第二章 海洋学基本知识 §1 海洋概况 d; t; L; Y' N' ?; ^- r
§2 海流# w5 a; w- p+ C
§3 海浪- v8 y( M7 ~' k+ V
§4 海温和海冰
: \3 |* P! g6 Q) } 第一节、海洋概况) Q3 c7 E. M3 ]9 {
n一、地表海陆分布
* h z4 E2 ^$ x3 h+ d1 t& b8 N/ on地球表面总面积约5.1×10 8 km 2 ,分属于陆地和海洋。 陆地面积为1.49×10 8 km 2 ，占29.2%；海洋面积为 3.61×10 8 km 2 ，占70.8%.
" Q. j0 B% r" ^: Gn二、海洋的划分/ ]! y4 B* E! M$ B l( W
n根据海洋要素特点及形态特征，分为主要部分和附属 部分
/ e9 T/ Z; ~. I1 x mn主要部分为洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋
1 C2 s& S8 \2 D8 d/ p9 ]n附属部分分为：海、海湾和海峡. I! A% d) `3 O& \
**中国近海，依传统分为：渤海、黄海、东海和南海四 个海区
5 r& @7 c" l9 x, x7 M 各大洋的基本形态数据0 e6 a$ D8 A8 d
大洋名称% o4 h& U4 }/ ^" A V4 @, O
面 积 （万平方公里） 体 积 （万立方公里） 平均深度 （米） 最大深度 （米） 太平洋
# y6 N' x" T6 u* H0 k: n17868.4 70710 3957 11034 大西洋
) e. ~# Y% Y- x& m- n+ m9165.5 32970 3597 9218 印度洋
5 h1 Q7 U& f8 |7617.4 28260 3711 9074 北冰洋 1478.8 1670 1131- X { t$ E$ C8 ]# |
5449 合 计 36130.1 133610$ W" Q( @- k+ ]
3698 11034
0 a4 \! z3 y/ [. u" W/ { n洋 (Ocean)：面积广，约占海洋总面积的89%，洋的深度 大、水色高、透明度大，水文要素相对比较稳定，季节变 化小，有独自的潮波和强大的洋流系统。
) t( Q7 V3 ?) a5 Yn海 (Sea):大洋靠近大陆边缘部分，海的面积只占海洋总面 积的11%，一般深度浅，水色低（浑浊），透明度小，季& @. {# x4 K5 o: i) o4 Z
节变化显著。没有独立的海流系统和潮波系统，多数受大 洋影响。' |2 w1 R4 v( u& |. v
n海湾 (Gulf、Bay): 洋或海的一部分延伸入大陆，其深度和 宽度逐渐减小的水域称为湾。湾内潮差大。2 V0 w! X: ?6 m) A; |+ }# O8 ~3 A# H* G
n海峡 (Strait、Channel): 海洋中相邻海区之间宽度较窄的 水道称为海峡。海峡的特点是流急、速大、多涡旋。
Y x$ f- b7 b ~. o; B/ a% e 我国近海概况: @& q# {4 A9 k% c& P
n我国东南海岸面临四海。渤海：为我国的内陆海，自老 铁山经庙岛与蓬莱角联线，分割黄海，面积约9万7千平
4 [/ F/ L( M3 R2 x) }' S1 J0 F! @方公里，平均水深18米。黄海：北起鸭绿江口，南从长
7 w0 C0 V! g4 [" R8 d江口北岸至济州岛与东海分开，面积42万平方公里，平5 D- Z. `) h* G. n8 E6 K t0 [! g
均水深44米。东海：南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔
4 S, p! S2 E6 M$ p; p' g5 i7 ^南海，面积75万平方公里，平均水深349米。南海：南
7 N7 j2 K% v7 d' S7 G& f2 s靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积350
* F1 b# P# ~) ?$ g多万平方公里，平均深度1000米以上。我国拥有300万$ y7 R& P& }& w; e; z% `
