第一三章海洋背景知识

1、物理海洋学基本知识物理海洋学基本知识海洋空间特点海洋空间特点海水的物理性质海水的物理性质热量、水量平衡热量、水量平衡温、盐、密分布温、盐、密分布海洋环流及水团海洋环流及水团大气科学学院海洋科学系：程军大气科学学院海洋科学系：程军1海洋的空间特点 -水平分布海洋占地球表面积的70.8%南大洋海、陆面积比 南半球 4:1 北半球 1.5:1四大洋：太平洋、大西洋、 印度洋、北冰洋21/1801/30 平均深度约4km，水平尺度约5,000-15,000km。 海洋的空间特点 -垂直分布注意：注意：海洋的垂直剖面图中，垂直比例尺往往远大于水平方向！海洋的垂直剖面图中，垂直比例尺往往远大于水平方向！3

2、海洋的空间特点 -海底地形大陆坡大陆架大陆隆起洋盆大洋中脊海山海沟岛弧4海水的物理性质 -纯水的性质水分子为极性分子， 产生水分子的缔合现象纯水的四个特性： -溶解性强，海水盐度很高 -密度异常，4 时密度最大-吸热能力强，比热容和比蒸发潜热大 -风和水面摩擦力大，大的波浪和大洋环流 5海水的物理性质 -盐度 盐度盐度：溶解于一千克海水的 固体物质的克数。一般记作S。 1千克海水含盐35克，记作S=35 盐度的沿革盐度的沿革 绝对盐度绝对盐度：根据“氯度”计算的盐度 盐度=1.80655氯度，记作35 实用盐度实用盐度：根据“导电率”计算的盐度 直接记为S=35,不再使用6海水的物理性质 -热

3、性质 热容、比热容、比定压热容 、比定容热容 概念 海水的比热容较大，使得海水温度变化较慢pcvc蒸发潜热及饱和蒸汽压 概念 水的蒸发潜热在所有物质中最大 海水的饱和蒸汽压较小，制约海水蒸发位温 概念 在大洋的深、底层，压力对海水温度的影响较大，在鉴别水团时，往往需要使用位温而不用现场水温。7海水的物理性质 -热性质盐度对冰点及最大密度温度的影响8海水的物理性质 -密度 密度、比容、密度超量 概念 =-1000kgm-3322, ,0wSASBSCS1, , ,01( , ,)npSpSK Sp, ,Sp 海水状态方程 一个大气压国际海水状态方程 高压国际海水状态方程9海洋热量平衡 海面热收支

4、 -经由海面进入海洋的辐射能 -海面有效回辐射 -蒸发耗热 -感热交换SQeQkQAQsbekQQQQQAQsbekQQQQQbQ 海洋的全热量平衡 -平流、对流及混合引起的与研究区域之外的热交换 海洋热平衡方程10海洋水量平衡大洋的水量平衡 蒸发（E） 降水（P） 大陆径流（R） qPE+R11大洋的温度分布海表面温度的大面图12大洋的温度分布150W太平洋的位势温度断面图 13大洋的温度分布低纬、中纬及高纬位势温度的单点铅直向分布 温跃层：温度梯度最大的深度 季节性温跃层 夏季出现14大洋的盐度分布海表面盐度的大面图15大洋的盐度分布P-E分布图16大洋的盐度分布150W太平洋的盐度断面图

5、 17大洋的盐度分布低纬、中纬及高纬盐度的单点铅直向分布18大洋的密度分布海表面密度的大面图19大洋的密度分布150W太平洋的密度断面图20大洋的密度分布低纬、中纬及高纬密度的单点铅直向分布21海洋环流及水团海洋环流及水团 海流海流 驱动力 热盐环流：热盐环流：密度不均引起，深层，观测少，常依据水水团团分析间接判断其状态 风海流：风海流：风应力引起，表层几百米，观测较多，认识较清楚 水团水团 研究海水特性时，常将某点不同深度处的海水温、盐资料绘在一张T S图（横轴为盐度，纵轴为温度）上，借助溫盐点的散布情形判断水体来源 水型：水型：T S分布为一点 源区 水团：水团： T S分布为一直线 离开

6、源区后一张典型的海水热盐分布图 ( Matthias 1994) Regional Oceanography: an Introduction 22风海流风海流 科氏力科氏力 运动向右偏（北半球） Ekman螺旋 当风吹掠洋面时，风对海面就施加了一股顺风向的拖曳力，将造成表层海水流动，海水流动时产生科氏力，因此流向会偏向风向的右侧。上层水流动时又会拖曳下方流体运动，而下层流向又再稍偏右。如此一层牵引一层，水流流向由水面向下呈现旋转螺线型的构造。海洋上层水流速度的螺线状构造 ( Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science 23风海流风海流在一个理想海洋中，风生

7、海流理论上应有的环流型态在一个理想海洋中，风生海流理论上应有的环流型态 (Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science 24风海流风海流大洋表层环流系统示意图大洋表层环流系统示意图（Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science, 2th ed. 25( Stowe, K. 1995) Exploring Ocean Science 西向强化及中尺度涡西向强化及中尺度涡NOAA卫星得到的湾流流域海面温度分布图 26热盐环流热盐环流 深层及底层水深层及底层水 主要源于极区 南极：南极底层水 北大西洋：北大西洋深层水 混合增密( T

8、hurman, H. V. 1993) Essentials of Oceanography 混合增密混合增密 將两种不同温、盐值但密度相近的海水充分混合后，混合水之温、盐值将为二者之平均但密度则会增大27热盐环流热盐环流 中层水 南极中层水南极中层水 低盐 北太平洋中层水北太平洋中层水 低盐 太平洋盐度断面图 地中海水团地中海水团 高盐28大洋传输带（Great Ocean Conveyor Belt）29思考题 结合大气的三圈环流理论，说明驱动大洋环流（风海流）以及决定海洋特性（温、盐、密）分布的根本原因是什么？ 什么是科氏力？科氏力是怎么产生的？说出自己的理解。 参考书1、物理海洋学，叶安乐等，19922、Introduction To Physical Oceanography，Robert H. Stewart，20043、Descriptive Physical Oceanography，PICKARD 4、Regional Oceanography an Introduction， Matthias ，199430科氏力的理解 地面上的物体随地球旋转，如物体相对于地面静止不动，