第二章 海洋学基本知识 §1 海洋概况
0 X/ }/ H( v2 b4 D& Q G# V$ T§2 海流# |6 V( }4 P# k5 H
§3 海浪6 N+ |+ f6 v( @1 A$ M, t
§4 海温和海冰
% f, n$ {6 `; ~6 A2 b 第一节、海洋概况* z2 N+ q7 Q" A5 r& g
n一、地表海陆分布1 J4 A7 l6 j+ A
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%.
' ]+ t) {; b' z: fn二、海洋的划分
) z/ I: u9 z r: z( c+ s Qn根据海洋要素特点及形态特征，分为主要部分和附属 部分2 X6 u @6 U2 | Q+ R2 }
n主要部分为洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋
2 O" }5 D% u; |) `8 }; G+ Y" x9 An附属部分分为：海、海湾和海峡
" o, a' \# f0 n**中国近海，依传统分为：渤海、黄海、东海和南海四 个海区 k5 g, J0 J3 L- I8 S ?) t t) v
各大洋的基本形态数据
4 T' W. I) V6 ?( s4 y' Z大洋名称5 L: D- [5 T" l7 r
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7 L# W$ T2 q/ [3 K9 H a
17868.4 70710 3957 11034 大西洋
, m' l; X! J9 }2 U. f; v9165.5 32970 3597 9218 印度洋
; Y/ ?" b9 K( Q' K7617.4 28260 3711 9074 北冰洋 1478.8 1670 1131
5 ?. @! u p6 Y Z3 a1 k5449 合 计 36130.1 133610/ |5 m1 m1 I) }) `1 m
3698 11034
! v: ^0 T r/ H 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。
0 H% Z5 Y6 J: Ln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7 P/ N* ]0 F# \9 N0 f! I
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。" J* g, f4 V* K- s6 s+ P- Y `% Y
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。
( n$ S/ |0 v2 m3 on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。/ `6 I2 z3 W& A2 q1 R6 `
我国近海概况& W3 ^5 Y. e9 d
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
7 W+ k, h( w% t2 L0 x方公里，平均水深18米。黄海：北起鸭绿江口，南从长6 b; P. v3 h2 v9 z/ x
江口北岸至济州岛与东海分开，面积42万平方公里，平
. ~' `3 b2 V! H4 j7 F k/ |均水深44米。东海：南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔
3 D$ b9 t' e' e/ ~& c! n# f7 k& O2 ]南海，面积75万平方公里，平均水深349米。南海：南% G6 S* t3 Q) X8 I
靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积350
2 R! E% A: c& i2 E' S多万平方公里，平均深度1000米以上。我国拥有300万
# [ H3 p E9 `- Y( T: t, A平方公里的海洋国土和1.9万公里的海岸线。$ R+ ~3 i" x- ^. j/ I; P1 |
我国海域的基本形态数据
/ J8 }* G k6 U9 M' o海的名称 面积
- I3 _+ z5 _4 z1 @. t（万平方公里） 平均深度
; q2 `( I! P6 }0 o5 B/ F( V（米）$ E% b2 l$ }; Y) [7 ~( q
最大深度& Y5 E! R1 @3 F
（米）- B/ O: [7 l0 s2 p
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, w2 ^) y0 P- A
第二节 海 流% T4 z0 K d f* F$ z/ B V
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。
" d2 s9 u: E( E' g( ^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。
1 `, c5 [: T6 O7 h8 A流速: 流速的单位常用Kn（节）和n mile/d（海里 /日）表示。6 |$ t: y! l/ ]' l# R- O* T
按海流的成因分类& W1 B8 p7 d3 W, s1 h
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。
) y# @4 a1 Y* Z& {; Hn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( z1 F& h8 C1 X! q8 [
