第二章 海洋学基本知识 §1 海洋概况5 W. t, S" z& K* u% W) N
§2 海流
4 l1 H& l1 |+ G, [! ~; F: g§3 海浪
, T; x [! M% A2 H§4 海温和海冰
6 l6 a! G9 A( c 第一节、海洋概况
$ I( ?8 j# H$ h2 Q) |$ v' D, G8 nn一、地表海陆分布' Y3 |/ N) N3 n) n. n" {# W6 m
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%.
+ ~$ T4 g) v) r3 ?n二、海洋的划分$ n! T4 `# U" }# b, U) |( v
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
2 B! m- @- C: J, g, W, vn主要部分为洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋9 L7 [4 c. ?$ s, C3 _/ D' |
n附属部分分为：海、海湾和海峡
% Y7 M( \/ H% C**中国近海，依传统分为：渤海、黄海、东海和南海四 个海区
, z; }5 k8 k9 L8 F; ` 各大洋的基本形态数据" H! {4 \. k, E& R" Q
大洋名称0 P( @" ] U4 @/ 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' }, ~. ~( F8 M* u) B2 u
17868.4 70710 3957 11034 大西洋' n* R0 e3 A. I. p- v
9165.5 32970 3597 9218 印度洋8 t# C* B2 {2 j8 X; o
7617.4 28260 3711 9074 北冰洋 1478.8 1670 11317 Z4 |) _8 G& l1 `$ f
5449 合 计 36130.1 133610* E- U/ e- }7 D3 F ~! h
3698 110341 D# b( S5 }, z- a0 X
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。
/ K% ^- s) z) T/ Z: Z% d/ c8 Tn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
3 s2 L1 E0 K* g" f+ ~( z8 ]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。
) N6 M J3 b5 l f& T: G9 R3 vn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。
4 @6 u9 g1 m1 D- Yn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。" o/ i9 w+ Y8 o8 Y; l3 P% n9 S4 j- t
我国近海概况. {0 R/ i: K$ G. s. s7 e
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
5 p& A, G' C1 e! ~! }方公里，平均水深18米。黄海：北起鸭绿江口，南从长
% H4 a( ^) ?' o江口北岸至济州岛与东海分开，面积42万平方公里，平
5 q' B5 I, E: E9 R均水深44米。东海：南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔: L# d) U$ t; B* r8 V# R2 R/ a, b; @
南海，面积75万平方公里，平均水深349米。南海：南
. i" d' g1 w, m" I u% v( z4 R靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积350/ j9 |6 L% z, l: z
多万平方公里，平均深度1000米以上。我国拥有300万
. B- A" E& x7 p平方公里的海洋国土和1.9万公里的海岸线。6 t2 Y' F0 G# `; E
我国海域的基本形态数据% H3 k8 {1 `7 p: r( b/ U; o
海的名称 面积8 F" |; n' z+ j5 Y2 d1 @3 ~
（万平方公里） 平均深度2 h* a J a' n2 n6 X3 e. S
（米）
! @! X* S3 f$ l最大深度
l) i& q/ p. W2 x; S, m（米）" G6 X0 d) K5 L/ O8 l
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
* r+ G& Y1 X5 z" h, H3 ~- @9 { 第二节 海 流
% y8 _7 a) f0 S2 z* u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。! W2 {/ K2 B8 m7 X
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。
, g# P; I, Z3 [' d0 v- n流速: 流速的单位常用Kn（节）和n mile/d（海里 /日）表示。
5 N! S j2 h% r. e/ ?2 J% m* }5 | P 按海流的成因分类* K1 N: Q0 ~1 A1 C4 m
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。 @% S4 C% X& ?1 h' Q' ~
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' v8 @) h1 F9 v2 a$ m( |3 u
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。
& l; ?6 T; n' en潮流：由于天体引潮力引起的海水周期性水平运动。
. g8 E0 L; H$ M7 F/ ]n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。$ X2 \ |* R% s7 R% b
按海流的物理属性(温度)分类( a0 ~& n" p! ?
