第二章 海洋学基本知识 §1 海洋概况7 u* Y8 n, L1 d( R/ A8 i
§2 海流
3 m6 \# V$ W# z2 Q& G; Z§3 海浪1 @* P7 `8 g6 Y- s
§4 海温和海冰
8 L; K; h3 F% h) ? 第一节、海洋概况
- {/ D: ]2 ~8 O! p- Y2 J0 `n一、地表海陆分布9 W% j+ q4 V, \# o( X
n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%.* j+ e! c c$ E+ }1 X( z9 K. B
n二、海洋的划分
1 H& K6 W8 B& {4 wn根据海洋要素特点及形态特征，分为主要部分和附属 部分
6 }( l n7 t- t3 rn主要部分为洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋4 k! l1 t( O1 W$ E( k2 G
n附属部分分为：海、海湾和海峡' i8 i9 W1 b0 p- V$ d! p
**中国近海，依传统分为：渤海、黄海、东海和南海四 个海区
8 v; O6 M! C$ }2 Q- T5 C 各大洋的基本形态数据( d7 I$ t8 ]& v, B4 K7 I
大洋名称# {& z) z5 m0 D: 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5 H; x" H9 _( X- \& h# k+ G
17868.4 70710 3957 11034 大西洋1 B6 Q+ h% A$ i% ^! E
9165.5 32970 3597 9218 印度洋
, o0 ~) H1 Q6 V1 b7617.4 28260 3711 9074 北冰洋 1478.8 1670 1131
% W d* w/ Y7 r# R9 D5449 合 计 36130.1 133610) m! {1 h: J; }- M/ ?( `
3698 11034& t+ v3 E2 e5 A) \. _
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。
+ {) ~8 S/ O7 k3 F; Z$ m. v* x; Pn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( y/ t( U D4 W; J
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。
3 j* |7 W- ]! F+ ]/ ^, H' sn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。" u: B( p+ s# s- b" W% h
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。" Q2 K- s! }" i4 Q; v
我国近海概况3 e% g6 C3 Y& V; M4 A8 E, u3 M
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: J. L+ {& e0 Q! N' c
方公里，平均水深18米。黄海：北起鸭绿江口，南从长9 p% S' y( U k6 K' M7 L! m
江口北岸至济州岛与东海分开，面积42万平方公里，平
3 Y) A8 l) T3 x" m7 x! b# \6 ]均水深44米。东海：南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔! @. D( F2 o; r0 F3 d- b8 s8 x" b0 d C
南海，面积75万平方公里，平均水深349米。南海：南, r( u ]' l4 }; H$ D, j1 t
靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积3508 \/ W4 {' U9 X+ I( D
多万平方公里，平均深度1000米以上。我国拥有300万
9 v: Q+ Q5 ]4 J平方公里的海洋国土和1.9万公里的海岸线。
' c8 ?% h" o( s0 b' P 我国海域的基本形态数据0 \5 i! _# t& j
海的名称 面积) Z1 O: t* g$ b, T6 c! C
（万平方公里） 平均深度4 }7 X9 W) B7 r; z
（米）
% `4 H+ ]* D, q- Y: p4 j6 r! [最大深度
$ `+ I& W1 |8 {/ R" ]6 c（米）
" `, t9 u' n* L' K8 M0 U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
; {1 G# e7 H" {6 e# N9 J O8 I" p 第二节 海 流
; Q$ ^' V5 S; |* v5 u& ~4 `2 T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。
# L; |# c% G q/ K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。
! t7 x7 M' u/ T( x( X, P流速: 流速的单位常用Kn（节）和n mile/d（海里 /日）表示。4 @8 P9 ~! h/ W- R! H" ?9 U) ?
