最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件

《水文学》-第4章海洋的结构与海水的运动《水文学》-第4章海洋的结构与海水的运动1§4.1

海洋的组成与结构一、海洋的组成二、海洋运动的结构§4.1

海洋的组成与结构一、海洋的组成2最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件3最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件4最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件5最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件6最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件7最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件8各大洋间的分界线四大洋间无天然界线，只能以水下海岭或人定经线为界。太平洋北边通过白令海峡与北冰洋相通，东边以通过南美合恩角的经线（68°W）到南极洲与大西洋分界，西边与印度洋的分界：从马来半岛起，经苏门答腊、爪哇、帝汶等岛，澳大利亚的伦敦德里角，再沿塔斯马尼亚岛的东南角至南极洲。印度洋与大西洋的分界线：从非洲南部厄加勒斯角起经20°E经线至南极洲。北冰洋则大致以北极圈为界。各大洋间的分界线四大洋间无天然界线，只能以水下海岭或人定经线9（二）海及其分类海——指位于大陆的边缘（或大洋的边缘），由大陆、半岛、岛屿或岛屿群等在不同程度上与大洋主体隔开的水域。具有深度浅、面积小、兼受洋、陆影响的特性，并具有不稳定的理化性质，潮汐现象明显，基本上不具有独立的洋流系统和潮汐系统，是大洋的附属部分，即海总从属于一定的洋。据国际水道测量局统计，全球共有54个海（包括某些海中之海）。依据海与大洋分离程度和其他地理标志，可以把海分成边缘海、地中海和内海。（二）海及其分类海——指位于大陆的边缘（或大洋的边缘），由大10边缘海——又称陆缘海、边海或缘海。位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋或邻海相分隔，但直接受外海传播来的洋流和潮汐的影响。如白令海、鄂霍次克海、日本海、黄海、东海和南海等。内海——又称内陆海、封闭海，指伸入大陆内部，仅有狭窄水道（海峡）同大洋或边缘海相通的海。例如我国的渤海、西亚的波斯湾、红海、欧洲的波罗的海等。地中海——以称陆间海，指位于两个或多个大陆之间的海。如亚、欧、非大陆之间的地中海，位于安的列斯群岛、中美地峡和南美大陆之间的加勒比海等。边缘海——又称陆缘海、边海或缘海。位于大陆边缘，以半岛、岛屿11最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件12最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件13（三）海湾和海峡海湾——bay,gulf，指洋或海的一部分伸入大陆，深度逐渐变窄的水域。海湾中的海水因其与邻近海或洋相通，故海水性质与相邻海洋的性质相似。海湾中的最大水文特点是潮差很大，原因是深度和宽度向大陆方向不断减小。如杭州湾的钱塘江怒潮，潮差一般为6－8m。北美芬地湾潮差更达18m之最。海峡——strait,channel，指位于两块陆地之间，两端连接海洋的狭窄水道。如连结东海与南海的台湾海峡等。（三）海湾和海峡海湾——bay,gulf，指洋或海的一部分伸14海湾

海湾是海洋伸入大陆的部分，其深度和宽度向大陆方向逐渐减小的水域。一般以入口处海角之间的连线或湾口处的等深线作为洋或海的分界线。海湾的特点是潮差较大。

海湾海湾是海洋伸入大陆的部分，其深度和宽度向大陆15海峡海峡是连通海洋与海洋之间狭窄的天然水道。如台湾海峡、马六甲海峡、直布罗陀海峡等。其水文特征是水流急，潮速大，上下层或左右两侧海水理化性质不同，流向不同。

海峡海峡是连通海洋与海洋之间狭窄的天然水道。如台湾16二、海洋运动的结构（一）海洋形态结构根据海底地貌的基本形态特征，可分成大陆边缘、大洋盆地、洋中脊三个单元，见表4—2。二、海洋运动的结构（一）海洋形态结构171、大陆边缘大陆边缘一般包括大陆架、大陆坡和大陆基（大陆隆），约占海洋总面积的22％。大陆架或大陆浅滩是毗连大陆的浅水区域和坡度平缓区域，是大陆在海面以下的自然延续部分，通常取200米等深线为大陆架外缘。大陆架宽度极不一致，最窄的仅数公里，最宽可达1000公里，平均宽度约75公里。大陆坡和大陆基构成了由大陆向大洋盆地的过渡带。大陆坡占据这一过渡带的上部，水深约200—3000米的区域，坡度较陡。大陆基大部分位于3000—4000米等深浅之间，坡度较缓。1、大陆边缘大陆边缘一般包括大陆架、大陆坡和大陆基（大陆隆182、大洋盆地大洋盆地是世界海洋中面积最大的地貌单元，其深度大致介于4000—6000米之间，约占世界海洋总面积的45％左右，由于海岭、海隆以及群岛和海底山脉的分隔，大洋盆地分成近百个独立的海盆，主要的约有50个。2、大洋盆地大洋盆地是世界海洋中面积最大的地貌单元，其深度193、大洋中脊洋中脊或中央海岭是世界大洋中最宏伟的地貌单元。它隆起于海洋底中央部分，贯穿整个世界大洋，成为一个具有全球规模的洋底山脉，大洋中脊总长约80000公里，相当于陆上所有山脉长度的总和；面积约1.2亿平方公里，约占世界海洋总面积的32.7％。洋中脊的顶部和基部之间的深度落差平均1500米。3、大洋中脊洋中脊或中央海岭是世界大洋中最宏伟的地貌单元。它204、海沟海沟主要分布在大陆边缘与大洋盆地交接处，是海洋中最深区域，深度一般超过6000米。世界海洋总共有30多条海沟，约有20条位于太平洋，大多数海沟沿着大陆边缘或岛链伸展，宽度小于120公里，深度达6—11公里；深度大于1万米的海沟有马里亚纳海沟、汤加海沟、千岛-勘察加海沟、菲律宾海沟、克马德克海沟，均位于太平洋。其中，马里亚纳海沟的查林杰海渊深达11034米，是迄今所知海洋中的最大深度。4、海沟海沟主要分布在大陆边缘与大洋盆地交接处，是海洋中最21（二）海水运动结构广阔无垠的海洋，永远处于不停的运动之中。水的运动不仅仅发生在表层，而且直到近底层的深处。水的移动不仅可以在水平方向上，而且也发生在垂直方向上。海水的运动不仅是输送水量，而同时输送能量和物质促进了海洋生态的良性循环和影响着全球的气候和天气。引起海水运动的原因很多。其中主要有：天体作用、太阳辐射作用、大气压力梯度等等，使海水运动形成多种多样的结构形式，但海水运动结构主要有：规模宏大首尾相接的洋流系统；周期性涨落和水平运动的潮汐系统；澎湃激荡的波浪系统；永无休止的混合系统。对它们进行研究，由分析到综合，最后达到认识海水总的运动规律的目的。（二）海水运动结构广阔无垠的海洋，永远处于不停的运动之中。水224.2海水的运动P135－144本节内容主要参照《自然地理学》“4.3海水的运动”一节。海水的运动形式多种多样，其中波浪、潮汐、洋流是海水运动的三种普遍形式。一、波浪（wave)P137－139二、潮汐（tide,morningandeveningtide）P135－137三、洋流（Oceancurrent）P139－144四、复习思考题4.2海水的运动P135－144本节内容主要参照《自然地理23一、波浪（wave)P137－139（一）波浪及其形成波浪——是指发生在海洋、湖泊、水库等有宽敞水面的水体中的波动现象，其显著特点是水面呈周期性起伏。波浪发生时，好象是水体向前移动，但实质上是波形的传播，而并非是水质点的向前移动。一、波浪（wave)P137－139（一）波浪及其形成24当水体表层或内部受到风力、地震等外力作用时，水质点便离开原来的平衡位置而运动，但在内力（如重力、表面张力、水压力等）作用下，水质点又有恢复到原来平衡位置的趋势。因此，水质点便在其平衡位置附近作周期性的封闭圆周运动或接近封闭的圆周运动。这种水质点在其平衡位置附近作周期性的往复运动称为水质点的振动。由于惯性作用，水质点的振动保持着并通过四周的水质点向外传播，引起水面周期性的起伏，便形成波浪。可见，波浪的实质是波形的传播，而非水质点的向前移动。水质点只在其平衡位置附近作周期性的振动，水质点的振动在水体中的传播，引起水面周期性的起伏形成波浪。当水体表层或内部受到风力、地震等外力作用时，水质点便离开25（二）波浪要素

