自然地理學(xué)冰川省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第五章水文

第五節(jié)冰川1/139

冰川是陸地上由終年積雪積累演化而成，是具可塑性、能遲緩自行流動(dòng)天然冰體。當(dāng)代冰川覆蓋總面積達(dá)1622.75萬(wàn)km2，占陸地總面積約10.9％，其中南極和格陵蘭島面積占1465km2,我國(guó)冰川面積4.4km2,全球冰川總儲(chǔ)量為2406.4萬(wàn)km3，約占地表淡水資源總量68.96％，其中約99％分布在兩極地域，是地球上主要水體之一。冰川2/139新西蘭冰川天山1號(hào)冰川

3/139一、終年積雪和雪線

高緯和高山地域，氣候嚴(yán)寒，年平均氣溫常在0℃以下，所以，降落固體降水（雪）不能在一年內(nèi)全部融化，而是終年積累，這種地域普通稱為雪原(snowfield)（或終年積雪區(qū)、萬(wàn)年積雪區(qū)）。終年積雪區(qū)下部界限，稱為雪線(snowline)（也稱平衡線）。雪線不是幾何學(xué)上“線”，而是一個(gè)帶。在這個(gè)帶內(nèi)，年平均固體降水量恰好等于年融化量和蒸發(fā)量。雪線以上年平均降水量超出年融化量和蒸發(fā)量，固體降水才能不停積累，形成終年積雪；雪線以下，恰好相反，不能形成終年積雪。4/139西藏雪線5/139雪線6/139雪線控制著冰川發(fā)育和分布，只有山地海拔超出該地雪線高度，才會(huì)有固體降水積累，才能成為終年積雪和形成冰川。雪線高度受氣溫支配，但降水量和地形也有影響。

首先，雪線高度與氣溫成正比，溫度越高雪線也越高，溫度低雪線也低。普通氣溫由赤道向兩極降低。所以雪線高度也從赤道向兩極減低。如赤道非洲雪線為5700－6000m，阿爾卑斯山為2400-3200m，挪威在1500m左右，北極圈內(nèi)則雪線已低達(dá)海平面附近。其次，雪線高度與降水（雪）量成反比，降水（雪）量越多，雪線越低；降水（雪）量越小，雪線越高，依據(jù)緯度原因，赤道附近雪線應(yīng)是最高，實(shí)際上，雪線位置最高地方，不在赤道附近，而在副熱帶高壓帶（如圖示）。這是因?yàn)楦睙釒Ц邏簬Ы邓ㄑ┝勘瘸嗟栏浇僭斐伞?/1398/139再次，雪線高度也受地形影響。其影響有二個(gè)方面：一是坡度影響，陡坡上固體降水不易積存，雪線較高；緩坡或平坦地域降雪輕易積聚，雪線較低。二是坡向影響，在北半球雪線在南坡比北坡高，西坡較東坡高，這是因?yàn)槟掀潞臀髌氯照蛰^強(qiáng)，冰雪耗損較大，因而雪線較高。不過(guò)，有些高大山地，對(duì)氣流產(chǎn)生阻擋，而影響降水改變，也影響了雪線高度，如喜馬拉雅山南坡是向風(fēng)坡降水量豐沛，雪線在4000m，而北坡卻高達(dá)5800m以上。

9/139二、冰川形成

冰川是由積雪轉(zhuǎn)化而成。初降雪花為羽毛狀、片狀和多角狀結(jié)晶體，密度只有0.085g/L；雪花落地后，先變成粒雪，再經(jīng)過(guò)成冰作用，變?yōu)槊芏冗_(dá)0.9g/L冰川冰。由粒雪轉(zhuǎn)變?yōu)楸ū袃煞N方式：雪花雪花10/139

在低溫干燥環(huán)境，積雪不停增厚情況下，下部雪層受到上部雪層重壓，進(jìn)行塑性變形，排出空氣，從而增大了密度，使粒雪緊密起來(lái)，形成重結(jié)晶冰川冰。在冷型成冰過(guò)程中，粒雪成冰只靠重力形成重結(jié)晶，因而所成冰川冰密度小。氣泡多，成冰過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)。如南極大陸冰川中央，埋深多米，成冰需時(shí)近千年。這種依賴壓力成冰過(guò)程稱冷型成冰（或壓力成冰）作用。而伴隨氣泡降低，冰從白色逐步變?yōu)樘m色。（l）冷型成冰作用11/139

覆蓋地面粒雪層，在太陽(yáng)照射下，氣溫較高靠近0℃時(shí)，冰雪消融活躍，部分水分子因?yàn)樯A作用，附著在另外冰粒上，部分融水下滲附著于粒雪表面，經(jīng)過(guò)凍結(jié)再次結(jié)晶。這么，冰粒體積不停增大，在一個(gè)季節(jié)里，雪花即可轉(zhuǎn)變成粒雪冰。粒雪冰積累增厚，下部受到壓縮，排出粒間空氣，冰粒融合結(jié)晶在一起，形成少空隙、密度達(dá)0.90-0.96之間、完全透明天藍(lán)色冰川冰。這種依賴太陽(yáng)輻射熱力條件成冰過(guò)程稱暖型成冰作用。暖型成冰作用實(shí)際上是一個(gè)升華-凝華或重結(jié)晶過(guò)程。（2）暖型成冰作用

12/139三、冰川運(yùn)動(dòng)

通常當(dāng)代冰川包含積雪區(qū)和消融區(qū)兩部分。積雪區(qū)即冰川上游部分，是冰雪積累和冰川冰形成地域，其降雪量大于消融量；消融區(qū)即冰川下游部分，在冬季有雪和粒雪冰堆積，夏季消融，配出冰川表面，消融量大于積雪量。