按海流的成因分类
* I7 C. S+ t) m# l- J1 P6 @n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。9 b5 R( }2 {6 G5 [9 t( N
n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/ o+ p( K; y% Y4 M7 w0 W
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。# k9 z5 K( Z$ m% v' |/ A0 F
n潮流：由于天体引潮力引起的海水周期性水平运动。
" ?7 J' z, B" ]: a7 dn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。* g6 Z- ]1 \$ b8 i A9 H6 z: U& w( P
按海流的物理属性(温度)分类
( g2 T0 X& q, Z" k% A3 Gn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。
2 I% d: e3 P" Q/ Nn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。
/ G6 _2 U8 d% _' H( W( rn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。& g$ x3 G/ B2 Q
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 M! x2 |3 D1 J
寒流 低 低 低 小 高 多 高3 T5 V5 L) n! `7 S/ Z5 P
风海流(Wind Current)
3 n+ C1 H" ^/ a5 In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。
6 M( c% m* t7 t! D7 j1 un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。
; z( L% U3 R7 O) wn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）4 U9 q2 c2 j' O' V2 Q
n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。2 w( L0 Q6 ]- r% L
表层风海流的方向和大小 对无限深海风海流而言：+ p+ V* g5 Y4 E4 l1 {) ~
* 表层风海流流向：在北半球偏于风去向之右约
& [9 U# L1 E* `% A45°，在南半球则偏于风去向之左约45°。$ @4 ?6 B, ^$ _( J; F4 {
V 0
/ [, q$ Z$ `4 ?* o1 }& _' o=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
# o5 d# T' O5 {+ b p' M础上继续向右偏转（北半球），流速随深度增. }0 r, @/ V1 c; p
加按指数规律减小；V z = V 0 e -az 。（见图）南
5 H0 S9 u; {% d半球流向向左偏转( h# ^8 X$ x# Z( Q
在水深z= π /a 处，流向与表面流向完全相反，
4 V" N4 `- a8 O/ O% F7 y流速V D =0.05 V 0
# t) A; U2 h; F) ?2 H* _+ \6 J; r% V W**此深度（D= π /a ）称为风海流摩擦深度。实 c* L, Z% K: k: }+ F) b$ W
践中，将D称为风海流存在或影响的最大水深。% X7 l. D5 l: Y
经验公式：D=7.6w/(sinφ)
* i, `& v# E0 R1/2 对浅海风海流而言：表面流向与风去向的交角比: M. K4 o0 \+ s [( Z
无限深海的小（即小于45° ），流向随深度的% ]7 m$ I5 v; F# U
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3 R: @& Y$ q# K# u. b C
地转流
9 g% t4 E$ ~! q! {$ un 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：
: G5 q2 V+ `) x# |, z5 un 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。
3 Y3 R3 M6 y* y- B" e2 N2 Z1 r: s% _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。! D' \" j8 l5 A5 _
n p g v D D - = j rw sin 2 1 '
; ^) x8 ^' f! X, c5 Z 地形对海流的影响
: p0 s* d" ?* s0 \' ?n一、海底凸地形" x% }0 I! L& A6 P
n在北半球：上坡时，流速增大,流向右转；
* q; @7 N, x. T2 R( w下坡时，流速减少,流向左转。
, B( r0 B, ]4 Bn在南半球：上坡时，流速增大,流向左转；& y4 z. V: a& R) g/ r6 e2 T" ?