1、波浪的形态要素：有波峰与波顶、波谷与波底、波高和波幅、波坡、波长、波陡、波向线和波峰线等（图

5．33）。波峰是静水面以上的波浪部分。波顶是波峰或波面的最高点。波谷是静水面以下的波浪部分。波底是波谷或波面的最低点。描述波浪形状、尺度和运动特性的物理量称为波浪要素（二）波浪要素1、波浪的形态要素：描述波浪形状、尺度和运动特261、波浪的形态要素（续）：波高h，是相邻波顶与波底之间的垂直距离。波幅，是指波高的一半即波浪振幅。波长，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。波陡，波高h与半个波长1/2之比值。波峰线，是指垂直波浪传播方向上各波顶的连线，可以是直线、曲线，也可以高低起伏。波向线，是指波浪传播的方向线或引起波浪力的方向，与波峰线垂直。

1、波浪的形态要素（续）：272、波浪的运动要素有波长、波速C、波浪周期。波长，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。波速C，指波形移动的速度，单位m/s。波浪周期，指波形传播一个波长所需的时间，以秒计。三者关系：2、波浪的运动要素有波长、波速C、波浪周期。波长28（三）波浪分类波浪从不同角度有不同分类。1、根据成因分类（1）风浪（摩擦浪）和涌浪①风浪指在风力直接作用下引起的海面波动即风力作用引起的波浪。风浪的典型特点是：波形两侧不对称，迎风面坡度比背风面小。风浪的大小主要取决于风速即风力大小。至少要有多大的风速才能产生风浪，看法不一。一般认为引起风浪的临界风速为0.7－1.3m/s。空气在海面上的流动，借助于对海面的摩擦力而引起海面的波动，并通过对迎风波面上的正压力和切应力将风能传给波浪，推动着波浪的发展。（三）波浪分类波浪从不同角度有不同分类。29风浪从风获得能量而生成、发展，同时又由于种种过程而消耗能量。风浪的生成、发展和消衰，取决于能量的摄取和消耗之间对比关系。当能量的收入大于支出时，风浪就成长、发展；反之，风浪将逐渐趋于衰退。风浪的大小不仅取决于风速（风力大小），而且还与风作用的时间（风时）、风作用的海区范围（风区）以及海区的形态特征，是各影响因素综合作用的结果。一般地风力越大，风区越宽广，风时越长，水深越深，风浪就越大。一般地讲，中、高纬海区多风浪。最大风浪带发生在南半球的西风带，因为这里西风强劲而稳定，三大洋又连成一片，故有“咆哮四十”之称。风浪从风获得能量而生成、发展，同时又由于种种过程而消耗能30②涌浪当风力减弱或平息后继续存在的波浪，或者风浪离开风区向远处传播的波浪称为涌浪，简称涌。涌浪的特点：波峰比较圆滑，波形两侧对称，波高小，波长和周期长。②涌浪当风力减弱或平息后继续存在的波浪，或者风浪离开风区向远31（2）海啸（tsunami;seismicseawave）指由火山爆发、地震或风暴等引起的巨浪。分地震海啸和风暴海啸两种。①地震海啸：指由海底或海边地震、火山爆发以及海中的核爆炸等引起的长周期波动，其周期为数分钟至数十分钟不等。海啸的特点：具有长波性质，波长长、波速快，到浅海区波高很大，破坏力惊人。②风暴海啸（风暴潮）:指由台风、强低压、强寒潮或地方性风系所引起的海洋巨浪。风暴潮常伴随强台风或寒潮大风等天气而来，使沿海附近造成异常的增水或减水。（2）海啸（tsunami;seismicseawave32内波：发生在海水的内部，由两种密度不同的海水作相对运动而引起的波动现象。潮波：海水在引潮力作用下产生的波浪。

内波：发生在海水的内部，由两种密度不同的海水作相对运动而引起33海啸：由火山、地震或风暴等引起的巨浪。海啸：由火山、地震或风暴等引起的巨浪。34破坏性的地震海啸，只在地震构造运动出现垂直断层，震源深度小于20—50公里，而里氏震级大于6.5的条件下才能发生。没有海底变形的地震冲击或海底的弹性震动，可引起较弱的海啸。在绝大多数情况下，海啸源地的海底断层呈狭带状。在水深急剧变化或海底起伏很大的局部海区，会出现海啸波的反射现象。在大陆架或海岸附近，海啸在传播过程中遇到海岸边界、海岛、半岛、海角等障碍物时，还会产生绕射。海啸进入大陆架后，因深度急聚变浅，能量集中，引起振幅增大，并能诱发出以边缘波形式传播的一类长波。当海啸进入海湾以后波高骤然增大，特别是在V型（三角型或漏斗型）的湾口处更是如此。这时湾顶的波高通常为海湾入口处的3—4倍。在U型海湾，湾顶的波高约为入口处的2倍。在袋状的湾口，湾顶的波高可低于平均波高。海啸波在湾口和湾内反复发生反射时，往往诱发出湾内海水的固有振动，使波高激增。这时可出现波高为10—15米的大波和造成波峰倒卷，甚至发生水滴溅出海面的现象。溅出的水珠有时可高达50米以上。

破坏性的地震海啸，只在地震构造运动出现垂直断层，震源35

世界上有记载的由大地震引起的海啸，80％以上发生在太平洋地区。在环太平洋地震带的西北太平洋海域，更是发生地震海啸的集中区域。海啸主要分布在日本太平洋沿岸、夏威夷群岛、中南美和北美。中国是一个多地震国，但海啸却不多见。

从海面到海底，海啸的流速几乎是一致的。当它传播到近岸处时，海水的流速很大（若波高为10米，流速也大致为10米/秒），骤然形成“水墙”，伴随着隆隆巨响，汹涌地冲向海岸，它可以使堤岸决口。若最先到达的是波谷，则水位骤落，可看见从未裸露的水下礁石。几乎所有的海啸灾害都是由最初2—3级波所造成的。（表4-7）海啸灾害常发生在第一波到达岸边几个小时内。海啸破坏力很大，1960年5月23日在智利发生的海啸，曾把夏威夷群岛希洛湾内护岸砌壁的约10吨重的巨大玄武岩块翻转，抛到100米外的地方。海啸给沿岸地区的人、畜、树木、房屋建筑、港湾设施、船舶和海上建筑物等造成的严重灾害，往往大于地震灾害。

世界上有记载的由大地震引起的海啸，80％以上发生在太362005年9月26日，18号台风“达维”卷起的大浪冲击着海口的海堤2005年9月26日，18号台风“达维”卷起的大浪冲击着海口37潮波、气压波与船行波（3）潮波指由天体（太阳、月球等）引潮力引起的海面波动，是一种长周期波。（4）气压波指某一海区气压突变或暴雨集中等因素引起的波浪。事实上，气压突变引起的风暴潮是一种气压波。（5）船行波因行船作用引起的波浪。潮波、气压波与船行波（3）潮波382、按波长λ与水深Z间的相对关系分类（1）深水波指水深Z大于1/2波长λ的波，也称短波。水质点运动轨迹为圆形。（2）浅水波指水深在λ/25<Z<λ/2，即水深相对于波长很小时的波浪称浅水波。水质点运动轨迹为椭圆形。（3）非常浅水波指水深Z<λ/25时，水深相对于波长极小，水近地点运动的轨迹不再是椭圆形，更不是圆形，而是在两焦点之间作往复的直线运动。2、按波长λ与水深Z间的相对关系分类（1）深水波393、按作用力情况分类（1）强制波指直接处于作用力范围内的波浪，如风浪。（2）自由波（余波）指在作用力停止或传播到作用力范围以外的波浪，又称余波，如涌浪。4、按波形传播情况分类（1）前进波前进波的波形不断向前传播，如风浪、涌浪。（2）驻波驻波的波形不向前传播。这种波浪常发生在半封闭的海区、海湾或港湾中。3、按作用力情况分类（1）强制波4、按波形传播情况分类（1）40（四）波浪的运动理论（余摆线理论）1802年捷克学者盖尔茨涅尔（Gerstner）（格尔斯蒂纳）提出了著名的波浪余摆线理论。认为：波形，尤其余波性质的波形，犹如一条余摆线。我们知道，一个圆沿直线滚动时，圆周上任意一点的运动轨迹叫做摆线。但深水与浅水，波浪余摆线不同。（四）波浪的运动理论（余摆线理论）1802年捷克学者盖尔茨涅411、深水余摆线波（圆余摆线波）（水深Z>λ/2）深水波余摆线理论是从以下几个假定条件出发的：①海是无限深广的；②海水是由许多水质点组成的，它们之间没有内摩擦力存在；③参加波动的一切水质点均作圆周轨迹运动，并且当水质点作圆周轨迹运动时，在水平方向上，它们的半径相等，在垂直方向上，则自水面以下逐渐减少，在波动前位于同一直线上的一切水质点，在波动时角速度均相等。这样波浪发生时，水质点在其平衡位置附近运动，水质点未前进，只是波形向前传递，如此所形成的波形曲线是余摆线（图5．34）。对水深Z>λ/2的深水余摆线波具有以下特点：1、深水余摆线波（圆余摆线波）（水深Z>λ/2）深水波余摆42最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件43最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件44最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件45（1）波浪前进时，洋面上的每个水质点都沿直径和波高相等的垂直圆形轨道运动。波峰上水质点运动方向与波浪前进方向一致，而在波谷中水质点运动方向与波浪前进方向相反。水质点运动一周的距离等于1个波长，水质点运动的轨迹圆半径等于波幅，直径为波高，水质点运行一周的时间即振动周期等于波浪周期。（1）波浪前进时，洋面上的每个水质点都沿直径和波高相等的垂直46（2）波动的铅直变化在铅直方向上，水质点运动的圆形轨道直径和波高随深度增加循指数规律递减，而波长、周期和波速不变。某深度Z处水质点运动轨道半径r可表示为：式中：rz为z水深处水质点的运动半径；r0为表面水质点运动半径；e为自然对数的底数；为圆周率；λ为波长；z为水深。

