第一三章海洋背景知識

物理海洋學(xué)基本知識海洋空間特點海水的物理性質(zhì)熱量、水量平衡溫、鹽、密分布海洋環(huán)流及水團大氣科學(xué)學(xué)院海洋科學(xué)系：程軍1海洋的空間特點

--水平分布海洋占地球表面積的70.8%南大洋海、陸面積比

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平均深度約4km，水平尺度約5,000-15,000km。

海洋的空間特點

--垂直分布注意：海洋的垂直剖面圖中，垂直比例尺往往遠大于水平方向！3海洋的空間特點

--海底地形大陸坡大陸架大陸隆起洋盆大洋中脊海山海溝島弧4海水的物理性質(zhì)

--純水的性質(zhì)水分子為極性分子，

產(chǎn)生水分子的締合現(xiàn)象純水的四個特性：

-溶解性強，海水鹽度很高

-密度異常，4℃

時密度最大-吸熱能力強，比熱容和比蒸發(fā)潛熱大

-風和水面摩擦力大，大的波浪和大洋環(huán)流

5海水的物理性質(zhì)

--鹽度鹽度：溶解于一千克海水的

固體物質(zhì)的克數(shù)。一般記作S。1千克海水含鹽35克，記作S=35鹽度的沿革

絕對鹽度：根據(jù)“氯度”計算的鹽度

鹽度=1.80655×氯度，記作35‰

實用鹽度：根據(jù)“導(dǎo)電率”計算的鹽度

直接記為S=35,不再使用‰6海水的物理性質(zhì)

--熱性質(zhì)熱容、比熱容、比定壓熱容

、比定容熱容

概念

海水的比熱容較大，使得海水溫度變化較慢蒸發(fā)潛熱及飽和蒸汽壓

概念

水的蒸發(fā)潛熱在所有物質(zhì)中最大

海水的飽和蒸汽壓較小，制約海水蒸發(fā)位溫

概念

在大洋的深、底層，壓力對海水溫度的影響較大，在鑒別水團時，往往需要使用位溫而不用現(xiàn)場水溫。7海水的物理性質(zhì)

--熱性質(zhì)鹽度對冰點及最大密度溫度的影響8海水的物理性質(zhì)

--密度密度、比容、密度超量

概念

γ=ρ-1000kg?m-3海水狀態(tài)方程

一個大氣壓國際海水狀態(tài)方程

高壓國際海水狀態(tài)方程9海洋熱量平衡海面熱收支

-經(jīng)由海面進入海洋的輻射能-海面有效回輻射-蒸發(fā)耗熱-感熱交換海洋的全熱量平衡

-平流、對流及混合引起的與研究區(qū)域之外的熱交換

海洋熱平衡方程10海洋水量平衡大洋的水量平衡蒸發(fā)（E）降水（P）大陸徑流（R）

11大洋的溫度分布海表面溫度的大面圖12大洋的溫度分布150W太平洋的位勢溫度斷面圖

13大洋的溫度分布低緯、中緯及高緯位勢溫度的單點鉛直向分布溫躍層：溫度梯度最大的深度

季節(jié)性溫躍層

夏季出現(xiàn)14大洋的鹽度分布海表面鹽度的大面圖15大洋的鹽度分布P-E分布圖16大洋的鹽度分布150W太平洋的鹽度斷面圖

17大洋的鹽度分布低緯、中緯及高緯鹽度的單點鉛直向分布18大洋的密度分布海表面密度的大面圖19大洋的密度分布150W太平洋的密度斷面圖20大洋的密度分布低緯、中緯及高緯密度的單點鉛直向分布21海洋環(huán)流及水團海流

驅(qū)動力

熱鹽環(huán)流：密度不均引起，深層，觀測少，常依據(jù)水團分析間接判斷其狀態(tài)

風海流：風應(yīng)力引起，表層幾百米，觀測較多，認識較清楚水團

研究海水特性時，常將某點不同深度處的海水溫、鹽資料繪在一張T–S圖（橫軸為鹽度，縱軸為溫度）上，借助溫鹽點的散布情形判斷水體來源

水型：T–S分布為一點

源區(qū)

水團：

T–S分布為一直線

離開源區(qū)后一張典型的海水熱鹽分布圖

(Matthias1994)

"RegionalOceanography:anIntroduction"

22風海流科氏力

運動向右偏（北半球）Ekman螺旋

當風吹掠洋面時，風對海面就施加了一股順風向的拖曳力，將造成表層海水流動，海水流動時產(chǎn)生科氏力，因此流向會偏向風向的右側(cè)。上層水流動時又會拖曳下方流體運動，而下層流向又再稍偏右。如此一層牽引一層，水流流向由水面向下呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)螺線型的構(gòu)造。海洋上層水流速度的螺線狀構(gòu)造

(Stowe,K.1995)"ExploringOceanScience"

23風海流在一個理想海洋中，風生海流理論上應(yīng)有的環(huán)流型態(tài)

(Stowe,K.1995)"ExploringOceanScience"24風海流大洋表層環(huán)流系統(tǒng)示意圖（Stowe,K.1995)"ExploringOceanScience",2thed.

25(Stowe,K.1995)"ExploringOceanScience"

西向強化及中尺度渦NOAA衛(wèi)星得到的灣流流域海面溫度分布圖

26熱鹽環(huán)流深層及底層水

主要源于極區(qū)

南極：南極底層水

北大西洋：北大西洋深層水

混合增密(Thurman,H.V.1993)"EssentialsofOceanography"混合增密

將兩種不同溫、鹽值但密度相近的海水充分混合后，混合水之溫、鹽值將為二者之平均但密度則會增大27熱鹽環(huán)流中層水

南極中層水

低鹽

北太平洋中層水

低鹽

太平洋鹽度斷面圖

地中海水團

高鹽28大洋傳輸帶（GreatOceanConveyorBelt）29思考題結(jié)合大氣的三圈環(huán)流理論，說明驅(qū)動大洋環(huán)流（風海流）以及決定海洋特性（溫、鹽、密）分布的根本原因是什么？什么是科氏力？科氏力是怎么產(chǎn)生的？說出自己的理解。參考書1、物理海洋學(xué)，葉安樂等，19922、IntroductionToPhysicalOceanography，RobertH.Stewart，20043、DescriptivePhysicalOceanography，PICKARD4、RegionalOceanographyanIntroduction，Matthias，199430科氏力的理解