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。: o( e! L% M' R, _
n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。
$ R! q/ _+ v6 o( X' e9 fn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。' o) a/ Y' T8 J$ R9 E- A
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
4 G/ L% j- l$ v3 q. o" P, H! {寒流 低 低 低 小 高 多 高! x1 t1 k0 h% p& w$ L. l6 Y' e3 H9 R$ s
风海流(Wind Current)2 L) Z. J" `' V }
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。/ }' q; t4 Z; T S
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。
1 l+ z. ~6 o8 n6 x' mn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）7 \4 r, U( z' j8 v" t
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。
, B% l! x& s. b5 V0 B, G4 i 表层风海流的方向和大小 对无限深海风海流而言：& o- J4 ^5 Y' R+ Q5 o% X5 M! m9 V+ Y
* 表层风海流流向：在北半球偏于风去向之右约' {; G; L4 C( ~& e. T
45°，在南半球则偏于风去向之左约45°。7 I) P/ C& Q' z* h# Z- v) C8 ]
V 0
& N7 u2 B6 ~0 N. i% _1 Y/ e/ k=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1 p6 d& M9 h( M, k( u
础上继续向右偏转（北半球），流速随深度增4 s/ ~3 X+ m) [7 w2 @2 B
加按指数规律减小；V z = V 0 e -az 。（见图）南! s: ?: B$ f- r3 l. ~7 j$ [
半球流向向左偏转
& V1 ]3 U. }; {在水深z= π /a 处，流向与表面流向完全相反，+ K F$ A5 T4 }3 t% i
流速V D =0.05 V 0- Q) t/ F* d5 @+ D) p: l& i' x- Z
**此深度（D= π /a ）称为风海流摩擦深度。实' v4 t5 ]7 h+ n* \# Q/ G! J
践中，将D称为风海流存在或影响的最大水深。
( j" j6 x9 G' U经验公式：D=7.6w/(sinφ)3 e1 U6 A# a" F$ [) ^
1/2 对浅海风海流而言：表面流向与风去向的交角比( A1 F" [# Q& x& O6 L. G. X
无限深海的小（即小于45° ），流向随深度的
/ C# ^" e* e$ Y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
+ S) X q0 G4 n. \3 n' T- l' ? 地转流- P" C8 T# {8 n. c) L+ ]
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：5 L0 K$ [0 `5 z
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。
' U* e- f9 _% J! D! W% k5 en 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。* K* _! _3 P6 C) D& x
n p g v D D - = j rw sin 2 1 '# Y6 [( D2 T9 l5 w2 J) O5 \
地形对海流的影响2 S- I0 r3 ?. ~) f
n一、海底凸地形4 x; g, y/ w1 p3 ^) R8 O' E
n在北半球：上坡时，流速增大,流向右转；& [* D! m) b- u, Y/ M
下坡时，流速减少,流向左转。
. X8 a) L7 D1 A _3 |n在南半球：上坡时，流速增大,流向左转；' Y& d5 I8 e; ?: |5 |; s
下坡时，流速减少,流向右转。" x5 C6 A& ]6 o' q0 H5 m1 v+ r; I
n二、海底凹地形: W2 q% i U; C0 |
n?& y# \$ O4 \2 z! x
大洋环流
7 A, c; \: R& w' W# w* M Y- 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，
( ]3 F6 ], w. r9 N7 Z' K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。
$ {) X, D& b4 ^6 b**组成：风生环流、热盐环流
7 p7 Q, }( X1 Q/ |**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- n b; B e% \7 @
*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；
+ ?7 P4 y9 K. f. {9 w: W2 D*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.5 f) l$ q5 r/ T0 P# u
Distribution of Current in the world Ocean4 ?9 ~: b( H7 E' u+ p' C; L9 x( Y
中国近海的环流6 Q" E! C/ O5 q$ m. z% p! @$ y" X
n组成：外海流系和沿岸流系
: M" L3 f5 k& i! K4 s3 Jn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）6 t* x1 n+ K* A5 e
n **特征：高温、高盐
, `3 J- y7 l* K) o7 }* hn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。
- T; n2 e/ w- I/ \n **特征：低温（冬季）、低盐8 {- \, E9 q' P, |1 U( Q
n高温（夏季）、低盐
3 W7 b4 z. p. s4 B2 d 中国近海海流( O8 G- t) q& h
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。+ _3 A6 _+ D) [0 h' Y
沿岸冷流：辽南沿岸流、 辽东沿岸流、渤海沿岸; T9 c3 ^* Q0 h
流、苏北沿岸流和闽浙
V/ V0 t! W2 _- V4 C# ]7 V, w沿岸流等组成逆时针环$ G7 E2 ~8 y1 Z( Y( b
流。
' D' { L+ S6 u 中国近海海流 n南海海流：/ ` u) n, i8 j2 _3 U6 ]7 c
主要受季风影响，/ ^& N" r' ^4 g3 x
在东北季风期间大4 t1 l5 {: L, _0 q* X3 L
部分地区为西南流。
& d& g# L& m3 r, m/ t在西南季风期间大
( M* e% D! [" b2 X- A4 v# U部分地区为东北流。
$ u Q" w, p p* U, s/ f" ]' A 第三节、波 浪
7 p6 X/ \; ^* D" e( ] n波浪的基本特点及研究方法
+ h% `0 `5 D4 H5 w8 tn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: V" b' g5 |- m u2 L
都可能出现波动。
* d; `, q* E+ q$ m% S# xn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/ Q' R) E0 o# ?- S7 D4 }
平衡位置作周期或准周期性的运
7 O1 d \7 h& B' Q% r动。
/ z$ T+ G; e# P7 b9 tn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: B T( I! U% D! ^* j- I
视为许多周期不同的简单波动叠' j/ M% ~8 h; o: _/ H
加而成的复杂波动。
& Y& E/ v' v: I9 n# l# wn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( P5 |2 |0 p B) d6 @4 p9 g& \, Y
其在复杂波动中所具有的能量大% T3 q. Q6 q5 G6 d' b% k9 V
小，综合分析海洋波动的特性.: A, h* q Q) R. z
海浪对航海的主要影响 N4 h7 s0 v* R5 u
1、船偏移,偏航. f. u0 N7 ?1 _; t- P& Q
2、浪尖中拱，导致船失速、螺旋桨等推进器* S/ G* g, z+ f$ t
损坏，甚至船体断裂.