（2）波动的铅直变化在铅直方向上，水质点运动的圆形轨道直径和47令Z＝λ/2，则r=r0/23（波动已很微弱）Z＝λ，r=r0/512；Z＝2λ，r=r0/30万。对于波高为10m，波长为200m的波浪，在相当于1个波长的深度处，半径减小到10mm，这时水质点已接近静止状态。据目前所知，最大波长可达400m，甚至824m，因此波浪的最大影响深度可达400－800m。对于数千米的大洋，波浪只集中在洋面附近。

总之，深水波的波动主要集中在洋面附近，在半个波长的深度处波动已很微弱，在1个波长的水深处波动几乎停息。这个深度称为波浪底部，即波浪能量向深处传递的极限。令Z＝λ/2，则r=r0/23（波动已很微弱）48（3）深水波的波速C只与波长λ有关，与水深无关。有g为重力加速度。可见，只要知道一个要素，便可推知其他两个要素。（3）深水波的波速C只与波长λ有关，与水深无关。有g为重力加492、有限水深的余摆线波（椭圆余摆线波）λ/25<z<λ/2)当水深小于1/2波长时，其波浪便为浅水波。当波浪进入浅水区以后，因受海底摩阻力的影响，波浪能量除了继续损耗外，又引起波浪能量的重新分布，波形即发生变化。其特点是：波速减小，波长变短，波高略增。波高的增加是波能集中较浅的水深中所致，因此，波的外形就趋于尖突。这时水质点的运动轨迹也由圆形变为椭圆形，这样的波形即成为椭圆余摆线形（图5．35）2、有限水深的余摆线波（椭圆余摆线波）λ/25<z<λ/2)50

根据浅水波的椭圆余摆线理论，可得出浅水波的特性：浅水波中，水质点运动的椭圆轨迹的大小，在水平方向上都相同；在垂直方向上，则自水面向海底，椭圆轨道的长轴和短轴都减小，椭圆的扁率增大，在水底半短轴为零，水质点在两焦点之间作直线的往复运动。由于受海底摩擦阻力影响，其波速c只与海深z有关，而与波长λ无关，而且波长变短，波高略增，波陡变陡。根据浅水波的椭圆余摆线理论，可得出浅水波的特性：51图4－6波浪由深水区进入海岸带的变化过程图4－6波浪由深水区进入海岸带的变化过程523、非常浅水波（水深小于λ/25）当波浪传入水深Z<λ/25的非常浅水区时，水质点运动轨迹不再是椭圆形，更不是圆形，而是在两焦点之间作往复的直线运动，这种波称为非常浅水波。3、非常浅水波（水深小于λ/25）当波浪传入水深Z<λ/253（五）近岸波浪（波浪的地形效应）当波浪传到浅水区或近岸区域后，由于受地形和海底摩擦阻力影响，波浪将发生一系列的变化。深度变浅结果，不仅波长缩短，波速也变小，使波向线（波浪传播方向）发生转折，出现折射现象。由于能量集中于更小水体中，波高将增大，波面变陡，再加上受海底摩擦阻力影响，波峰处传播速度比波谷快，使波浪的前坡陡于后坡，波峰赶上波谷，导致波峰前倾，甚至倒卷和破碎，形成破碎浪。在陡立的海岸，将形成拍岸浪（P138图4－6）。拍岸浪有巨大的冲击力，冲刷着海岸，是改变岸线轮廓最活跃的因素。（五）近岸波浪（波浪的地形效应）当波浪传到浅水区或近岸区域后541、波浪的折射P138当波浪传播方向与海岸斜交时，由于同一波列两端水深的不同，近岸一端水浅而受摩擦阻力大，波速小；而离岸较远较深的一端，受摩擦阻力小，则波速大。结果使波峰线发生转折，逐渐趋于与等深线平行的现象。而在近岸区，等深线大致与海岸线平行，因此外海传播来的波浪接（靠）近海岸时，折射的结果是波峰线趋于与海岸平行。（P139图4－7和图4－8）除平直海岸外，波浪在港湾海岸也发生折射（P139图4－8）。港湾海岸附近的海底等深线大多与海岸平行。港湾中波浪因水深大而波速快，而伸向海中的岬角处因水深浅受海底摩擦阻力影响而波速慢。这样，港湾处波峰线凸出，岬角处波峰线凹进，即波峰线与海岸线渐趋平行。可见，波浪折射的结果，岬角上波向线辐聚使波能集中，引起岬角的侵蚀后退；港湾（海湾）内波向线辐散，波能分散，发生淤积，并成为船舶的庇护所（港湾处风平浪静）。1、波浪的折射P138当波浪传播方向与海岸斜交时，由于同一波552、近岸波浪波形的变化当外海的波浪传到浅水区或近岸后，由于受海底摩擦阻力的影响，不仅波速变慢，波长缩短，而且由于波峰处水深比波谷大，波峰处传播速度比波谷快，波峰变得更加尖锐，波谷变得更加宽缓，波前坡陡于波后坡，出现波形不对称。并随水深的变浅，波前坡进一步变陡，最后发展到波峰赶上波谷，导致波峰前倾，甚至失去平衡，倒卷和破碎，形成破碎浪。碎浪的浪花可飞溅几十米高，随巨大的惯性力向海岸冲击形成拍岸浪（激岸浪）。（图4－6）2、近岸波浪波形的变化当外海的波浪传到浅水区或近岸后，由于受56二、潮汐（tide)P135－137（一）潮汐概念潮汐是指由日、月天体引潮力作用下所引起的海面（海水位）周期性涨落的现象。一般情况下，每昼夜有两次涨落，我国古代把白天出现的海水涨落称为“潮”，晚上出现的海水涨落称为“汐”，合称“潮汐”。二、潮汐（tide)P135－137（一）潮汐概念57在潮汐涨落过程中，当海面上涨到最高位置时，称为高潮（hightide)或满潮；当海面下降到最低位置时，叫做低潮（lowtide)或干潮。从低潮到高潮，海面不断上涨，海水涌向海岸的过程叫涨潮（floodtide)；从高潮到低潮，海面不断退落的过程叫落潮（ebbtide)。当潮汐达到高潮或低潮时，海面在一段时间内既不上升，也不下降，把这种状态分别称为平潮和停潮。平潮的中间时刻，叫高潮时；停潮的中间时刻，称为低潮时。相邻二次高潮时或低潮时的时间间隔，称为潮期（潮周期）。相邻高潮与低潮的水位差，叫潮差。在潮汐涨落过程中，当海面上涨到最高位置时，称为高潮（high58（二）潮汐成因——引潮力引起海洋潮汐的内因是海洋为一种具有自由表面、富于流动性的广大水体；而外因是天体的引潮力。即是说，在天体引潮力的作用下，具有自由表面而富于流动性的广大水体——海洋中便产生相对运动形成了潮汐现象。（二）潮汐成因——引潮力引起海洋潮汐的内因是海洋为一种59天体的引力与地球绕地月公共质心旋转时所产生的惯性离心力组成的合力，叫做引潮力。它是引起潮汐的原动力。天体的引力与地球绕地月公共质心旋转时所产生的惯性离心力组60根据牛顿的万有引力定律；宇宙间任何两个物体之间的引力，和它们质量的乘积成正比，而和它们之间距离的平方成反比（即：）。这样，任何天体都与地球有引力关系。然而在各种天体的引力作用中，以月球的引力为最大，其次是太阳的引力。由于它们对地球的引力的原因，都是完全相同的，故我们就以月球为例来加以说明。