平方公里的海洋国土和1.9万公里的海岸线。; @+ e: m& m6 Q; u( B# x
我国海域的基本形态数据5 [1 w" j1 s* `: X$ t+ F
海的名称 面积
2 A" E+ S8 @) \4 y8 q; B: N（万平方公里） 平均深度# K/ z+ I( Q: l% _# {
（米）
' e# m0 @* {3 J$ T" l" m A最大深度: Q5 y6 }) ^3 V' R A& ] w
（米）8 A. Q1 c3 z9 D' H
渤海 7.7 18 83 黄海 38.03 44 140 东海 77 370 2179 南海 350 1212 5377 合 计 472.73+ n' G7 V$ |" m" \3 ]9 m" \
第二节 海 流1 Y5 n5 z$ Q- V& X& z9 i; t* N
海流:海水因受气象因素和热效应作用而沿着一定途 径的、具有相对稳定速度和方向的流动。是较大尺 度范围内的海水沿水平方向的非周期性流动。它是 海水运动的形式之一。1 z' I. d( [! E, ?0 u
流向: 海流的方向是指去向，常用8个方位或以度 为单位表示。例如，由西向东的流，流向为90 0 ，称 为东流。海流的主轴是指海流流动方向上流速最大 点的连线。海流的规模常用流幅来表示，流幅是指 垂于主轴的水平宽度和上下厚度。海流的强弱常用 平均流速或平均流量表示。' h% q. C1 @5 R5 ~
流速: 流速的单位常用Kn（节）和n mile/d（海里 /日）表示。
; u/ h. v0 x: }: t4 K P* s 按海流的成因分类
$ x3 W& k* u: v! bn风海流：包括风生流和漂流，是由风对海水的牵引作用而产 生的海流。风生流是短暂风力引起的暂时性的海流，其流速 和流向随风向、风速而变化。漂流是由信风或盛行风的长期 作用而引起的海流，流向和流速比较稳定，又叫定海流。
, k H& c6 r* i1 pn梯度流(地转流)：由于等压面倾斜于等势面，海水在水平压 强梯度力与地转偏向力相互平衡作用下而产生的海流。分： 密度流和倾斜流
1 A' [5 w9 C: [7 [# \n补偿流：由于海水的连续性，一处海水流失，它处海水将流 来补充，形成补偿流。$ B3 w' @/ e' Z" U5 G
n潮流：由于天体引潮力引起的海水周期性水平运动。
5 w& B0 Q/ ~- r. ^( Q% S* Pn实际上由单一原因产生的海流极少，往往是几个因子共同作 用的结果，但有主次，近海以潮流为主，外海多风海流和梯 度流。6 ]7 }) }7 k- W
按海流的物理属性(温度)分类- G3 E6 W% w- R P: u m
n暖流(Warm Current)：温度比它所经过海区的水温高的海流称暖流。一般从 低纬向高纬流动的海流为暖流。
1 P& S; p& t! I& e5 s1 on冷流(Cold Current)：温度比它所经过海区的水温低的海流称冷流。一般从 高纬向低纬流动的海流为冷流。+ j5 a: O8 d8 U8 u% `
n中性流(Neutral Current)：流动水的温度与它所经过海区的水温相差不大 称中性流，一般东西向的流。! F* M# n4 x" ?7 a& F6 O3 V* v( ~1 g
n暖流和冷流是一相对概念，要比较必须是相对同一海区而言，两者区别有：温度 盐度 水色 透明度 含氧量 营养盐 生产力 暖流 高 高 高 大 低 少 低; ~3 J6 P# {6 X& D: A$ l
寒流 低 低 低 小 高 多 高 o/ O: F$ x4 i% n0 {" j! _
风海流(Wind Current)
1 J/ g5 r6 I- ?/ c; k: Dn风海流主要是由风对海面的切应力、地转偏向力、粘滞 摩擦力达到平衡时形成的稳定表层风海流。1 I" }" Z- G. j7 }; K% M3 x
n风海流是海洋上最主要的海流，其强度较强。通常将大 范围盛行风所引起的流向、流速常年都比较稳定的风海 流称为定海流，或漂流。而将某一短期天气过程或阵风 形成的海流称为风生流。