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。
8 ]- p2 |4 Z+ r1 Dn潮流：由于天体引潮力引起的海水周期性水平运动。
' ~6 ?2 V7 \ S' R# ]4 mn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。
L& k! Q+ `6 z 按海流的物理属性(温度)分类/ n* ^ A7 Q. Q9 o4 s2 S9 X
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。
4 ]- D$ f( M2 E3 Yn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。
$ O. o- X j2 n/ Yn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。 S; d5 X9 b/ m6 M' ]% w" V2 P, 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
. d6 l! z- S5 u% a5 C4 o2 r; W寒流 低 低 低 小 高 多 高
3 M1 |$ t" z2 w# p 风海流(Wind Current)5 o4 j0 J; q! I( w# ~! R) M! k
n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。
2 q% @+ O3 T( _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。
* C+ P, H7 [; T6 J$ cn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）
) w% E2 Z u4 N+ c5 y* }, d O' Hn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。
1 g1 |; O( m% t; q 表层风海流的方向和大小 对无限深海风海流而言： W( G7 x) j! K9 s" q7 s4 G
* 表层风海流流向：在北半球偏于风去向之右约9 q9 Y' z$ ?& Y( T
45°，在南半球则偏于风去向之左约45°。4 J% @ @" V, |* z
V 02 s7 L% h l- P$ ^
=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
6 ^2 _6 W! Z& X6 {( u7 L! U8 `础上继续向右偏转（北半球），流速随深度增8 u+ X& h7 a7 @, C4 R
加按指数规律减小；V z = V 0 e -az 。（见图）南
& }# s* ]* t7 |- T: t, ^6 d3 m5 J2 h半球流向向左偏转
- D: A% H4 U# `# {, b, ^" g在水深z= π /a 处，流向与表面流向完全相反，
3 C1 g" c/ ]9 K9 c0 b" M* c流速V D =0.05 V 0( W( b) t0 P. G# o: D
**此深度（D= π /a ）称为风海流摩擦深度。实
7 V& ^: V1 t8 R4 }践中，将D称为风海流存在或影响的最大水深。
, h6 ?( T' r& _$ v经验公式：D=7.6w/(sinφ)
4 w1 E, {5 c) W( t* \# J6 T/ A1/2 对浅海风海流而言：表面流向与风去向的交角比
: l+ o: }0 \2 E3 k3 L无限深海的小（即小于45° ），流向随深度的
* `3 ?3 l* @( _ S |8 M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- j1 ~: S3 O' `. `! U8 p# T( I5 X
地转流1 |9 m5 |8 J: X; a5 U$ u, s
n 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：
* j E# V. S& p3 S: v: [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。
9 @+ h& p' r3 p% H: zn 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。
^5 j1 B8 i0 `6 R0 jn p g v D D - = j rw sin 2 1 '
) N$ j. }* V5 ?4 L( J 地形对海流的影响% I. B$ M4 G+ v% U6 f1 t8 y
n一、海底凸地形' A! L% ]& n, s( A0 W$ U4 R9 h
n在北半球：上坡时，流速增大,流向右转；, F* P# U" `: f1 X8 m
下坡时，流速减少,流向左转。( X5 k9 y1 X& L* `6 N' a8 s
n在南半球：上坡时，流速增大,流向左转；
2 l' r) ~/ B/ \1 A$ P) \下坡时，流速减少,流向右转。4 L( ?7 @' Z+ S
n二、海底凹地形* s6 }* {% W7 m- C( U9 p% T, k& V
n?! \) ]& }/ \* a5 Y/ ^
大洋环流
' D6 u0 j7 U1 @0 s4 J8 k3 C! p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，+ L2 A# z/ T9 y% Q9 C" L R6 O
