4.3-自然地理复习之海水的运动解析

1、当水体表层或内部受到风力、地震等外力作用时，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，力、表面张力、水压力等）作用下，水质点水质点又有恢复到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近作周期性的封闭圆周运动或接近封闭的圆周运动, ,叫叫水质点的振动。水质点的振动。由于惯性由于惯性作用，水质点作用，水质点的振动保持着并通过四周的的振动保持着并通过四周的水质点向外

2、传播，引起水面周期性的起伏，便形成波浪。水质点向外传播，引起水面周期性的起伏，便形成波浪。1 1、波浪的波浪的形态要素：形态要素：有波峰有波峰与与波顶、波谷波顶、波谷与与波底、波高波底、波高和波幅和波幅、波坡、波坡、波波长、波长、波陡陡、波向线和波峰线等（图、波向线和波峰线等（图 5 33）。）。波峰是静水面以上的波浪部分。波顶是波峰波峰是静水面以上的波浪部分。波顶是波峰或波面或波面的的最高点。最高点。波谷是静水面以下的波浪部分。波底是波谷波谷是静水面以下的波浪部分。波底是波谷或波面或波面的的最低点。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描述波浪形状、尺度和运动特性的物理量称

3、为波浪要素波高波高h，是，是相邻相邻波顶与波底之间的垂直距离。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。波幅，是指波高的一半即波浪振幅。波长波长 ，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。波陡，波高波陡，波高h h与半个波长与半个波长1/2 1/2 之比值。之比值。波峰线，是指垂直波浪传播方向上各波顶的连线波峰线，是指垂直波浪传播方向上各波顶的连线，可以是直线、曲线，也可以高低起伏可以是直线、曲线，也可以高低起伏。波向线，是指波波向线，是指波浪浪传播的方向传播的方向线或引起波浪力的方线或引起波浪力的方向，与波峰线垂直。向，与波峰线垂直。 有波长、波

4、速有波长、波速C、波浪周期、波浪周期。波长波长 ，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。，是相邻波顶（或波底）间的水平距离。波速波速C C，指波形移动的速度，单位，指波形移动的速度，单位m/sm/s。波浪周期，指波形传播一个波长所需的时间，波浪周期，指波形传播一个波长所需的时间，以秒计。以秒计。三者关系：三者关系：c波浪从不同角度有不同分类。波浪从不同角度有不同分类。1、根据成因分类、根据成因分类（1）风浪（摩擦浪）和涌浪）风浪（摩擦浪）和涌浪风浪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。浪。风浪的典型特点是：波形两侧不对称，迎风面

5、坡度比背风风浪的典型特点是：波形两侧不对称，迎风面坡度比背风面小。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。风速才能产生风浪，看法不一。一般认为引起风浪的临界风一般认为引起风浪的临界风速为速为0.71.3m/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。浪，推动着波浪的发展。风浪从风获得能量而生成、发展，同时又由于种种

6、过程而消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；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。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，风态特征

7、，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。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，球的西风带，因为这里西风强劲而稳定，三大洋又连成一片，故有故有“咆哮四十咆哮四十”之称。之称。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。l在潮汐涨落过程中，当海面上涨到最高位置时，称在潮汐涨落过程中，当海面上涨到最高位置时，称为为高潮（高潮（high tide)或满潮或满潮；当海

8、面下降到最低位置时，；当海面下降到最低位置时，叫做叫做低潮（低潮（low tide)或干潮或干潮。从低潮到高潮，海面不。从低潮到高潮，海面不断上涨，海水涌向海岸的过程叫断上涨，海水涌向海岸的过程叫涨潮（涨潮（flood tide)；从高潮到低潮，海面不断退落的过程叫从高潮到低潮，海面不断退落的过程叫落潮（落潮（ebb tide)。l当潮汐达到高潮或低潮时，海面在一段时间内既不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上升，也不下降，把这种状态分别称为平潮和停潮平潮和停潮。平潮的中间时刻，叫平潮的中间时刻，叫高潮时高潮时；停潮的中间时刻，称为；停潮的中间时刻，

9、称为低潮时低潮时。相邻二次高潮时或低潮时的时间间隔，称为。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。潮期（潮周期）。相邻高潮与低潮的水位差，叫潮差。根据牛顿的万有引力定律；宇宙间任何两个物体之间的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平方成反比（即：（即： ）。）。这样，任何天体都与地球有引力关系。然而在各种天体这样，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，其次是太阳的引的引力作用中，以月球的引力为最

10、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，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。故我们就以月球为例来加以说明。 RmmGF21引潮力在不同时间、不同地点都不相同。在引潮力在不同时间、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。在距直射点亦同时涨潮，称为对潮。在距直射点90900 0处