从万有引力定律可知：地面上各处所受天体（月球）引力的大小和方向都不同，都是差别吸引，但都指向月球中心。

地球与月球之间的地月引力系统，其共同重心，称为公共质量重心，简称为公共质心。地月公共质心与月心和地心三点永远在一直线上，故地月公共质心可在地心与月心的连线上找到。经推求，地月公共质心位于地月中心连线上离地心的距离为0．73r（地球半径）处。根据牛顿的万有引力定律；宇宙间任何两个物体之间的引力，和它们61就地月系统来说，存在着两种运动，即地月系统绕其公共质心的运动和地球的自转运动。地球自转运动时，地球表面上任一水质点都受到地心引力和地球自转产生的惯性离心力的作用。但对于地球上每一点来说，其大小和作用方向都是不变的，所以通常都被包括在重力概念之中，它们的作用只决定着地球的理论状态，而对潮汐现象没有影响。故在引潮力分析中，可假定地球是不自转的。地月系统绕其公共质心运动时，地球表面任一点都受月球的引力和地月系统绕公共质心运动所产生的惯性离心力的作用。这两者的合力便为引潮力。

由于地球是一个刚体，所以当地心在绕地月系统的公共质心进行旋转运动时，地球上其他各点并不是都绕地月公共质心旋转的，而是以相等的半径（EK）、相同的速度作平行的移动。即整个地球体是在平动着，并不是做同心圆的转动。

由此，地面上任一点P和地心E均取一个单位质量。海洋上各水质点，不论位于何处，其惯性离心力的方向相同，都与月球对地心的引力方向相反而平行；其大小各处都相等，都等于月球对地心的引力。这是地球平动的结果。就地月系统来说，存在着两种运动，即地月系统绕其公共质心的62地月系统地月系统63惯性离心力的作用惯性离心力的作用64引潮力在不同时间、不同地点都不相同。在地球上处于月球直射点的位置，吸引力大于惯性离心力，所涨的潮称为顺潮；在地球上处于月球对趾点的位置（下中天），则离心力大于引力,亦同时涨潮，称为对潮。在距直射点900处，则出现低潮。地球自转一周，地面上任意一点与月球的关系都经过不同的位置，所以对同一地点来说，有时涨潮，有时落潮。引潮力在不同时间、不同地点都不相同。在地球上处于月球直射65最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件66经计算的结果，引潮力的大小与天体的质量成正比，而与天体至地心距离的三次方成反比，即：

由此，可计算出月球引潮力为太阳引潮力的2.7倍。所以地球表面的潮汐现象，以月球为主，月球的直射点和它的对趾点，大体就是潮峰的位置。月球中天的时间，大体就是高潮的时刻，而潮汐变化的周期，是月球周日运动的周期，即太阴日。地球表面各点，一般说来，所受引潮力的大小和方向都不同，但对于同一天体来说，

上、下中天有近似的对称性。由于日、月、地球具有周期性的运动，故潮汐现象也具有周期性变化。

经计算的结果，引潮力的大小与天体的质量成正比，而与天体至地心67（三）潮汐的变化规律1、海洋潮汐的周期性由前面分析知道，海洋潮汐主要是由月球引潮力引起的。通常将月球引潮力引起的潮汐叫太阴潮，太阳引潮力引起的潮汐叫太阳潮。(1)潮汐的日变由于地球的自转，同一地点向着月球和太阳与背着月球和太阳各一次，所以一日之内将发生两次涨潮和落潮，又由于海洋潮汐的主体是太阴潮，所以高潮与低潮相隔时间为1/4太阴日，即6小时13分。可见，每太阴日内发生两次高潮和低潮是海洋潮汐的一个基本周期。（三）潮汐的变化规律1、海洋潮汐的周期性68潮汐的日变：可分为半日周期潮和日周期潮。

半日周期潮：当月球赤纬为零时，即月球在赤道上空，海面任一点都为半日潮（如图）。潮汐高度从赤道向两极递减，并以赤道为对称，故称为赤道潮（或分点潮）。潮汐的日变：可分为半日周期潮和日周期潮。69日周期潮：当月球赤纬不为零时，不同纬度的潮型不同：在赤道为半日潮；在赤道至中纬地区为混合潮；在高纬地区为全日潮。当月球赤纬增大到回归线附近时，潮汐周日不等现象最显著，这时的潮汐称为回归潮（如图）。日周期潮：当月球赤纬不为零时，不同纬度的潮型不同：在赤道为半70（2）潮汐的月变又由于太阳、月球和地球的会合运动，在一个朔望月（29.5306日）内，日、月、地三者的相对位置发生变化，使得海洋潮汐以朔望月为周期的变化（P136图4－4）。在朔日（农历初一、新月、日月合朔）和望日（农历十五、满月），太阳、月球和地球的中心几乎在一条直线上太阳引潮力和月球引潮力最大程度地叠加，地球受到的引潮力相当于月球引潮力和太阳引潮力之和，形成高潮特高、低潮又特低，潮差最大，故称大潮。而在上弦（农历初八）和下弦（农历二十三）时，日、月、地三个天体的中心几乎成一直角位置，地球受到的引潮力相当于月球引潮力与太阳引潮力之差，合引潮力最小，形成高潮不高、低潮不低，潮差最小，所以称为小潮。

可见，每朔望月内发生两次大潮和小潮也是潮汐的基本周期。（2）潮汐的月变71潮汐的月变：可分为半月周期潮和月周期潮。半月周期潮:它是由月、日、地三者所处位置不同而产生的。当朔、望日时,月、日、地三个天体中心大致位于同一直线上，由于月球和太阳的引潮力叠加，故它们所合成的引潮力在一个月内是最大的,所涨的潮为大潮；而当月相处于上、下弦时,月、日、地三者的位置形成直角，月、日的引潮力相互抵消一部分，故这时合成的引潮力在一个月内为最小，所的涨的潮为小潮。大潮和小潮变化周期都为半个月，故称半月周期潮。潮汐的月变：可分为半月周期潮和月周期潮。半月周期潮:它是由月72月周期潮：它是由于月球绕地球旋转而产生的。当月球运行到近地点时，所涨的近地潮大，而当月球运行到远地点时，所涨的远地潮小。近地潮较远地潮约大40％。月球绕地球转一因为一个月，故一个月内有一大潮和一小潮，故称月周期潮。月周期潮：它是由于月球绕地球旋转而产生的。当月球运行到近地点73（3）潮汐的年变和多年变；可分为年周期潮和多年周期潮。年周期潮：地球绕太阳转时，当地球运行到近日点时所涨的近日潮为大潮；而当地球运行到远日点时所涨的远日潮为小潮。近日潮比远日潮大10％。地球绕太阳转一周为一年，故形成年周期潮。

多年周期潮：月球的轨道长轴方向上不断变化，其近地点的变化周期为8.85年，故潮汐有8.85年长周期变化。又由于黄道与白道交点的移动周期为18．61年，故潮汐也有18.61年的周期变化。（3）潮汐的年变和多年变；可分为年周期潮和多年周期潮。742、地形对潮汐的影响

以上只考虑天文因素对潮汐的影响，实际上潮汐还要受当地自然地理条件的影响。各地海水对天体引潮力的反应，视海区形态而定。

物体失去外力作用后还能自行振动，这振动称为自由振动。其振动周期称为自然周期。潮汐是一种受迫振动，当受迫振动周期与海水本身的自然振动周期相接近时，便会产生共振，反应就强烈，振动就特大，否则相反。而海水振动的自然周期与海区形态和深度有密切关系，故各海区对天体的引潮力反应也不同。例如，在雷州半岛西侧的北部湾为全日潮，而东侧的湛江港则为半日潮。又例如钱塘江口，由于呈喇叭形，故常出现涌潮。其特点是潮波来势迅猛，潮端陡立，水花飞溅，潮流上涌，声闻数十里，如万马奔腾，排山倒海，异常壮观。这一奇特景观也叫怒潮,潮高可达6-8米，最大可达12米，前进速度6-7米/秒，吼声在几十公里外都可听见。2、地形对潮汐的影响