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。* G+ n% \+ _9 c! C' E. g# a
**组成：风生环流、热盐环流' u; D/ c* M, x) Q+ b
**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
6 o$ O& ~& n- R7 Q& p+ \/ K*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；. J' j! @* E7 E6 d' K1 Q
*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.4 }, ]0 I. ?% a) W/ `5 m
Distribution of Current in the world Ocean
+ {$ b8 @ {- {+ _1 U, Z8 Y 中国近海的环流
3 s9 @' w6 ^! Wn组成：外海流系和沿岸流系: D Y+ L; N4 T9 a
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）
% f) b! u0 {2 m( f+ B6 Tn **特征：高温、高盐
* y) I1 l4 r' _# X3 F" E% H) s' bn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 J' m" M$ r" e% N
n **特征：低温（冬季）、低盐
& v+ I( n, A/ }1 _! P* mn高温（夏季）、低盐/ g; ] D. Y" b; N% S
中国近海海流. p8 t) g& I; c/ H0 ^# U
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。
- M5 Z( u+ W! s0 I1 g3 F& y% e沿岸冷流：辽南沿岸流、 辽东沿岸流、渤海沿岸
/ |8 @+ e+ L( n! Q4 z) e流、苏北沿岸流和闽浙
4 _& W" k2 a" \: X5 F沿岸流等组成逆时针环5 C, a5 S [# g( a4 {
流。+ |- J/ [9 `* S) X* Q
中国近海海流 n南海海流：8 c3 v. I1 Q. z7 T4 ?" ]9 q
主要受季风影响，& j4 U" f8 ^3 A+ [# P0 v
在东北季风期间大
% U( h8 H$ I. x7 w) V2 |: D Y部分地区为西南流。
% P0 S4 Z* U6 U8 n) Y在西南季风期间大2 \# m& ^1 \+ i0 d" Y% H7 L3 c
部分地区为东北流。
, K& d4 P! W' N, Q" {- j 第三节、波 浪
0 a$ b! X% A5 y S6 t; w n波浪的基本特点及研究方法
) r* t! ]/ o! _1 A# N; Dn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
! ]4 O9 }4 ]2 B. V% F2 c8 q. _$ c都可能出现波动。6 `- ?: `4 o0 N7 {2 y
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
3 u# L. D$ v4 z% @5 H平衡位置作周期或准周期性的运# q6 c" l2 F" K% E5 o
动。
' i: c' m" E& t6 Y8 E- m- e8 C2 zn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
2 m9 ~- w! `1 b. v3 H7 W2 K视为许多周期不同的简单波动叠
_ F' {' f3 [3 B* L/ z2 P$ m加而成的复杂波动。; o; Y1 r7 W! l1 `9 o
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; d7 x, ~. ?9 e' R
其在复杂波动中所具有的能量大
( h9 [/ x3 [; |' r* a小，综合分析海洋波动的特性.
# j t e3 Z/ q5 v5 N 海浪对航海的主要影响/ b; m" a/ }( l% E, c( ]
1、船偏移,偏航.! [0 ]. X+ d- X/ K' h: r5 s" i
2、浪尖中拱，导致船失速、螺旋桨等推进器. n4 h/ u9 P/ ^% h4 E5 {
损坏，甚至船体断裂.
6 \6 z% i) n0 L& `3、摇摆、拍击、共振等，致使船体震动，船% {8 g1 m+ u V: u
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.
7 F/ U. z- ^( ]! v2 B" F, q4、货物、特别是颗粒状货物可能移动，甲板$ d% N% c( K1 v v
货物淋湿和吃水增加稳性可能恶化.
3 q8 d# Q6 A! h5 Y7 W$ l5、能见度恶化，在开阔的锚地作业发生困难.
6 _4 T; t( F1 V# E- M$ M6、船在港内停靠复杂化，港口装备的使用效% t0 e1 ]4 N7 A, K' Z+ L2 |
率降低，在港内进行装卸作业发生困难.8 C* ?( y5 P6 @* q- o- f3 j) j
7 、使救助行动发生困难，遇险人员漂离出事0 L3 h* _% B5 e8 M8 \/ y
位置.