) r0 w& ^2 K7 i/ }9 W9 f- ?. sn在大洋中，海底对运动没有影响。称无限深海风海流 （又称埃克曼漂流。简称漂流）
: y' ?( M" J2 Yn在近海水域中，海底对运动产生一定影响。称有限深海 （或浅海）风海流。- n, C7 B! _; x# P+ q( y$ Z* a
表层风海流的方向和大小 对无限深海风海流而言：$ r+ i* d* _6 |
* 表层风海流流向：在北半球偏于风去向之右约- H) U. U3 E* m9 B
45°，在南半球则偏于风去向之左约45°。
2 [9 C5 F& [! z- f- m7 E1 }3 Q, DV 0# Y& ] \2 h; L* J
=0.0247w/(sinφ) 1/2 表层以下风海流流向：随深度增加在表层流向基, y2 x% o0 o1 n& l8 ] g1 x! ]
础上继续向右偏转（北半球），流速随深度增
) T$ q9 t* o) q, J% ]加按指数规律减小；V z = V 0 e -az 。（见图）南
4 p) O/ S& M1 I半球流向向左偏转
, [6 V. h$ a" s S在水深z= π /a 处，流向与表面流向完全相反，' b8 J0 U7 b+ q6 m# I
流速V D =0.05 V 0
9 n5 B6 D* \8 d3 l5 X+ r**此深度（D= π /a ）称为风海流摩擦深度。实
8 ]2 C! v# s2 N; b践中，将D称为风海流存在或影响的最大水深。
! d0 J& @6 ~1 `1 G$ R9 n! Z. T: l0 ^经验公式：D=7.6w/(sinφ)- l, m7 p4 b/ Z4 f- k% \. l1 z+ M
1/2 对浅海风海流而言：表面流向与风去向的交角比, i* V. M$ L9 {. b: l3 C( x) E
无限深海的小（即小于45° ），流向随深度的
8 v+ H' P" t4 }' P+ N变化也比较缓慢，当海区水深z ￡0.1D时，表 面流向几乎与风去向一致& M! m) I& r" `+ a+ m- M
地转流
0 M7 t! L+ L( I O. b1 E5 X: Pn 倾斜流与密度流的相同点：都是由于海面倾斜后，在海水水 平压强梯度力与地转偏向力相互平衡作用下而产生的海流 n 倾斜流与密度流的不同点：: q. `4 n. T- _4 R, o; m% H
n 倾斜流(Slope Current)：海面倾斜是由于不均匀的外压场作 用造成的。若不考虑底摩擦作用影响，倾斜流的大小和方向 ，从海面到海底都一样；倾斜度越大、水平压力梯度越大， 流速就越大。测者背流而立（北半球），右侧压力高，左侧 压力低。测者背流而立（南半球），右侧压力低，左侧压力 高。. n" ~% j# V" t% E+ O& y8 Z
n 密度流(Density Current)：海面倾斜是由于海水密度分布不 均匀引起的。密度流只存在于密度分布不均匀的水层，且密 度越不均匀，流越大；反之，流越小。当密度恢复均匀分布 时，密度流消失。 北半球:测者背流而立，右侧压力高，密 度小、温度大、盐度低；左侧压力低，密度大、温度小、盐 度高。南半球:测者背流而立，右侧压力低，密度大、温度小、 盐度高；左侧压力高，密度小、温度大、盐度低。) s0 n1 F, i! M' }$ u( r% k
n p g v D D - = j rw sin 2 1 '1 E3 S) L$ }7 \' Y2 j2 |
地形对海流的影响
" p. v1 j, P/ q {& dn一、海底凸地形0 ]2 `4 q v/ O. A4 }5 A* b0 Q9 J
n在北半球：上坡时，流速增大,流向右转；5 v M+ K( F( ~% `
下坡时，流速减少,流向左转。 p! c6 Z$ ? r! J1 l3 w/ H" h1 _
n在南半球：上坡时，流速增大,流向左转；
# e( g5 s$ W4 d( X, u+ m$ q( O7 [下坡时，流速减少,流向右转。
" A! G% J( `, j h) t8 E6 nn二、海底凹地形
( Z2 ]1 m( g/ r6 B3 d! p' In?8 s& d5 Z; b* P8 M+ K. q6 L4 C n
大洋环流 k$ k' J/ ~6 K Y0 A+ I" R9 y) d% J
