(zhuǎn)流。海洋上大氣壓分布不均勻，使海面發(fā)生傾斜而產(chǎn)生海水的流動(dòng)。測(cè)者背流而立，右側(cè)等壓面高，左側(cè)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(chǎn)生的海流，又稱(chēng)梯度流。如非洲的紅海，蒸發(fā)大，鹽度高密度大，產(chǎn)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(chǎn)生的地轉(zhuǎn)流。測(cè)者背流而立，右側(cè)等壓面高，密度小左側(cè)等壓面低，密度大。海流分類(lèi)——成因海流的成因主要是盛行風(fēng)帶、地轉(zhuǎn)偏向力、和海陸7密度流密度流8海流分類(lèi)——成因2.風(fēng)海流：是海洋上最主要的海流，其強(qiáng)度較強(qiáng)。風(fēng)海流是在海面風(fēng)作用下形成的海水流動(dòng)。通常將大范圍盛行風(fēng)所引起的流向、流速常年都比較穩(wěn)定的風(fēng)海流稱(chēng)為定海流，或漂流。而將某一短期天氣過(guò)程或陣風(fēng)形成的海流稱(chēng)為風(fēng)生流。

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

。在淺海中，流向與風(fēng)向幾乎一致。風(fēng)海流流向隨深度增加向右偏轉(zhuǎn)（北半球），流速隨深度增加逐漸減?。ㄒ?jiàn)圖）。海流分類(lèi)——成因2.風(fēng)海流：是海洋上最主要的海流，其強(qiáng)度9海流分類(lèi)——成因3.補(bǔ)償流：由于海水的連續(xù)性，一處海水流失，它處海水將流來(lái)補(bǔ)充，形成補(bǔ)償流。4.潮流：由于天體引潮力引起的海水周期性水平運(yùn)動(dòng)。潮波運(yùn)動(dòng)中水質(zhì)點(diǎn)沿水平方向的周期運(yùn)動(dòng)。航海學(xué)中講述。實(shí)際上由單一原因產(chǎn)生的海流極少，往往是幾個(gè)因子共同作用的結(jié)果，但有主次，近海以潮流為主，外海多風(fēng)海流和梯度流。海流分類(lèi)——成因3.補(bǔ)償流：由于海水的連續(xù)性，一處海水10海流分類(lèi)——物理屬性(溫度)水團(tuán)：來(lái)自相同的源地，具有獨(dú)特的相對(duì)均勻的物理性質(zhì)（如溫度，鹽度，溶解氧等）的海水稱(chēng)水團(tuán)。暖流：流動(dòng)水團(tuán)的溫度比它所經(jīng)過(guò)海區(qū)的水溫高稱(chēng)暖流。一般從低緯向高緯流動(dòng)的海流為暖流。冷流：流動(dòng)水團(tuán)的溫度比它所經(jīng)過(guò)海區(qū)的水溫低稱(chēng)冷流。一般從高緯向低緯流動(dòng)的海流為冷流。中性流：流動(dòng)水團(tuán)的溫度比它所經(jīng)過(guò)海區(qū)的水溫相差不大稱(chēng)中性流，一般東西向的流。海流分類(lèi)——物理屬性(溫度)水團(tuán)：來(lái)自相同的源地，具有獨(dú)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(fēng)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(dòng)。由月亮與太陽(yáng)的引潮力引起。常流：海水沿一定路徑、方向基本朝向一個(gè)方向的大規(guī)模的運(yùn)動(dòng)。由風(fēng)的作用、海洋受熱不均勻、地形的影響產(chǎn)生。觀(guān)測(cè)結(jié)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(dòng)13海流觀(guān)測(cè)流速:單位時(shí)間內(nèi)海流流動(dòng)的距離(厘米/秒)。海洋學(xué)中，洋流的速度常用“節(jié)”來(lái)表示。每小時(shí)移動(dòng)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(gè)方位或以度為單位表示。例如，由西向東的流，流向?yàn)?00，稱(chēng)為東流。海流的強(qiáng)弱常用平均流速或平均流量表示。海流觀(guān)測(cè)流速:單位時(shí)間內(nèi)海流流動(dòng)的距離(厘米/秒)。海洋學(xué)中14海流觀(guān)測(cè)

分為表層的海流觀(guān)測(cè)和深層的海流觀(guān)測(cè)。表層的海流觀(guān)測(cè):當(dāng)船只航行在海洋上時(shí),船員必須考慮海流的速度與流向來(lái)修正航行方向,才能到達(dá)目的地.如果詳細(xì)記錄實(shí)際航線(xiàn)與預(yù)定航線(xiàn)的偏離程度,也可以推算表層海流的流向.

