厦门大学海洋科学导论课件(水文部分)lect8_1024

1、)()()(sin2zukzzyukyxukxxpdtduyx)()()(sin2zvkzzyvkyxvkxuypdtdvyxgzp0yfuypdtd.sin210zfzpgdtdw01xfxpdtdusin210方程左边：海水质点的加速度分量方程右边：作用在单位质量海水质点上的力yfuypdtd.sin210zfzpgdtdw01xfxpdtdusin210海水运动方程方程左边：海水质点的加速度分量方程右边：作用在单位质量海水质点上的力 第一项：重力 g:9.8m/s2 第二项：压强梯度力 与等压面垂直，且指向压力减小的方向 压强单位： 数值上数值上 1dz(米米)=1dp(分巴）分巴） 数

2、值上数值上 数值上数值上 1dz(米米)=100hpa=10-2mpa(兆帕斯卡兆帕斯卡)第三项：科氏力-第四项：切应力第五项：其他作用力如引潮力等方向:物体运动方向右方90(北)、物体运动方向左方90(南)特点：只有运动的物体才受力； 科氏力只改变物体的运动方向，不改变速度大小； 赤道为0，极区最大0)(zwyvxudtd质量连续方程0zwyvxu体积连续方程gxvxyv等压面ggxgzfgbavabxygxxabx-ztg=z/ x0sin2utggv地转流速公式 流速与tg成正比，越大，流速越大。 北半球，地转流的流向指向等压面下倾方向右方90。当观测者顺流而立时，右侧等压面高，左侧低，

3、即等压面自左下方向右上方倾斜，南半球与之相反。b) 密度不均匀2singvtg假设海区深层存在水平的等压面pn，该处流速为0 零面或流速参考零面又设零面以上任一水平面上站a、站b，且a b,p为零面上方某一等压面，ha*、hb*分别表示a、b两站处等压面p与零面的垂直距离 pn海面x-zpabha*hb*fep4. 地转流的动力计算根据流体静压关系，零面处e、f两点间的压强为 *bbfaaeghppghppfeppfe以处在同一等压面上，所、因 *,bababbaahhghghppptggusin20当水平分布不均匀，就会引起等压面的倾斜，等压面从密度较小的站点向密度较大的站下倾。假设方向与等

4、压面下倾的方向一致，则对于某一等压面ppn海面x-zpabha*hb*fep计算公式海水的静压关系：dpgdzgdzdp,沿垂向积分，可分别求出bppappnnh ,hpn海面x-zpabha*hb*feplabpsin21海兰-汉森公式，l为a、b两站的水平距离，a为a站p等压面相对于零面的重力势差，单位m2s-2即 gdpghgdpghappaappppbbbppnnnn11gdzdpgdzddpdlhgbapppnsin2pptggsin2lhhgappbpppnnsin2lhgbapppnsin2动力计算例题 特例，设a、b 不随深度变化appbppbappnappaappppnbbb

5、ppnnnnnnnhhhppgdpghppgdpgh11实际上a、b随深度而变化例：某海区(=24)a、b两站相距20km，根据实测的温盐深可算得两站各深度海水的当场比容(s,t, p)，如下表所示。设2000m深度处的等压面为零面，试求100m深度处的地转流速。appnhp积分)(求和代替求积解：(1) 根据实测海水的比容资料，划分计算的层次20mpa10mpa5mpa1mpa0.5mpa海面ab(2) 假设一个适当的零面（题目通常给出假设），求出bappnhiniaippaapppgdpghnn)(1 11*a) 第一近似：以求和代替求积ai*ip第i个水层的平均比体积第i层上下两个等压面

6、的压强差c) 第三近似：以各个深度的比体积值代替各个等压面的比体积，1m量值上相当于10-2mpa)(21*aiaiaiai下上)(21*aiaiai下上b) 第二近似：由于观测数据是离散的，以两个等压面的比体积值的平均作为该水层的平均比体积值因此iniaibiappbppbappphhhnnn)( )(g1 1n为零面与等压面p间的水层数i为第i个水层的平均比体积b站和a站1mpa等压面相对于20mpa等压面的高度差为0)(69.0 /1010 400)97319.097325.050097310.097315.0100097303.097305.0 14331201米ggpghiiaibi

7、bampa数值上：1m=10-2mpa=104pa103)(3) 根据smggtggvpp/58.0 1020/69.024sin103.72 sin235bappnh的符号判断ba两站p等压面的倾斜情况，在依据海区所在的半球判断该等压面上地转流的流向判断地转流流向高水平高南、北半球 a 0 0 b0bappnh(4) 求vp流向向北(5) 根据流速流向作出矢量图bafpvp 符号判断等压面下倾方向，再据南北半球判断流向几点说明：bappnhc) 一般是在被计算海区选取三个站a、b、c，要求这三个站的连线构成一个直角三角形，如下图。依直角边a、b两站的比体积计算流速在x方向的分量依直角边b、c

8、两站的比体积计算流速在y方向的分量二者的合成代表整个被计算海区的地转流方向也是合成的方向abcyxuabubcu合22ababvuvd) 动力计算在不同的参考零面下所得结果是不同的，因此选取适当的零面是十分重要。b) 不能只根据某深度处的比体积差来判断地转流的大小和方向，应根据 的正负和大小来判断ba2220oxyabc练习3表 当场比体积(m3/kg)mhgtgvab93. 021sin103 . 7210200h9.81 sin253ba2220oyx等压面下倾方向x方向：由oxy方向：由oy北半球vyvxv26/9 . 2/68. 230sin103 . 721011028 . 9sin

9、2/34. 130sin103 . 721011018 . 9sin22253253222xyyxyxyxvvarctgsmvvvsmgtgvsmgtgvvvv20mpa15mpa10mpa5mpa1mpa0mpa(1)(2)(3)(4)(5)g0.72- 1010100)9733697336(400)9732797319( 500)9731597310(500)9730697303(500)9730097300(g1 )( )(g1481iniaibibappphng0.72 1010100)9733697336(400)9731997327( 500)9731097315(500)9730

10、397306(500)9730097300(g1 )( )(g1481inibicicbppphn所以，a比b高，c比b高smglhgvbappban/49.0 102072.030sin107.32g sin235-smglhgvcbppcbn/16.0 106072.030sin107.32g sin235-abcvabvcbsmvvvcbba/52.0 16.00.49 2222合v合1.18)49.016.0()(arctgvvarctgbacb1 夏季高雄水位比汕头高0.2m，高雄与汕头之间的距离为360km，=23，求流速并作图以箭号表示流向。2 设台湾以东24n海区有三个观测站（如下图），ab相距20km，bc相距20km，根