以上只考虑天文因素对潮汐的影响，实际上753、钱塘潮钱塘潮又称为海宁潮，指发生在浙江省海宁县杭州湾钱塘江口的涌潮。每年夏秋大潮时，特别是中秋之后农历八月十八日最为显著，势力最为强大。原因：①杭州湾形态和河底地形：钱塘江河口杭州湾呈典型的巨大喇叭形。杭州湾湾口处宽达102km，平均水深10m，而澉浦附近河口宽度只有20km，水深仅2m左右。因此，由于深度和宽度向大陆方向不断减小，潮波从湾口进入以后能量高度集中，迫使潮波变形，潮水涌积，潮水猛涨；再加上潮峰传播速度大于潮谷，到大尖山附近潮峰追上了潮谷，潮波前坡陡立，甚至倒卷破碎，水花飞溅，来势凶猛，声闻数十里，如万马奔腾，排山倒海之势。②天文因素：中秋之后农历十八，日、月、地三天体大致处在同一直线上，日、月引潮力相互叠加，钱塘江潮差极大。③气象因素：受季风影响，钱塘江夏秋水量大，洪水波与潮波相遇，迫使潮水涌积，形成较高的涌墙。3、钱塘潮钱塘潮又称为海宁潮，指发生在浙江省海宁县杭州湾钱塘76（四）潮汐类型根据潮汐的周期变化，基本上可分为半日潮、全日潮和混合潮三个类型。1、半日潮：指在一个太阴日内，有两次高潮和两次低潮，而且相邻两次高潮或低潮的潮位相等，涨潮时间和落潮时间也很接近，潮汐周期为半日。2、全日潮：在一个月内，多数日子一天有一次高潮和低潮，少数日子为一日有两次涨落。3、混合潮：指一日内虽然有两次高潮和低潮，但潮位和涨、落时间有很大差异。（四）潮汐类型根据潮汐的周期变化，基本上可分为半日潮、全日潮77（五）潮流潮流是指海水在天体引潮力作用下所形成的周期性水平流动。随着涨潮而产生的潮流，称为涨潮流；随着落潮而产生的潮流，称为落潮流。潮流的运动形式，可分为回转流和往复流。（1）回转流在外海和开阔海区，潮流受地转偏向力作用而成回转流（也叫八卦流）。回转流的方向在北半球为顺时针方向，在南半球则为逆时针方向。旋转的次数取决于潮汐类型，半日周期潮在一个太阴日内测转两次；全日潮则回转一次。其流速从最大到最小，再到相反方向的最大，再到最小，不断往复旋转流动（五）潮流潮流是指海水在天体引潮力作用下所形成的周期性水平流78（2）往复流

在海峡、河口、窄湾内，受地形影响，潮流便成了往复流。其流速从零到最大，再到零，再到相反方向的最大，再到零，这样不断循环。其往复的次数也取决于潮汐类型。当半日潮时，一个太阴日内，水流往复两次；当全日潮时，一个太阴日内，水流则往复只有一次。往复流的最大流速较回转流大，每小时可达18－22km，而回转流一般每小时只达4－5km。实际海洋上的水流，既不是纯粹的潮流，也不是纯粹的海流，而是两者合成的结果。（2）往复流79三、洋流(oceancurrent)P139－144（一）洋流的概念及其性质1、洋流概念洋流又称海流，通常指海洋中大规模的海水常年比较稳定地沿着一定方向（水平和垂直方向）作非周期性的流动。“非周期性流动”以区别于“潮流”。广义洋流也包括潮流。洋流具有相对稳定的流速和流向，洋流的流向是指洋流流去的方向。洋流与陆地上的河流相类同，也有一定的长度、宽度、深度、流速和流量。如世界最大的洋流墨西哥湾暖流，平均宽度60－80km，深度700m，流速4.5海里/小时（1海里＝1.852公里），流量达100万立方米每秒。2、洋流的性质洋流的性质通常用温度、盐度、密度来表示，主要是温度和盐度两种水文特征。它主要取决于洋流所处地地理环境和水层位置。三、洋流(oceancurrent)P139－144（一）80（二）洋流的成因和分类洋流的成因及其影响因素众多而复杂。风即行星风系和大气运动所产生的切应力，是洋流的主要动力。大气压力的变化、海水密度的差异、引潮力和海水的流失均能形成洋流。此外，地转偏向力、海陆分布、海底起伏等，对洋流均有不同程度的影响。广义洋流按其成因可分为摩擦流、重力－气压梯度流和潮流三个类型。（二）洋流的成因和分类洋流的成因及其影响因素众多而复杂。风即811、摩擦流（主要为风海流）（1）风海流的概念又称漂流或吹流，是指风作用于海面所引起的海水流动。风海流和风浪是风作用于海面所产生的一对孪生子。世界大洋表层洋流系统，主要是风海流。（2）风海流的形成盛行风（定常风、恒定风）经常作用于海面上，由于风对海面的摩擦力作用，以及风对波浪迎风面所施加的压力，推动着表层海水随风漂流，并借助于水体的内摩擦作用，动量下传，上层海水带动下层海水流动，形成规模巨大的洋流，叫风海流（漂流、吹流）。1、摩擦流（主要为风海流）（1）风海流的概念82（3）风海流的特点①受地转偏向力（科里奥利力）作用，洋面流流向与风向不一致，在北半球偏于风向右方45°，在南半球偏于风向大方45°。②由于下层海水是靠上层海水带动的，因此洋流流向与风向的偏角随深度的增加而加大。北半球不断右偏，南半球不断左偏。③洋流流速随深度增加迅速减小，到某一深度处，流向与表面流流向相反，其流速只为表面流速的4.3%（即1/23），可以忽略不计。这个深度是风海流作用的下限（或底部），称为摩擦深度D，一般大洋中的摩擦深度为100－300m。当水深大于摩擦深度时，风海流可以认为不存在。④在风力作用下，从海面到摩擦深度之间的海水流动称为风海流。风海流的整个海水体积运输方向与风向不一致，北半球偏离风向之右90°，南半球偏离风向之左90°。（3）风海流的特点①受地转偏向力（科里奥利力）作用，洋面流流83风海流的表面流流向偏离风向45°，而在摩擦深度处洋流流向与表面流相反。就总体而言，风海流受到的内摩擦力为零，风海流受到风应力和地转偏向力作用，当两个力平衡时，稳定风海流的体积运输方向与风向的夹角就是90°。风海流的表面流流向偏离风向45°，而在摩擦深度处洋流流向84摩擦深度（D）可用经验公式计算，即：式中w为风速（m/s）,Φ为地理纬度。风海流的表层流速最大．表层流速（v。）可用经验公式计算．即：式中符号的物理意义同上。流速随水深增加而按指数规律递减，即：

式中。Z为水深，e为自然对数的底数，为圆周率，D为摩擦深度，v。为表层流速。摩擦深度（D）可用经验公式计算，式中。Z为水深，e为自然对数85当D＝z时，则vz=v0e－π=0.043

v。＝4.3％v。，可见在摩擦深度处的流速很小，当超过摩擦深度时，风海流即可认为不存在。风海流水体输送方向与风向的夹角为90°，北半球偏风向的右侧，南半球则偏风向的左侧。

浅水风海流的特性，是表层风海流的流向与风向间的偏角随海水深度（H）与摩擦深度（D）的比值（H／D）的减小而减小。当H＝0.1D时，风海流与风向一致；当H＝0.25D时，风海流流向与风向成21.5°角度；当H=1/2D时，其夹角增大到45°；当H=1/2D时，风海流流向与风向的偏角几乎不变（为45°）。此外，风海流还造成岸边的升降流。当D＝z时，则vz=v0e－π=0.043v。＝4.3％v862、重力━━气压梯度流包括倾斜流、密度流和补充流等。（1）倾斜流（坡度流slopecurrent）指由于风力作用、气压变化、降水或大量河水注入等原因造成海面倾斜形成坡度，从而引起的海水流动。（2）密度流（densitycurrent）指由于海水温度、盐度的不均匀，使得海水密度分布不均匀，进而导致压力分布不均匀，海面发生倾斜而引起的海水流动，又叫热盐环流。（3）补偿流（补充流compensationcurrent）指因某种原因造成某一海区海水流出，而由相邻海区的海水流来补充，由此产生的海水流动。包括水平方向的补偿和垂直方向的补偿。如信风带大陆西岸，受离岸风作用，表层海水离岸而去，深部海水上升补充形成上升流，又叫涌升流。3、潮流（前有所述）：指由日、月天体引潮力作用引起的海水周期性水平流动，与潮汐相伴而生。2、重力━━气压梯度流包括倾斜流、密度流和补充流等。87此外，根据洋流的水温与其流经海区水温（环境温度）的对比关系可分为寒流与暖流。寒流又称冷洋流（coldcurrent），其水温低于流经海区的温度，通常从较高纬度海区流向较低纬度海区，沿途水温逐渐升高，对沿途气候具有降温减湿作用，在洋流图中，一般用蓝色箭头表示；