海流觀(guān)測(cè)分為表層的海流觀(guān)測(cè)和深層的海流觀(guān)測(cè)。15海流觀(guān)測(cè)觀(guān)測(cè)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(biāo)漂移測(cè)流法定點(diǎn)觀(guān)測(cè)海流走航測(cè)流在漂流瓶中設(shè)置全球定位系統(tǒng)(GPS),再以衛(wèi)星來(lái)追蹤紀(jì)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(guān)測(cè)觀(guān)測(cè)方式浮標(biāo)漂移測(cè)流法16浮標(biāo)漂移測(cè)流法根據(jù)自由漂移物隨海水流動(dòng)的情況來(lái)確定海水的流速、流向，主要適用于表層流的觀(guān)測(cè)。浮子隨海流運(yùn)動(dòng)，利用雷達(dá)定位、航空攝影、無(wú)線(xiàn)電定位等工具測(cè)定浮標(biāo)異動(dòng)情況。浮標(biāo)漂移測(cè)流法根據(jù)自由漂移物隨海水流動(dòng)的情況來(lái)確定海水的流速17定點(diǎn)觀(guān)測(cè)海流以錨定的船只或浮標(biāo)、海上平臺(tái)或者特制固定架等為承載工具，懸掛海流計(jì)進(jìn)行海流觀(guān)測(cè)。定點(diǎn)觀(guān)測(cè)海流以錨定的船只或浮標(biāo)、海上平臺(tái)或者特制固定架等為承18走航測(cè)流測(cè)流原理：測(cè)出船隊(duì)海底的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和方向或利用高精度GPS求出船的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和方向，同時(shí)測(cè)出船對(duì)水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和方向，再經(jīng)矢量合成得出海水對(duì)海底的運(yùn)動(dòng)速度和方向，即可得出海流的流速、流向走航測(cè)流測(cè)流原理：測(cè)出船隊(duì)海底的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和方向或利用高精19海流計(jì)簡(jiǎn)介機(jī)械旋漿式海流儀

流速依據(jù)旋漿葉片受水流推動(dòng)的轉(zhuǎn)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。可以永久固定在海床上,也可經(jīng)由船只施放于不同的海域,固定后進(jìn)行短期觀(guān)測(cè).

海流計(jì)簡(jiǎn)介機(jī)械旋漿式海流儀20可測(cè)量不同深度的流速分布,也可以加掛溫度,鹽度,壓力的觀(guān)測(cè)儀器,甚至在海面上的浮標(biāo)也能設(shè)置觀(guān)測(cè)大氣的儀器。錨定式海流儀錨定式海流計(jì)可測(cè)量不同深度的流速分布,也可以加掛溫度,鹽度,壓力的觀(guān)測(cè)21資料浮標(biāo)站:

可進(jìn)行表層及深層海流的觀(guān)測(cè),經(jīng)由無(wú)線(xiàn)電或衛(wèi)星傳輸.

資料浮標(biāo)站:

可進(jìn)行表層及深層海流的觀(guān)測(cè),經(jīng)由無(wú)線(xiàn)電或衛(wèi)星傳22聲學(xué)多普勒海流剖面儀

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

(ADCP)目前，最低頻率為38kHz23ADCP（AcousticDopplerCurrentProfilers）聲學(xué)多普勒流速剖面儀，是二十世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的一種新型測(cè)流設(shè)備。

原理：測(cè)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(yùn)動(dòng)速度。多普勒效應(yīng)：波在波源移向觀(guān)察者時(shí)頻率變高,而在波源遠(yuǎn)離觀(guān)察者時(shí)頻率變低（難點(diǎn)）ADCP（AcousticDopplerCurrent24ADCP測(cè)流優(yōu)勢(shì)它利用多普勒效應(yīng)原理進(jìn)行流速測(cè)量。ADCP因其原理的優(yōu)越性，突破傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)為基礎(chǔ)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(guò)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(hào)，經(jīng)測(cè)定多普勒頻移而測(cè)算出流速。ADCP具有能直接測(cè)出斷面的流速剖面、具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、測(cè)速范圍大等特點(diǎn)。目前被廣泛用于海洋、河口的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)查、流速和流量測(cè)驗(yàn)等。

ADCP測(cè)流優(yōu)勢(shì)它利用多普勒效應(yīng)原理進(jìn)行流速測(cè)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(dòng)態(tài)方法。ADCP在隨測(cè)量船運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。傳統(tǒng)流速儀法要求測(cè)流斷面垂直于河岸。ADCP方法不要求測(cè)流斷面垂直于河岸。測(cè)船航行的軌跡可以是斜線(xiàn)或曲線(xiàn)。ADCP所測(cè)的垂線(xiàn)（子斷面）可以很多，每條垂線(xiàn)上的測(cè)點(diǎn)也很多。

應(yīng)用領(lǐng)域

(1)深海海流高精度測(cè)量(2)海深測(cè)量

(3)港灣、河流、湖泊水流測(cè)量

(4)潛艇或水下航行體相對(duì)于海底的運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量及水下定位(5)潛艇或水下航行體周?chē)Ｋ鲌?chǎng)剖面測(cè)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(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dá)黃河小浪底水庫(kù)壩前，并通過(guò)兩條排沙洞排出庫(kù)外，黃河第三次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)中難度最大、科技含量最高的一項(xiàng)工作順利完成，它標(biāo)志著水庫(kù)異重流規(guī)律已被中國(guó)水文工作者掌握并運(yùn)用。水文監(jiān)測(cè)顯示，此次人工塑造的異重流最大厚度達(dá)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(kù)的清澈水流與裹挾泥沙的混濁水流分別從多個(gè)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(guān)。

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