11、，则处，则出现低潮。地球自转一周，地面上任意一点与月出现低潮。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。说，有时涨潮，有时落潮。（2）往复流）往复流 在海峡、河口、窄湾内，受地在海峡、河口、窄湾内，受地形影响，潮流便成了往复流。形影响，潮流便成了往复流。其流速从零到最大，再到零，其流速从零到最大，再到零，再到相反方向的最大，再到零，再到相反方向的最大，再到零，这样不断循环。其往复的次数这样不断循环。其往复的次数也取决于潮汐类型。当半日潮也取决于潮汐类型。当半日潮时，一个太阴日内，水流往复时，一个太

12、阴日内，水流往复两次；当全日潮时，一个太阴两次；当全日潮时，一个太阴日内，水流则往复只有一次。日内，水流则往复只有一次。往复流的最大流速较回转流大，往复流的最大流速较回转流大，每小时可达每小时可达181822km22km，而回转，而回转流一般每小时只达流一般每小时只达4 45km5km。 实际海洋上的水流，既不是纯实际海洋上的水流，既不是纯粹的潮流，也不是纯粹的海流，粹的潮流，也不是纯粹的海流，而是两者合成的结果。而是两者合成的结果。风海流的表面流流向偏离风向风海流的表面流流向偏离风向45，而，而在摩擦深度处洋流流向与表面流相反。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

13、力为就总体而言，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积运输方向与风向的夹角就是90。此外，根据洋流的水温与其流经海区水温（环此外，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。境温度）的对比关系可分为寒流与暖流。寒流又称冷洋流（寒流又称冷洋流（cold current），其水温低于），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

14、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；减湿作用，在洋流图中，一般用蓝色箭头表示；暖流（暖流（warm current）的水温高于其流经海区）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，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，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。在洋流图中一般用红色箭头表示。副热带反气旋型大洋环流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

15、。其形成如下：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，。因此，030间的东北信风将厚约间的东北信风将厚约100m（假设（假设风海流摩擦深度为风海流摩擦深度为100m）的上层海水输向西北；）的上层海水输向西北；3060间的西南风将海水输向东南，如图。这样两股水流相间的西南风将海水输向东南，如图。这样两股水流相向而行，必然在以向而行，必然在以30N为中心的区域涌成一个水堆（水为中心的区域涌成一个

16、水堆（水峰）。峰）。30N赤道赤道水堆（峰）水堆（峰）最终梯度流最终梯度流水水流流西风西风信风信风30N盛行风产生大洋高压区盛行风产生大洋高压区(副热带反气旋环流形成示意图）副热带反气旋环流形成示意图）低凹低凹60N盛行西风盛行西风极地东风极地东风最终梯度流最终梯度流水流水流60N盛行西风产生大洋低压区盛行西风产生大洋低压区（副极地气旋型环流形成示意图）（副极地气旋型环流形成示意图）l赤道洋流遇大陆后，另一部分海水向南北分流，在北赤道洋流遇大陆后，另一部分海水向南北分流，在北太平洋形成太平洋形成黑潮黑潮；在南太平洋形成；在南太平洋形成东澳大利亚洋流东澳大利亚洋流；在；在北大西洋形成北大西洋形成

17、湾流湾流；在南大西洋形成；在南大西洋形成巴西洋流巴西洋流；在南印；在南印度洋形成度洋形成莫桑比克洋流莫桑比克洋流。这些洋流都具有高温、高盐、。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。这两支洋流西向湾流。这两支洋流西向“强化强化”明显，流势强大。明显，流势强大。l黑潮黑潮起源于吕宋岛以东海区，其水源一部分来自北赤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。台湾一带，东到日

18、本以东与北太平洋西风漂流相接。l北大西洋湾流势力也非常强大，表层水流量达北大西洋湾流势力也非常强大，表层水流量达100106米米3/秒，相当于全球河川径流总量秒，相当于全球河川径流总量20倍以上。倍以上。l黑潮、东澳大利亚洋流、湾流、巴西洋流、莫桑比克洋流，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。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极锋带两侧海水性质不同，冷而重的海水潜入

19、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，水之下，并向低纬流去。南半球因三大洋面积彼此相连，风力强度常达风力强度常达8级以上，所以西风漂流得到了充分的发展，级以上，所以西风漂流得到了充分的发展，从南纬从南纬30一直扩展到南纬一直扩展到南纬60左右，表层水层厚度可达左右，表层水层厚度可达3000米，平均速度为米，平均速度为1020厘米厘米/秒，流量秒，流量2亿米亿米3/秒。秒。l表层以下各水团都是由表层水团下沉形成的。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取决于其本身的密度与下一层海水密度的对比关系。系。 一般地讲，在副热带下沉的海水由于密度较小，一般地讲，在副热带下沉的海水