一、定义：大洋环流是指海水在海面风力和热盐效应等作用下，
{, T1 p/ X2 x- v) y5 j海水从某海域向另一海域流动而形成的首尾相接的独立循环 系统或流涡。% Q+ x f) p1 ]) r" K
**组成：风生环流、热盐环流
/ Z {! {/ e3 u, q4 m; u- F* g**风生环流形成的主要原因：盛行风带、地转偏向力、海陆分布 二、大洋表面环流的一般模式
: O }/ @' d2 `*在北半球，绕副热带高压中心而流动的是一顺时针方向的环流 ；绕副极地低压（中纬低压）流动的是一逆时针方向的环流；
4 D6 V4 v. f8 S8 {*在南半球，绕副热带高压中心而流动的是一逆时针方向的环流 ；在高纬,由于陆地少,三大洋在西风带里相互连接,西风强劲,形 成自西向东的西风漂流,而没有出现小循环,仅在南极陆地周围受 极地东风影响产生自东向西的极地海流.& B+ `& c# N) _ i! X& K' x$ t: _
Distribution of Current in the world Ocean
" H! |( L7 N9 ^) U6 ~5 Y' { 中国近海的环流
, I# h' p% A, n& J" p7 z# Tn组成：外海流系和沿岸流系( h1 |7 u- d% @" h5 w% I8 p7 V
n一、外海流系：主要指黑潮及其分支（台湾暖 流、对马暖流和黄海暖流）
/ N7 |9 G9 t- }2 B! `6 _n **特征：高温、高盐- o x& i N7 m
n二、沿岸流系：大陆江河径流入海后沿海岸的 流动以及盛行季风引起的风海流。* ^- Q5 _+ [ B; z f
n **特征：低温（冬季）、低盐
- y4 O, M- D2 G8 [2 @% ?$ jn高温（夏季）、低盐
0 y- T. C4 h, l* }$ W; I* f 中国近海海流
, j9 a/ ^' \6 B, b* Vn渤海、黄海和东海海流： 外海暖流：台湾暖流、对 马暖流、黄海暖流。2 p% J& M# n. x1 ]2 c
沿岸冷流：辽南沿岸流、 辽东沿岸流、渤海沿岸% l* P# e$ b0 Y k; i" F
流、苏北沿岸流和闽浙6 f9 O6 n0 U' t& _7 i7 p+ B
沿岸流等组成逆时针环
8 L. j- W/ b) s3 A! f% g流。8 W2 U% E" G5 ^4 W# P$ \8 V2 ^
中国近海海流 n南海海流：8 ]: g$ S1 E% Y3 x8 G* F& V0 n( w4 j
主要受季风影响，+ F1 L- [# N1 p Z- c s0 y$ } }* A
在东北季风期间大% G' I) ~2 C' Z7 _
部分地区为西南流。
p! j/ x% i: P! m$ X8 z/ B) u在西南季风期间大) J$ L) T; C( H
部分地区为东北流。% q% E1 M! }+ h7 M( r7 m
第三节、波 浪% i- h H2 j2 ?( R0 O, a$ S2 }+ K+ \
n波浪的基本特点及研究方法
6 Y9 E: ?- M- X4 a. n2 Gn海洋中的波动是海水的基本运 动形式之一。从海面到海底处处
. u) {# V; l# ^4 @3 n+ r- Z5 u都可能出现波动。
0 }5 G) p" m% `1 }% X8 @8 Z. `n海洋波动的基本特点是：在外力 与重力的作用下，水质点离开其
4 Q8 O# C/ E/ s, |平衡位置作周期或准周期性的运
0 U/ s L3 g2 s4 p动。6 f: n! W) Y9 v9 _9 A* s. Z
n实际海洋中的波动并不是真 正的周期性变化，而是可以近似6 D& h$ _: f, i. }2 n
视为许多周期不同的简单波动叠0 t& [# g/ X( w; ?* q: V
加而成的复杂波动。
& ^) ?# J& R {. n: M8 O& P( [; ]n研究方法:从简单波动入手，利用 不同周期的简单波动的特性以及
/ A3 y; h- B) |6 R# m; F, r其在复杂波动中所具有的能量大- E+ t- p+ y9 A$ Y
小，综合分析海洋波动的特性.