6 l, O( G- f U: | 波浪要素和分类) Q V. U' E' [3 N6 v! S
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。
4 Y. ~$ D. O: G0 b 波浪要素
7 N3 a! c( s8 i$ {( {5 L' En# d" O4 N8 t. l* J7 Q1 V
波峰：波面的最高点； n 波谷：波面的最低点； n, k8 P3 B, O8 P4 i4 A
波高H：相邻的波峰与波谷间的垂直距离； n# F, k- K/ T3 X- q. H& w
波长λ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； n
5 _ o: C* d* B0 J9 m. g; L波陡δ：波高与波长之比（δ=H/λ），它是表示波形陡峭的量； n
9 J/ y9 f( o* i( P9 H G: q0 I3 h# x波幅a：波高的一半称为波幅； n2 k0 Y+ b. D+ i4 F
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
2 Z, T! y8 S+ [; `; Q2 ? g波速c：波形传播的速度； 单位米/秒； n4 z' h: `& E1 ]: \
波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线； n5 K U1 u7 @2 W/ r; j
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
* m1 z0 P2 B" Q- q9 [. Q= l
* R; ]+ Z1 m$ a" d 波浪的表示法
0 G( j* V( [7 G) P1 O; o9 i) c: c# kn (一)、波高表示方法5 y2 V; B+ M4 u, h
n 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
" r; j" S8 c1 f8 H0 p* T2、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) M: g$ e" q7 q% U! l( p+ v3 S- h, j
又称有效波高 ，是波浪预报的一个重要指标。
0 g$ t& B) |3 v! t) o# yn 关系:* H 1/1000 ?H 1/100 ? H 1/10 ? H 1/3 ?Hp
$ I4 q/ R, }2 V% |4 rn
% m: ^% T# }4 I1 l" v**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 =1.94m4 l+ b: u e, J- B
n 3、合成波高：主要指风浪（Hw）与涌浪（Hs）的叠加0 G9 k+ F1 H. ]1 p! I
2 29 t1 q7 d) `+ w3 B: @9 _9 ], v" w
S W E H H H + =6 |" |6 K) C5 ], ^, m% g
（二）、波高、波向频率玫瑰图3 ^4 i* q0 I2 ~
n# H2 X! F2 \7 c
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
7 @, I) x5 C/ M$ c j, |! T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
( V9 p1 r- V$ O8 u6 p全年波高波向玫瑰
. G1 X& ~" u$ U( C5 m3 F图
4 ^0 o; I) |! ] W% H4 R! t累
+ e: V' [4 [/ d. B( H" {6 {年
* D. _% p- @5 S' E! _5 o波% w: R. z+ K4 _
高2 d l5 ~( E! F! I" a
最
" t# |- d) d, R. [' E6 r. V大6 |+ L! H r: _" p
值- I, X( ^% c. u; v
玫; n- [2 c+ O/ p- e- [: a1 Q
瑰
5 J1 z5 T8 r |图
: z$ U& X5 l3 ^+ V" z6 w9 A4 z2 U 波浪的分类
4 ?# ~2 B4 y% R（一）、按成因分类; |- J0 Q& |+ o) x% S
n风浪：由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。" k2 b- P2 ^6 r( ?3 _0 }7 P5 d% @) O
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。
0 v# V n' [6 @* U# \1 yn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。
+ S9 q) ?$ c0 s! tn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
' N7 J+ u) ?* N+ d: d: ^n潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。（钱塘江大潮）+ a, N$ }+ j) T! Q: a+ \
n内波：在不同密度的水层界面处而产生的波动。7 `0 A1 L, T; \% W6 o
(二) 按水深（h）相对于波长（l）的比值大小分类7 \9 {7 J0 j, J0 q: O
n浅水波：波长远大于海深的波，浅水波的波长至少
3 ^1 \9 B" G' o6 \( Tn是水深的20倍（ h ≤l/ 20 或l/ h ≥ 20）。) ?* ?( N9 I! c! A" M
/ L2 _# A" C! M' t4 ~: r/ \t过渡波：水深与波长的关系为 （l/ 20 < h |