暖流（warmcurrent）的水温高于其流经海区的温度，通常从较低纬度海区流向较高纬度海区，水温沿途逐渐降低，对沿途气候具有增温增湿作用，在洋流图中一般用红色箭头表示。此外，根据洋流的水温与其流经海区水温（环境温度）的对比关88最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件89（三）世界大洋表层环流系统大洋环流可分为表层环流和深层环流。深层环流主要是热盐环流（密度流），表层环流主要是风海流。盛行风（信风、西风、极地东风等）是形成洋面流的主要动力，洋面流模式与行星风系和气压场模式密切对应。（三）世界大洋表层环流系统大洋环流可分为表层环流和深层环流。901、三种洋面流模式P140－141副热带反气旋型大洋环流在中低纬度的热带和亚热带海区，形成以副热带为中心的反气旋型大洋环流。其形成如下：以北半球为例。副热带高压以北是盛行西风，以南为东北信风。由于风海流总的海水体积输送方向偏于风向之右90°。因此，0°－30°间的东北信风将厚约100m（假设风海流摩擦深度为100m）的上层海水输向西北；30°－60°间的西南风将海水输向东南，如图。这样两股水流相向而行，必然在以30°N为中心的区域涌成一个水堆（水峰）。在水位造成的压力下，水堆上层（0－100m）从中心外溢，在地转偏向力作用和大洋两侧大陆阻挡下，便会形成以水堆为中心的顺时针方向旋转的大洋环流。南半球情况相类似，只是方向相反，形成逆时针方向的环流。由于环流中心处于亚热带，环流流向与反气旋型大气环流流向一致，所以称为亚热带反气旋型大洋环流。1、三种洋面流模式P140－141副热带反气旋型大洋环流9130°N赤道水堆（峰）最终梯度流水流西风信风30°N盛行风产生大洋高压区(副热带反气旋环流形成示意图）30°N赤道水堆（峰）最终梯度流水流西风信风30°N盛行风产92副极地气旋型大洋环流30°－60°N的西南风（盛行西风）使上层水流流向东南，60°－90°N的东北风（极地东风）又使上层水流流向西北，两股水流相背而行，导致以60°N为中心形成一个低凹。由于大洋两侧大陆的存在，最终必然围绕这个低凹形成反时针方向流动的副极地环流。与气旋流向一致，故称副极地气旋型大洋环流。（如图）副极地气旋型大洋环流30°－60°N的西南风（盛行西风）使93低凹60°N盛行西风极地东风最终梯度流水流60°N盛行西风产生大洋低压区（副极地气旋型环流形成示意图）低凹60°N盛行西风极地东风最终梯度流水流60°N盛行西风产94赤道环流赤道无风带两侧，因南北半球的信风作用，上层水流必然从赤道向外流动形成赤道低凹（大洋低水压区）。围绕赤道低压系统，北半球部分的洋面流最终呈反时针方向，而南半球部分的洋面流则呈顺时针方向。由于二者方向相反，因而形成两个赤道环流。综上所述，全球大洋环流模式：赤道低压环流、副热带高压环流和副极地低压环流赤道环流赤道无风带两侧，因南北半球的信风作用，上层水流必然952、世界大洋表层环流特点大气与海洋之间处于相互作用、相互影响、相互制约之中，大气在海洋上获得能量而产生运动，大气运动又驱动着海水，这样多次的动量、能量和物质交换，就制约着大气环流和大洋环流。海面上的气压场和大气环流决定着大洋表层环流系统。1）大洋表层环流模式：大洋表层环流与盛行风系相适应，所形成的格局具有以下特点：⑴在中低纬度的热带和亚热带海区，以南、北回归高压带为中心形成反气旋型大洋环流；⑵北半球中、高纬海区，以副极地低压区为中心形成气旋型大洋环流；⑶南半球中高纬海区没有气旋型大洋环流，而被西风漂流所代替；⑷在南极大陆形成绕极环流；⑸北印度洋形成季风环流区。2、世界大洋表层环流特点大气与海洋之间处于相互作用、相互影响962）世界大洋表层反气旋型大洋环流分布在南北纬50°之间，并在赤道两侧成非对称出现(原因是热赤道处在北半球)。在东南信风和东北信风的西向风应力作用下，形成了南、北赤道洋流（又称信风漂流）。其基本特点：从东向西流动，横贯大洋，宽度约2000公里，厚度约200米，表面流速为20—50厘米/秒，靠近赤道一侧达50—100厘米/秒，个别海区可达160—200厘米/秒；由于热赤道偏北，所以信风漂流也偏北（但印度洋除外），因此赤道洋流并不与赤道对称。它对南北半球水量交换起着重要作用，特别是大西洋，南大西洋的水可穿过赤道达北纬10°以北，并与北大西洋水相混合。2）世界大洋表层反气旋型大洋环流分布在南北纬50°之间，并97赤道洋流到达大洋西岸遇大陆后，一部分海水由于信风切应力南北向分速分布不均和补偿作用而折回，便形成了逆赤道流和赤道潜流。逆赤道流与赤道无风带位置相一致，其基本特征是：从西向东流动，一般流速为40—60厘米/秒，最大流速可达150厘米/秒，为高温低盐海水。赤道潜流位于赤道海面以下，流动于南纬2°到北纬2°之间，轴心位于赤道海面下100米处，轴心最大流速约100—500厘米/秒。在赤道洋流和赤道潜流海区，表层水以下都存在着温度和盐度的跃层。这两支洋流都是暖流性质。赤道洋流遇大陆后，另一部分海水向南北分流，在北太平洋形成黑潮；在南太平洋形成东澳大利亚洋流；在北大西洋形成湾流；在南大西洋形成巴西洋流；在南印度洋形成莫桑比克洋流。这些洋流都具有高温、高盐、水色高、透明度大的特点。其中最著名的暖流有黑潮和湾流。这两支洋流西向“强化”明显，流势强大。赤道洋流到达大洋西岸遇大陆后，一部分海水由于信风切应力南北向98黑潮起源于吕宋岛以东海区，其水源一部分来自北赤道流，一部分来自北太平洋西部亚热带海水，流经我国台湾一带，东到日本以东与北太平洋西风漂流相接。其主要特点是：在台湾以东黑潮宽度约150海里（277.8公里），平均流幅不到100海里（185.2公里），强流带靠近大陆一侧，表现出洋流西向强化的特点，随水深的增加流轴偏右，其平均厚度约400米左右，最大厚度可达1000多米，在主轴右侧有巨大旋涡，黑潮流路如蛇形，在多年内有很大变化；黑潮流速，在我国台湾以东为50—80厘米/秒，到琉球以西增到100—130厘米/秒，琉球东北表层流速增至150—200厘米/秒，流速垂直分布随水深的增加而呈指数律减小，到600—700米深处尚有50—100厘米/秒较强流速，到1000米深处还有20—50厘米/秒的流速，有人认为大约到2000—3000米深处才没有明显的流动。黑潮起源于吕宋岛以东海区，其水源一部分来自北赤道流，一部分来99北大西洋湾流势力也非常强大，表层水流量达100×106米3/秒，相当于全球河川径流总量20倍以上。黑潮、东澳大利亚洋流、湾流、巴西洋流、莫桑比克洋流，受地转偏向力的影响，到西风带则转变为西风漂流。西风漂流与寒流之间，形成一洋流辐聚带，叫做海洋极锋带。极锋带两侧海水性质不同，冷而重的海水潜入暖而轻的海水之下，并向低纬流去。南半球因三大洋面积彼此相连，风力强度常达8级以上，所以西风漂流得到了充分的发展，从南纬30°一直扩展到南纬60°左右，表层水层厚度可达3000米，平均速度为10—20厘米/秒，流量2亿米3/秒。西风漂流遇大陆后分成南北两支，向高纬流去的一支成为暖流（北半球）；向低纬流去的一支成为寒流，并以补偿流的性质汇入南北赤道流。这样就形成了大洋中的反气旋型环流系统。属于这类寒流的有：北太平洋的加利福尼亚寒流，南太平洋的秘鲁寒流；北大西洋的加那利寒流，南大西洋的本格拉寒流；南印度洋的西澳大利亚寒流等。北大西洋湾流势力也非常强大，表层水流量达100×106米1003）世界大洋表层气旋型大洋环流

