《海洋学》第八章 海洋中的波动

第八章海洋中的波动第一节概述第二节小振幅重力波第三节有限振幅波第四节风浪和涌浪第五节海洋内波第六节开尔文波与罗斯贝波第七节海啸第八节观测、研究及应用长周期波动。当波动周期很大时，地转效应不容忽视。开尔文波开尔文波是一种在海洋或大气中沿边界（海岸）或波导(赤道)传播时，科氏力与由此边界效应产生的压强梯度力相平衡的低频长波。该处压强梯度力：由于海岸或赤道两侧流体相向运动的阻挡而产生。

A

Kelvin

wave

is

a

wave

in

the

ocean

or

atmosphere

that

balances

the

Earth's

Coriolis

force

against

a

topographic

boundary

such

as

a

coastline,

or

a

waveguide

such

as

the

equator.

开尔文波开尔文波是发生在海洋或大气中，被地形边界俘获的平衡科氏力的波动现象。是一种低频长周期波动，即低频长重力波。开尔文波开尔文波的一个特征是非弥散性，即相速度与波能的群速度在所有频率时均相等。（浅水长波）开尔文波可分为赤道开尔文波和海岸开尔文波两大类（赤道处f=0，可视为边界）海岸开尔文波对海岸开尔文波，不管北半球还是南半球，开尔文波在海盆西边界向赤道传播，东边界向极地传播赤道开尔文波因为赤道的作用类似南、北半球的地形边界，使这种波动与海岸束缚开尔文波十分类似。

赤道开尔文波只可能向东传播对于赤道上向东传播的运动，北半球的科氏力使任何向北的偏离都会被带回赤道；而南半球的科氏力使任何向南的偏离也都会被带回赤道。对于沿赤道向西的运动，科氏力将不会恢复向南或向北的偏离赤道开尔文波典型的相速度约为2.8m/s，从新几内亚跨越太平洋传至南美洲约需2个月

赤道太平洋的Kelvin波Kelvin波为在温跃层内部东传的波动，局限于赤道附近典型的开尔文波为5或10厘米高，几百公里宽赤道和海岸开尔文波向东传播的赤道开尔文波“撞击”海盆东边界，部分能量以行星波及重力波的形式反射回去，剩余的部分能量则以海岸开尔文波的形式向两极传递

开尔文波开尔文波是发生在海洋或大气中，被地形边界俘获的平衡科氏力的波动现象，是一种低频长重力波。开尔文波的一个特征是非弥散性，即相速度与波能的群速度在所有频率时均相等。（浅水长波）开尔文波可分为赤道开尔文波和海岸开尔文波两大类（赤道处f=0，可视为边界）对赤道开尔文波，沿赤道向东传播。对海岸开尔文波，不管北半球还是南半球，开尔文波在海盆西边界向赤道传播，东边界向极地传播罗斯贝波（Rossbywave）恢复力是科氏力随纬度的变化,效应。南北方向上的起伏叠加在大尺度的纬向流动上大尺度的纬向流动是正压Rossby

wave产生的必要条件罗斯贝波的传播方向始终向西！罗斯贝波（Rossbywave）罗斯贝波的频散关系亦称行星波:

是一种远小于惯性频率f的低频波中纬度海区波长200km的Rossby波，波速仅为0.16m/s,比相应的长重力波小几个量级，其周期为14天罗斯贝波（Rossbywave）罗斯贝波的传播方向始终向西！罗斯贝波的传播机制位涡守恒原理：若海底平坦，则有位涡守恒向北偏离时，行星涡度增大，相对涡度为负，产生顺时针的旋转，且越北环流速度越大；向南偏离时，行星涡度减小，相对涡度为正，产生逆时针旋转最高点东侧存在向南运动，而西侧存在向北运动，导致波面向西传播为绝对涡度，是相对涡度与行星涡度之和Rossby波的效应强化西边界流、设定大尺度强迫的转换时间、与大洋环流发生作用、动量再分配、气候事件的延迟效应等第七节海啸因海底地震或火山爆发而引起海水剧烈的起伏，形成强大的波浪，称之为海啸。是一种长重力波，英语中称为Tsunami，由日语“律波”而来(Tsunami)海啸是一种具有强大破坏力的海浪。当地震发生于海底，因震波的动力而引起海水剧烈的起伏，形成强大的波浪向前推进，将沿海地带一一淹没的灾害，称之为海啸。海啸(Tsunami)产生海啸的原因地震海啸：通常由震源在海底下50千米以内、里氏地震规模6.5以上的海底地震引起。其他：海底火山爆发；水下滑坡；人为的水底核爆；或者是陨石撞击EARTHQUAKES----------LANDSLIDES------------VOLCANOES

海啸的特点海啸的特征之一是速度快：地震发生的地方海水越深，海啸速度越快。海啸相邻两个浪头的距离也可能远达500到650公里,在海洋的传播速度大约500~1000km/小时近岸浅水区波高突然增大：当海啸波进入陆棚后，由于深度变浅，波高突然增大，它的这种波浪运动所卷起的海涛，波高可达数十米，并形成“水墙”。

海啸的危害2004年12月26日，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生里氏7.9级强烈地震并引发海啸，波及印度洋沿岸十几个国家,死亡人数接近30万人.通常对所波及到的海岸造成没顶之灾海啸的观测、预报和预警地震和海啸是不可抗拒的自然灾害，海啸预报几乎是不可能的国际海啸预警系统1948年，美国在夏威夷组建了地震海啸预警系统1965年，国际海啸预警系统（ITWS）成立1983年，中国加入ITWS目的：在海底设置压力传感器与海面浮标相连，尽早发现海啸2011年，中国开始一项“巨大的工程”——“东海海底观测网”，将在未来五年内建成第一节概述第二节小振幅重力波第三节有限振幅波第四节风浪和涌浪第五节海洋内波第六节开尔文波与罗斯贝波第七节海啸第八节观测、研究及应用（分散到各主要不同波动内容中）第八章海洋中波动回顾波动：是能量（信号）传播不是物质的传播假定振幅相对于波长为无限小，即波陡等于零，重力为其唯一外力的简单波动，忽略科氏力和粘性力水质点运动传播速度