0 z3 ]; B; Z) [ @. Q/ Q 海浪对航海的主要影响
( k# V/ h# [# y2 a1、船偏移,偏航.
: ?( a- @, w9 a$ \! K7 k$ G2、浪尖中拱，导致船失速、螺旋桨等推进器
6 o- Z0 n/ y: ^1 k损坏，甚至船体断裂.: J2 f& v; d0 \; w+ j
3、摇摆、拍击、共振等，致使船体震动，船: B. R6 F" d* t7 l2 s# Z, U+ o0 X) l
的机动性能、操纵性和稳性下降；导航仪 器受干扰或损坏；晕船导致船上人员工作 效率下降.
) ]5 b, @+ F, W; X4、货物、特别是颗粒状货物可能移动，甲板) V- r7 p0 Z$ Q! }! ~! u1 H- c
货物淋湿和吃水增加稳性可能恶化.
: }7 s4 @7 E8 \' i0 Q( e X0 ^5、能见度恶化，在开阔的锚地作业发生困难.
& ?7 v; @3 f9 k% V6、船在港内停靠复杂化，港口装备的使用效8 U/ W9 z! M6 W6 G0 `
率降低，在港内进行装卸作业发生困难.5 Q2 J" _1 l' J' v9 m
7 、使救助行动发生困难，遇险人员漂离出事
7 F' G6 ^: N, C, a1 `$ x6 K1 o. X位置.
( f+ D5 G! ~: O9 W" u 波浪要素和分类3 f2 a; b# ?' o
实际海洋中的波动是一种十分复杂的现象，严格 说，它们都不是真正的周期性变化，但是，作为最 低近似可以把实际的海洋波动看作是简单波动或简 单波动的叠加，从研究简单波动入手来研究实际海 洋的波动是一种可行的方法，而且简单波动的许多 性质可以直接应用于解释海洋波动的性质。3 ?: C1 M; q' f3 j' C7 A
波浪要素4 N. w6 @; L6 R( n0 |! ?9 ?
n
/ x c3 r; S& ^0 [" M& d' R, f. B4 ~2 n波峰：波面的最高点； n 波谷：波面的最低点； n
/ \1 y; _0 B+ b波高H：相邻的波峰与波谷间的垂直距离； n
6 V/ C3 {! x/ M; n, o% o波长λ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； n u+ [3 B- Y- |: f8 X7 x# m
波陡δ：波高与波长之比（δ=H/λ），它是表示波形陡峭的量； n
/ Q0 Z6 L, x a3 e& u$ @ u: r波幅a：波高的一半称为波幅； n' d; X0 v# J0 m6 Z+ `) U5 z1 S
周期T：两相邻的波峰（或波谷）相继通过一固定点所需时间，单位为秒； n( I6 c9 {$ x) E* t2 b# k' H) T3 H
波速c：波形传播的速度； 单位米/秒； n# B, M/ B% w' \' _7 u
波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线； n) d: o. p6 V+ D
波向线：垂直于波峰线的波浪传播方向线； n 波长、波速、周期三者关系： cT
! _3 f* u4 U5 C% T6 g! o5 Q2 p= l4 \5 u: S, `% `9 T# u4 e# V: v
波浪的表示法0 t6 X& P7 O5 ~6 x% W0 {9 u
n (一)、波高表示方法
! l# Q! \9 B$ K% s1 d$ R \! s/ jn 1、平均波高：所有波高的平均值，Hp=（H1+H2+H3+…Hn ）/n ， 其中n 为观测到的波的总个数，H1，H2，...Hn 为各实测波的波高。反映海面 波高的平均状态- O4 ]+ ^. s+ _ f$ O3 s
2、部分大波的平均波高：将观测到的波高按大小排列起来 ，取最高的一部分波的波高计算平均值，称为部分大波的平均波高 。常用的有： H 1/3 、H 1/10 、H 1/100 、 H 1/1000 ，其中H 1/3
; X: D9 D1 s$ } c: s: b7 q又称有效波高 ，是波浪预报的一个重要指标。9 @& ? p) D% O4 v5 g
n 关系:* H 1/1000 ?H 1/100 ? H 1/10 ? H 1/3 ?Hp4 a! J g4 {" Q! Y- ^! \( D
n
f9 p- y/ ]: F6 r4 F**换算经验关系：H 1/3 =1m→Hp=0.63m;H 1/10 =1.27m; H 1/100 =1.61m; n H 1/1000 =1.94m! b. z5 n) t$ |; x, ~! V+ t3 ^8 w
n 3、合成波高：主要指风浪（Hw）与涌浪（Hs）的叠加% H1 s3 d1 c8 y5 ]1 ?