气旋型大洋环流分布在北纬45°—70°之间。在大洋东侧，为从西风漂流分出来的暖流，属于这类洋流有：北太平洋阿拉斯加暖流和北大西洋暖流。其表层水一般厚度为100—150米。在大洋西侧为从高纬向中纬流动的寒流，它是极地东北风作用下形成的。属于这类寒流有：北太平洋的亲潮和北大西洋的东格陵兰寒流。其水层厚度可达150米，其水文特征是低温、低盐、密度大、含氧量多。3）世界大洋表层气旋型大洋环流

气旋型大洋环流分布在北纬41014）南极绕极环流南极绕极环流是世界大洋中唯一环绕地球一周的表层大洋环流。它具有许多独特性质，因此有人把它称为“南极洋”、“南极海”。依水温变化规律不同，南极洋可分为两个海区：一是从南极大陆到南极辐聚线间的海区，称为南极海区，其表层水温较低；二是从南极辐聚线到亚热带辐聚线间的海区，称为亚南极海区。南极表层水形成于高纬海区，在极地东风作用下，形成一个独特的绕极西向环流；但是大部分南极海中仍然以西风漂流为主。南极绕极环流的特点是低温、低盐，冬季大部分水温在冰点左右，盐度34.0-34.5×10-3。南极绕极环流流量相当于世界大洋中最强大的湾流和黑潮的总和，但流速仅为其1/10。4）南极绕极环流南极绕极环流是世界大洋中唯一环绕地球一周的1025）北印度洋季风漂流

三大洋中唯有北印度洋特殊，在冬、夏季风作用下形成季风漂流。冬季，北印度洋盛行东北季风，形成东北季风漂流；夏季，北印度洋盛行西南季风，形成西南季风漂流。大致从10°S以北的印度洋都属于季风区。5）北印度洋季风漂流

三大洋中唯有北印度洋特殊，在冬、夏季103（四）大洋水团（waterbody)P142-144在气象与气候学中知道，气团（airmass）是指广大区域内水平方向上温度、湿度、垂直稳定度等物理属性相对比较均匀的大块空气团。与空气一样，世界各地海区温度、盐度不相同，但在一定空间范围内，海水的理化性质相对比较均匀或性质相同的大规模水体叫做水团。1、水团概念指形成于同一海区（源地相同），温度、盐度等理化性质比较均匀，运动状态基本相似的大团水体。水团的性质，主要取决于源地所处的地理纬度、地理环境和海水的运动状况。（四）大洋水团（waterbody)P142-144在气象1042、水团分类按水团理化性质分类水团按其理化性质的差异，可分为暖水团和冷水团。暖水团是由水温较高、盐度和透明度较大、有机质较少、含氧量较低、养分含量较少的水体构成的；冷水团是由水温较低、盐度和透明度较小、有机质含量较多、含氧量较高、营养成份丰富的水体构成的。按理化特性在垂直空间分布的差异分类又可分为：表层水团，可深达100m；次表层水团或中心水团，深达主要温跃层底部；中层水团，从中心水团以下至3000m；深层水团和底层水团，充满大洋盆底。2、水团分类按水团理化性质分类1053、水团的形成水团的温盐性质主要是从海面获得的，大多是在一定时期内，于确定海域的海面形成；少数是在海洋内部由于混合作用产生的。因此，水团的性质，主要取决于源地所处的地理纬度、地理环境和海水的运动。赤道海区，终年高温多雨，降水量大于蒸发量，海水被稀释从而使盐度减小，所以表层水团具有高温低盐性质。亚热带海区，由于受副热带高压和信风带控制，蒸发量大于降水量，海水被浓缩，因此亚热带表层水团具有高温高盐性质。副极地海区，降水量大于蒸发量，形成低温低盐表层水团。极地海区，常年低温，受结冰、融冰影响，可能是低温高盐性质（冬季），也可能是低温低盐性质（夏季），与季节有关。3、水团的形成水团的温盐性质主要是从海面获得的，大多是在一定106表层以下各水团都是由表层水团下沉形成的。由于海水的动力辐聚作用，或降温、增盐作用使海水密度增大时，海水便下沉，其下沉的深度则取决于其本身的密度与下一层海水密度的对比关系。一般地讲，在副热带下沉的海水由于密度较小，便在表层水之下的次表层散布，形成坡度最高的“次表层水”；在高纬海区，下沉的海水温度低、密度大，便散布在次表层之下，形成海洋中盐度最低的“中层水”；在中层水之下一直到海底，充满着极地海区下沉的、性质十分均匀的深层水和底层水。表层以下各水团都是由表层水团下沉形成的。由于海水的动力辐107（五）三大洋的深层环流（略）大西洋水下结构（P143图4－13）太平洋水下结构（P144图4－14）印度洋水构。（五）三大洋的深层环流（略）大西洋水下结构（P143图4－108（六）洋流对地理环境的影响洋流规模巨大，是促成不同海区之间大规模水量、热量和盐分交换的主要因素，它不仅深刻影响海洋水文、海洋生物、海洋化学以及海洋沉积，而且还影响大陆沿岸的气候和人类的海上活动。1、洋流对气候的影响（1）洋流在高、低纬之间的热量输送中占据十分重要地位，缩小了极地与赤道的温差。一方面，洋流将低纬盈余的热量输向高纬，补充了高纬亏损的热量，从而实现全球海洋热量平衡。另一方面，洋流又同大气环流一道共同完成由低纬向高纬的热量输送任务。假如地球上没有洋流，地球上的赤道和热带地区将比现在炎热得多，高纬和两极地区则比现在寒冷得多，温带的寒暑变化也将激烈得令人难以忍受。（六）洋流对地理环境的影响洋流规模巨大，是促成不同海区之间大109（2）洋流对其流经的海区和沿岸地带的气候具有重要影响。洋流作为下垫面条件，不仅能增高或降低气温、延长或缩短暖季或寒季的持续时间，而且影响降水量的增减，尤其对大陆东、西岸的气候具有重要影响。一般地暖流具有增温、增湿作用，寒流具有降温减湿作用。如冬季，亚欧大陆西岸气温明显高于东岸，主要原因就在于欧亚大陆西岸受北大西洋暖流和东岸受千岛寒流影响的结果。又如，非洲和澳大利亚热带大陆西岸的沙漠逼近海岸，与寒流的减湿作用有关。（2）洋流对其流经的海区和沿岸地带的气候具有重要影响。1102、洋流是影响海水理化性质的重要因素同纬地带，暖流流经的海区，盐度和温度偏高；寒流流经的海区，盐度和温度偏低；寒暖流交汇处，水温、盐度的水平梯度大。从而破坏了水温和盐度的纬度地带性规律。3、洋流对海洋污染的影响每年河流将大量的污染物质带入海洋。一方面，洋流将这些污染物从一个海区带到另一个海区，不断地稀释扩散，加快净化速度；另一方面，洋流又使污染范围扩大，沿岸受影响的居民和生物增多。4、洋流对航海事业的影响熟悉洋流流向有利于选择航线。顺洋流航行能节约时间、缩短周期、节约燃料等。2、洋流是影响海水理化性质的重要因素同纬地带，暖流流经的海区1115、洋流直接影响海洋生物和渔业的分布海洋渔业资源的分布，主要集中在大陆架浅海区的寒暖流交汇处和上升流海区。寒暖流交汇海区，海水温差大，表层海水与深层海水垂直对流强烈，把大量营养盐类从深部海水带到阳光充足的表层，引起浮游生物的大量繁殖，给鱼类提供丰盛的饵料；同时在寒暖流交汇海区，喜温鱼类和喜冷鱼类均有，鱼的种类也很丰富。如世界最大的产鱼区━━太平洋西北部渔区，位处黑潮（日本暖流）与亲潮（千岛寒流）交汇处（日本的北海道渔场）。东北大西洋的北海渔场也处在寒暖流交汇处（北大西洋暖流与东格陵兰寒流，挪威暖流与北极寒流的交汇处）。我国的舟山渔场处于台湾暖流与大陆沿岸流交汇的海区。信风带大陆西岸，由于受离岸风的吹送，表层海水离岸而去，深层海水上升到海面补充，形成上升流或涌升流。上升流将深层中丰富的营养盐带到表层光亮带，引起浮游生物的大量繁殖，给鱼类带来丰盛的饵料。如南美的秘鲁渔场与秘鲁上升流有很大关系。5、洋流直接影响海洋生物和渔业的分布海洋渔业资源的分布，主要112四、复习思考题1、何为波浪，其运动要素有何关系？2、什么是风浪和涌浪，其波形有何特征？3、了解波浪的余摆线理论。4、什么是波浪折射？5、什么是潮汐，说明成因。6、潮汐的基本周期是多少，什么是大潮与小潮。7、什么是洋流，按成因怎样划分？8、什么是风海流，有何特点？9、掌握三种洋面流模式和世界大洋表层环流的特点。10、试述洋流对气候和渔业的影响。四、复习思考题1、何为波浪，其运动要素有何关系？113§4.3海洋资源和海洋环境保护P147－149一、海洋资源海洋是地球上最大的沉积场所，水生生物最广阔的生活场所，全球最大的生态系统，是人类社会巨大的资源宝库。海洋资源指来源、形成和存在方式均直接与海水或海洋有关的资源。据属性，海洋资源可分为海洋化学资源、海洋矿产资源、海洋动力资源和海洋生物资源四类。§4.3海洋资源和海洋环境保护P147－149一、海洋资源114（一）海洋化学资源