下坡时，流速减少,流向右转。
1 @! X/ _' k' R' J; Zn二、海底凹地形& j7 [% Q: a4 J4 l
n?4 u* h3 H) P/ F/ e0 W* |1 T
大洋环流, Q4 p6 Z3 s. B' c& R+ f9 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，
, p* k: b2 p; m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。
) u) x) e( L; [0 e# `**组成：风生环流、热盐环流
: @( f P; ^% Y' V" V! A% s**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
! I9 W( K' w$ G. m*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；
1 M5 W# r- m0 `& ^*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.7 D0 B7 C4 ?7 s# R4 i/ `# s
Distribution of Current in the world Ocean* a, L0 Z4 M/ \" A/ O% E
中国近海的环流2 i5 B; ?$ W& Y1 E% \
n组成：外海流系和沿岸流系
# C% K" k6 N; {" ^& Qn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）! o4 v$ ^' _3 M) V8 e) c3 e
n **特征：高温、高盐$ g9 ]1 J n: t6 t `
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。8 s4 ~* Q: g. r
n **特征：低温（冬季）、低盐
/ K' X$ ^8 E" q( y) \n高温（夏季）、低盐
5 T( x; c' X9 l( m1 Q; `9 y" {0 w 中国近海海流9 H* z% }; W; O+ m1 Y; j0 E
n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。
" { w- w7 I" A' \沿岸冷流：辽南沿岸流、 辽东沿岸流、渤海沿岸
: ?% ]( H( _- r' G- v9 J流、苏北沿岸流和闽浙0 e, c3 d# g: i
沿岸流等组成逆时针环) ^) n5 L% r" O
流。
# p/ t: z {+ l. f. L9 [/ n 中国近海海流 n南海海流：
0 @3 a) a$ f+ G O& C主要受季风影响，# P1 x# O0 Q" K! d# Y1 Q, F5 w2 I+ z
在东北季风期间大- Q4 f) h6 o" u$ V& ~' x
部分地区为西南流。 t* h; V7 s- ?( a! O) \: r/ G
在西南季风期间大0 W0 Q2 O* G9 X9 x
部分地区为东北流。, A8 b) e: f1 }( c0 X
第三节、波 浪7 m, h- S- c' @3 P
n波浪的基本特点及研究方法0 V& N4 @( P1 t- K' w' G% a: S
n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( h% N: W8 P8 e* N' w/ P0 q
都可能出现波动。
/ k5 a8 P# h; s$ f7 m* E& Kn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5 J7 ^) q6 l' x- u( z
平衡位置作周期或准周期性的运7 u5 j N( c4 r5 n7 S
动。
7 z( c& ~! N! Xn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+ A4 \1 ?! X) a7 P6 L# E
视为许多周期不同的简单波动叠. J7 I9 t! [# L2 _
加而成的复杂波动。4 B4 N% l# {# J( [
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7 l1 o$ L* D/ _. }& m- ^ R; }
其在复杂波动中所具有的能量大 y3 }6 @; \: M' m& v2 q
小，综合分析海洋波动的特性.
2 l+ H) w9 e5 v% I 海浪对航海的主要影响- `6 ?7 D" k8 D+ P( G* \
1、船偏移,偏航.
. t6 i$ {$ h! W4 c0 r) W( x7 D" `, I2、浪尖中拱，导致船失速、螺旋桨等推进器
# I% N6 [0 s- e损坏，甚至船体断裂., }0 N8 a- j. [& ~, e$ t6 C, F. B
3、摇摆、拍击、共振等，致使船体震动，船
C: d6 d& U2 ^( Y" Y3 D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.- y+ L& _9 m+ O9 G! [4 E
4、货物、特别是颗粒状货物可能移动，甲板
2 z& i' E0 `8 u `; n1 m货物淋湿和吃水增加稳性可能恶化.; K; ~" ?5 {9 k& ^ T1 P/ g
5、能见度恶化，在开阔的锚地作业发生困难.4 M: m% P7 m9 c
6、船在港内停靠复杂化，港口装备的使用效7 S4 J9 j" q& x, ]# W. ], Q4 n
率降低，在港内进行装卸作业发生困难.# f$ C0 v% ^/ U( s6 ^6 Y
7 、使救助行动发生困难，遇险人员漂离出事 r( x" j4 [5 w7 s) E; j
位置.