6 g( F3 W" q h: v8 Q3 N$ {4 j3、摇摆、拍击、共振等，致使船体震动，船; m2 x1 |- ]: \ j) M
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.; m2 L5 Z6 p) {' @$ O$ k
4、货物、特别是颗粒状货物可能移动，甲板
* i, g! P6 K: q( @8 x2 Z; X# b货物淋湿和吃水增加稳性可能恶化.
! h( x1 C% A$ j2 f/ r2 g5、能见度恶化，在开阔的锚地作业发生困难.# T8 [- m8 V A' ~2 Y- s# v
6、船在港内停靠复杂化，港口装备的使用效
/ q6 n( V: c+ z* W1 ?率降低，在港内进行装卸作业发生困难.
: k/ u' I+ l! k h$ Z' \) J# j7 、使救助行动发生困难，遇险人员漂离出事
% f% ^6 v- P* H0 g( e位置.: _* J4 i6 S, l6 x1 s: B
波浪要素和分类2 g3 u: T8 ]- t
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。. b& K4 T; M' F! h/ ]
波浪要素
& g% w" h. F7 J. q3 h" vn
6 A: X: T+ P4 g H3 z+ f. g波峰：波面的最高点； n 波谷：波面的最低点； n a0 j/ W+ F( W8 V
波高H：相邻的波峰与波谷间的垂直距离； n2 L5 w3 u6 u* Q7 L2 ^0 d
波长λ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； n% P( N- d- k$ r1 J' T& k
波陡δ：波高与波长之比（δ=H/λ），它是表示波形陡峭的量； n; l3 C }% c6 A& G; G( W
波幅a：波高的一半称为波幅； n$ P# a# O# j: a% F) H7 A# v
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； n9 O) W9 A. b/ i1 `! `* D
波速c：波形传播的速度； 单位米/秒； n1 t9 \, y8 M8 C
波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线； n# y7 J0 J* o$ g! B b: v
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
- p9 i" R9 j& f8 g( a. k' L5 R! j= l2 o1 W- j- [2 s* H/ ~& i* X/ Y
波浪的表示法- R4 s# G0 z# I. N' F
n (一)、波高表示方法
; i' l( E% R" Q: h: zn 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
Y* b) r2 }; K4 a- R! q2、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
# P3 @ ~! k+ s" l又称有效波高 ，是波浪预报的一个重要指标。
6 L; i9 |: F% en 关系:* H 1/1000 ?H 1/100 ? H 1/10 ? H 1/3 ?Hp
+ B/ i! q5 l( r# r+ D+ ~n# @4 [, Z" @0 s$ T$ e
**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 =1.94m7 V9 U0 |9 c* V1 Z+ V4 m9 b* t( j
n 3、合成波高：主要指风浪（Hw）与涌浪（Hs）的叠加6 C9 T0 S1 Z A+ ^0 { E: |
2 2 z8 }! Q$ r2 r# @1 J p0 i/ M; ~
S W E H H H + =9 o; R$ y* c0 T1 M, Z
（二）、波高、波向频率玫瑰图
" Y) _, w9 \2 r! \5 zn; ]" b* f9 v+ P$ O5 s5 x% u
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
. s8 \- J3 F: d9 _" ? i& ]; g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
1 D$ H( G( y, ?* X5 |% D9 d- x全年波高波向玫瑰
) h* n6 p3 t0 R; c5 H' x @! w图
6 E) V9 c( G7 h$ [, {累7 \' ~' E+ P1 K% v9 X
年
) s9 `1 D) R1 ]1 [波1 p9 b; A2 W k
高
+ u6 @2 f- }4 a最
. n: I( m. P: y5 w& a大
- o* M' c0 j' }: g* q4 _( {值
+ G* E3 O1 _& x7 `1 ~: X: B( |玫
$ q! i" f* L0 v6 U瑰/ Z8 N6 w5 O( Y( Z- b; v
图
5 d6 s& i8 \7 ~" l$ { 波浪的分类
7 Z% u0 p, Q4 l! w; v) G（一）、按成因分类
0 E+ K: m( a( }# L% `n风浪：由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。
0 g; V" M! R' Z) kn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。
% W g0 E q9 ]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。
( [2 i% ]* g1 k/ r* ^. m. N. C4 |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
' i* f3 x5 @" n, X( Wn潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。（钱塘江大潮）, ^6 y4 C3 \7 ?, s1 H
n内波：在不同密度的水层界面处而产生的波动。) C- g) G3 ~1 m
(二) 按水深（h）相对于波长（l）的比值大小分类, b" O& K. A9 E! [# d1 c% {
n浅水波：波长远大于海深的波，浅水波的波长至少
% g6 k' s* q- yn是水深的20倍（ h ≤l/ 20 或l/ h ≥ 20）。
( l& W! R) B3 J h+ d
& H( {( L# {( @" Zt过渡波：水深与波长的关系为 （l/ 20 < h |