2 2
f; s& g0 c6 H" U6 D' HS W E H H H + =# {# {- [7 P9 F: H2 z5 n
（二）、波高、波向频率玫瑰图, k0 J0 \8 T$ x* P4 r8 \9 {
n0 J6 S$ x, c9 a0 O4 [+ D# t
波向是指波浪传播的来向，波向频率是统计累年、各季或各月的 n4 G) Q! q1 ?7 W- D: V f/ l/ e2 n
各向波浪出现回数n 与相应统计时限内总回数N 之比的百分数。即波向频率 P （P=n/N ）. n 以相应比例在同方向上标出波浪出现的频率数的图，叫波向玫瑰图7 b2 E: C/ h: D
全年波高波向玫瑰( e1 {3 }: Z+ J* t2 j
图9 U, ]$ u( Z& B+ i3 l/ Y
累
/ i! U) t1 E- Z' D% N4 s年
' K; x x/ |( T R0 U) n) U波
* u& |/ N$ H) V高: t& c2 o$ M8 k+ |, Y- h, q
最
1 A0 D: A3 O; U% ] S% r大
# Z8 r, ]0 d' g1 {值
" U+ ~) q( u& Q, B# g G( L4 Q( _玫
: D9 G( f% A8 P# o( i瑰. E4 Z7 z+ B$ V/ S6 ?
图
# I" S, `" J) j& B! i1 L5 e# i# L: X5 Q; | 波浪的分类. y; b$ L' O4 b- U. c- Y
（一）、按成因分类
# Y4 K. L( f0 N3 J2 ln风浪：由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。+ `: w4 E1 q' }" z5 B: C# i- j% j
n涌浪：风浪离开风区传至远处或者风区中风停息后所留下来的波浪，称为涌浪。 n近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响而发生一系列变化后， n形成的浪。: ]4 W0 X. R* Z! {, {4 g+ ~0 [; w9 |4 E
n海啸：由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所形成的波动。& X5 ~8 l1 c2 }& h7 S! X
n风暴潮：由于气象原因，如台风，强风暴等引起的海面异常升高现象称风暴潮， n亦称风暴海啸。下载的PPT、SWF\水文.swf
: L# v, g9 X3 Y b* Zn潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。（钱塘江大潮）3 K- @2 p; W' J9 A8 S- U
n内波：在不同密度的水层界面处而产生的波动。: e# h/ }9 ^2 ?
(二) 按水深（h）相对于波长（l）的比值大小分类/ e2 y* O/ B& A: j" ]
n浅水波：波长远大于海深的波，浅水波的波长至少
1 p$ \: n4 e, Y6 |; G. q* sn是水深的20倍（ h ≤l/ 20 或l/ h ≥ 20）。
" c+ o( ?) B# X) r! X- j9 C
6 m5 e p0 K: V3 G& st过渡波：水深与波长的关系为 （l/ 20 < h |