海洋化学资源是指海水中所含的大量化学物质。其中有80多种化学元素，各种元素的储量也相当可观。这些元素可提取的有70多种。海水中各种化学物质的数量十分丰富。如：黄金在海水中含量虽然非常小，但总量也有500万吨以上；铀有45亿吨以上；镁1800万吨以上。据计算，在2.5km3的海水中，可以生产32种产品（除淡水外），总产值在30亿美元以上。从经济效益看，海水价格低廉，取之不尽。目前，对海水化学资源的利用，局限于部分元素，已达工业规模生产的有淡水、食盐、镁等。（一）海洋化学资源海洋化学资源是指海水中所含的大量化学物115（二）海底矿产资源1、石油和天然气石油和天然气是重要的海底资源，主要蕴藏在浅海大陆架区。目前已发现的800多个海底油气田，几乎遍及各陆边缘区。全球海底石油蕴藏量近2500亿吨，占世界石油可能会储量的31%。全世界正在开发的150个石油盆地中，有85个分布在海底。2、海滨砂矿在目前海底矿产资源开发中，产值仅次于石油的是滨海砂矿。海滨砂矿分布广，矿种多，储量大，而且易于开采。其中包括贵重金属及宝石砂矿，如金、铂族金属和金刚石等；铁砂、金锆石、金红石、钛铁矿及独居石等重要矿石。（二）海底矿产资源1、石油和天然气1163、边缘海区含有磷钙石、海绿石和煤、铁、铜、硫等矿产。4、锰结核和含金属泥质沉积物是深海底的主要矿产。P148（三）海洋动力资源

据估算，全球海洋动力资源的总能量相当于全球动植物生长所需能量的1000倍。波浪和潮汐都具有巨大的能量。全球波浪能量为27亿KW或23万亿KW.H，潮汐能为10亿KW即8.7万亿KW.H。此外，潮流、海流、海水温差、压力差、浓度差等都有可以利用的巨大能量，其中温差能20亿KW，比潮汐能大1倍。3、边缘海区含有磷钙石、海绿石和煤、铁、铜、硫等矿产。117（四）海洋生物资源P148海洋中共有20多万种生物。在不破坏生态平衡的前提下，每年可产出30亿吨水产品，足够300亿人食用。海洋向人类提供食物的能力，等于全球所有耕地提供农产品的1000倍。鱼类是海洋生物资源的主体，全世界近30000种鱼类中，有1.6万种以上生活在海洋中。太平洋鱼类资源尤其丰富。全世界每年捕鱼量的85%来自海洋。主要有鳀科、鲱科、鲭科、鲹科和金枪鱼科等；底层鱼以鳕产量最大,次为鲆、鲽类等。（四）海洋生物资源P148海洋中共有20多万种生物。在不破坏118鲱科

鲭科

鲭科

鲹科

鲱科鲭科鲭科鲹科119鲹科

金枪鱼科

金枪鱼科

鲹科金枪鱼科金枪鱼科120最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件121海洋软体动物资源

海洋软体动物资源，占世界海洋渔获量的7％，包括头足类如枪乌鱼、乌贼、章鱼，双壳类如牡蛎、扇贝、贻贝及各种蛤类等。

海洋软体动物资源海洋软体动物资源，占世界海洋渔获量的7％，122最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件123海洋甲壳类动物资源

海洋甲壳类动物资源，约占世界海洋渔获量的5％，以对虾类和其他泳虾类为主，并有蟹类、南极磷虾等。海洋甲壳类动物资源海洋甲壳类动物资源，约占世界海洋渔获量的124海洋哺乳类动物

海洋哺乳类动物，包括鲸目如各类鲸及海豚，海牛目如儒艮、海牛，鳍脚目如海豹、海象、海狮及食肉目如海獭等。

海洋哺乳类动物海洋哺乳类动物，包括鲸目如各类鲸及海豚，海牛125最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件126最新《水文学》第4章-海洋的结构与海水的运动课件127海洋植物

海洋植物，以各种海藻为主，主要有硅藻、红藻、蓝藻、褐藻、甲藻和绿藻等11门，其中近百种可食用，还可以从中提取藻胶等多种化合物。海洋植物海洋植物，以各种海藻为主，主要有硅藻、红藻、蓝藻、128二、海洋的重要性浩瀚的海洋以巨大的魅力吸引着人类，它有着巨大的地理意义、经流意义和军事意义。（一）海洋是水圈的主体，其分布面积远比陆地大地球上总水量约13.86亿KM3，而海水约13.38亿KM3，占据整个水圈质量的96.5%，为水圈主体。从海陆分布看，海洋面积远比陆地面积大。地球总表面积约5.1亿KM2，海洋面积占70.8%，为3.61亿KM2，海陆面积之比为2.5：1。因而地球有“水的行星”之称。无论南、北半球，还是东、西半球或水、陆半球，地球上任一半球中海洋面积均超过陆地面积。海洋不仅面积上超过陆地，而且它的平均深度值也超过了陆地的平均海拔高度值。海洋平均深度达3700M，而陆地平均高度值为875M。二、海洋的重要性浩瀚的海洋以巨大的魅力吸引着人类，它有着129（二）海洋是水分循环的源地，又是陆地水体的归宿从水循环动态看，海洋是水汽输送重要源地，是海陆降水的主要水汽源，同时又是陆地径流总汇集地。（三）海洋是一个巨大的热量储存库，又是一个气温调节器，对全球大陆和全球气候有着巨大影响海洋是一个巨大的水体，是到达地球表面太阳辐射的主要接收者。海水吸收太阳辐射后，通过热传导和海水运动向海洋深层传递，因此海洋成为太阳热能的巨大储存库。海洋面积广、水量多、热容量大，太阳辐射透射深，则增温和降温都缓慢，具有冷热变化迟缓，水温变幅小的特点，即具有热惰性，对大气温度具有重要的调节作用。（二）海洋是水分循环的源地，又是陆地水体的归宿130海陆的热力差异，造成了海洋及其附近形成海洋性气候，并在内陆形成大陆性气候。海陆的冷热源效应产生了季风环流，形成了季风气候。海水热容量大、传热方式多，太阳辐射可进入较深的水层，而陆地使太阳辐射集中在地表薄层，热容量小，则海洋具有热惰性，大陆具有热敏性。冬季，海、陆同时降温，海洋降温慢，降温幅度比大陆小，气温高，相对为热源，大陆相对为冷源。夏季则相反，海、陆同时增温，大陆增温快，增温幅度大，气温和陆面温度高，相对为热源，而海洋相对为冷源。这种冬、夏季由于海陆冷热源作用形成的环流方向是相反的，即季风环流。有关洋流对气候的影响，参见“海水的运动”一节。海陆的热力差异，造成了海洋及其附近形成海洋性气候，并在内陆形131（四）海水的运动是塑造和改变海岸地貌的主要动力，尤其波浪对海岸地貌的形成具有重要的直接作用。（五）海洋是地球上生命的摇篮，是人类的资源宝库和全球最大的生态系统。（六）海洋是贸易的通道，世界各国争夺的对象在交通发达的当今，海洋是各大洲、各国进行贸易往来的重要通道。海洋最显著的特点它的连续性，因而通过海洋不必经过转运，通过水运一种运输方式可以直接到达世界各大陆与岛屿，以及沿海100多个国家及经济区和大城市。水运成本低，船舶容积大，适宜于各种笨重而为量巨大的货物作远程运输。总之，人类已迈入“海洋时代”的今天，海洋已成为生产力布局的重要条件，更是世界各国争夺的要地。（四）海水的运动是塑造和改变海岸地貌的主要动力，尤其波浪对海132三、海洋环境保护P149海洋是人类生活和生产不可缺少的物质和能量的源泉。随着科学技水的不断发展，人类利用开