6 I! @; _1 P2 H4 o" O# T; I) l 波浪要素和分类; ]# X; d" @; F" Y9 J( l
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。, W' v. l0 \( h" ~: t4 G
波浪要素
1 \# Q$ H4 X: E* x% }n6 u q' [6 K) }9 S* s0 K- E0 G E _
波峰：波面的最高点； n 波谷：波面的最低点； n
+ g- W" h' x4 x7 ^, ^- F, e3 Q. u波高H：相邻的波峰与波谷间的垂直距离； n& L2 A, }% [$ w
波长λ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； n q3 a; e4 c* B0 y! R( p# `4 o
波陡δ：波高与波长之比（δ=H/λ），它是表示波形陡峭的量； n! B; x9 A8 C; D
波幅a：波高的一半称为波幅； n
* z* [; t; D* n9 i2 `% l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
4 \5 B8 b1 K- _+ k# r波速c：波形传播的速度； 单位米/秒； n
- K7 h, x, a! B' O0 R) k波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线； n2 k9 r7 \' m5 ?
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： cT8 K" O6 b; B6 P7 _. Z4 y4 X: \
= l- K3 u$ r' ^: U3 L* [
波浪的表示法+ K2 r% V$ S! Q
n (一)、波高表示方法
# T6 Q3 J+ _! M3 u0 Q$ pn 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! h. _6 a& ~+ S) L. q3 [0 Y. Q e
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
1 \ X- {' Z8 F& g又称有效波高 ，是波浪预报的一个重要指标。
# N: R5 V% d+ [* h$ sn 关系:* H 1/1000 ?H 1/100 ? H 1/10 ? H 1/3 ?Hp
' e# `, A7 C( V, R0 En
5 [" _6 D* J; j5 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( z( P; p( ]& V% [9 Z- e6 [' Q8 ?8 H
n 3、合成波高：主要指风浪（Hw）与涌浪（Hs）的叠加
& m3 T) q, r4 n* [; A$ |6 P2 27 K) T: f) O- F" Z/ h% ~. [
S W E H H H + =
1 a Z* }. T! W0 A, G% u* R. R （二）、波高、波向频率玫瑰图5 d* c6 r0 I: [9 B0 }" ^
n7 Q! V: ?3 S9 s; d5 U3 W$ A
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 n
5 S5 s8 X* d) q, Q* g% c+ L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) D- e6 R) l) u! N8 w7 B2 I6 j
全年波高波向玫瑰
) H5 ^& @5 A' I! B1 D图' U! [2 G9 K5 J0 t4 t
累* V- U. _6 n! p, I
年
: d& l9 g, _" e( ^4 c波" q3 i* o0 I/ U6 q* L+ p
高) }. M1 V; e8 U
最( j# u2 q5 o7 F" D" z
大
* z2 |- n2 J. S- A1 a值 `6 h/ V6 d% r
玫
$ ^7 m4 o) W" D% Y8 ~' G# O& A瑰3 U" U9 j }8 R3 d: `& a$ G z
图
! C( z* n/ {( r' e* H 波浪的分类
8 q4 j* B8 d' y# h+ G9 m（一）、按成因分类
6 T$ S6 |. e, U T& q) Jn风浪：由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。
3 u! x! T1 m! e& w6 w, xn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。
P, g" X+ r) p$ E2 Y0 S9 Y9 t) |4 an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。# e2 `$ |$ Y/ Q2 C
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* b8 f7 O3 t; V$ Q" P$ M
n潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。（钱塘江大潮）. z& t. ^8 }4 o6 f; O" b
n内波：在不同密度的水层界面处而产生的波动。- _4 R' Y' N$ F9 a; ^
(二) 按水深（h）相对于波长（l）的比值大小分类
9 c4 u' ?" I( |, }% }( I+ h% ~n浅水波：波长远大于海深的波，浅水波的波长至少
( T7 v* w S3 A) @n是水深的20倍（ h ≤l/ 20 或l/ h ≥ 20）。" n7 m4 d+ q) x* P
0 ]6 n; B+ L) A! |8 t' F3 O/ Lt过渡波：水深与波长的关系为 （l/ 20 < h |