冰川運(yùn)動(dòng)取決于整個(gè)冰川補(bǔ)給和消融對(duì)比。冰川年補(bǔ)給量大于年消融量時(shí)，冰川厚度增加，流速增大，冰川呈前進(jìn)狀態(tài)；相反，當(dāng)冰川年補(bǔ)給量小于年消融量時(shí)，冰川厚度變薄，流速減慢，呈衰退狀態(tài)；假如年補(bǔ)給量等于消融量時(shí)，則出現(xiàn)暫時(shí)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。冰川前進(jìn)、衰退和暫時(shí)穩(wěn)定都是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行。13/139冰川流動(dòng)含有以下特點(diǎn)：

1．不一樣冰川流動(dòng)速度是不一樣，山岳冰川表面流速普通是每年數(shù)十米至數(shù)百米，降水充分喜馬拉雅山南坡諸川中，曾測(cè)得流速最快者達(dá)700—1300米/年。阿爾卑斯山降雪較多，其山谷冰川流速達(dá)80—150米/年。降雪少地域，冰層薄，冰川流速慢，如天山、昆侖山、祁連山冰川，流速為幾十米/年。2．同一冰川不一樣部位，其流速也有不一樣，如我國(guó)祁連山七一冰川，1958年7月16—1959年7月16日一年間，冰川兩側(cè)流動(dòng)了8米，但中間地帶流動(dòng)了16米。另外，因?yàn)楸ㄅc冰床之間摩擦阻力，使冰川下部流速較中部和上部慢。

14/1393．大陸冰川比山岳冰川流動(dòng)慢（為何？）。總之，冰川運(yùn)動(dòng)速度比河流遲緩得多，普通來(lái)說(shuō)，冰川流速只有河流幾萬(wàn)分之一，是不能用肉眼覺(jué)察到。另外，冰川運(yùn)動(dòng)速度因受冰川部位、厚度和地形坡度影響而不一樣。冰川底部和兩側(cè)因與冰床摩擦，流速較慢；冰川中部和上部因阻力小，流速較快；冰川在雪線部分，因厚度大，冰體溫度較高，可塑性增強(qiáng)，故運(yùn)動(dòng)速度快于其它部分；在坡度影響下，冰川在陡坡流速大于緩坡。冰川運(yùn)動(dòng)含有顯著侵蝕地面作用和巨大搬運(yùn)、堆積能力。15/139四、冰川類型當(dāng)代冰川因?yàn)榘l(fā)育條件和演化階段不一樣，因而規(guī)模相差很大，類型各種多樣。依據(jù)冰川形態(tài)、規(guī)模和發(fā)育條件，當(dāng)代冰川可分為兩個(gè)基本類型：山岳冰川和大陸冰川。（一）山岳冰川山岳冰川又稱山地冰川。它發(fā)育在中、低緯度高山地域。其特點(diǎn)是：冰川面積小，厚度薄，受下伏地形限制，形狀與冰床起伏相適應(yīng)。依據(jù)它形態(tài)、發(fā)育階段和地貌條件，又可深入分為：（l）懸冰川

它是山岳冰川中數(shù)量最多一個(gè)。因短小冰舌懸掛在山坡上，故稱懸冰川；常因下端崩落而產(chǎn)生冰崩。冰體厚度陸，規(guī)模小，面積普通不超出1km2。16/139山岳冰川17/139懸冰川18/139（2）冰斗冰川

是中等規(guī)模山岳冰川，因其原地為得斗狀聚冰盆而得名。冰斗規(guī)模，面積大可達(dá)10km以上，小不足1km2。冰斗口朝向山坡下方，冰體從冰斗口溢出，形成短小冰舌。云南永寧冰川冰斗

19/139廬山大月山冰斗20/139（3）山谷冰川

是山岳冰川中規(guī)模最大一個(gè)，有長(zhǎng)大冰舌伸向山谷底部，循谷流動(dòng)，像冰凍了河流一樣，這種冰川稱為山谷冰川。厚度可達(dá)數(shù)百米，長(zhǎng)度數(shù)公里至數(shù)十公里以上。有顯著積雪區(qū)和消融區(qū)，與之對(duì)應(yīng)是有粒雪盆和長(zhǎng)大冰舌。山谷冰川在流動(dòng)過(guò)程中，沿途可有分支冰川匯人，因而山谷冰川又可分為單式山谷冰川、復(fù)式山谷冰川和樹(shù)枝狀山谷冰川等。一條較大山谷冰川或多條山谷冰川流至山麓地帶，擴(kuò)展或匯合成一片寬廣冰體，叫山麓冰川。

21/139山谷冰川22/139天山一號(hào)冰川23/139（二）大陸冰川是發(fā)育在南極大陸和格陵蘭島冰川。它面積最廣，達(dá)1528．24萬(wàn)平方公里，約為當(dāng)代冰川覆蓋面積97％。其厚度達(dá)數(shù)千米，如南極大陸冰川最厚處達(dá)4267m。大陸冰川表面呈凸起盾狀，中間厚邊緣薄。中央是積雪區(qū)，邊緣為消融區(qū)，冰川在本身巨大厚度所產(chǎn)生壓力作用下，運(yùn)動(dòng)方向自中央向四面輻射。大陸冰川不受下伏地形控制，它常淹沒(méi)規(guī)模宏大山脈，只有極少數(shù)山峰在冰面上出露，形成冰原島山。當(dāng)冰川末端巨大冰塊注入海洋，被帶到未凍結(jié)海域時(shí)，就成為冰山。當(dāng)前，地球上冰川處于其演化過(guò)程退化階段。它表現(xiàn)在冰川規(guī)模不?？s小，大陸冰川向山岳冰川演化，下伏地形對(duì)冰川控制增加，使原來(lái)相互結(jié)合冰川系統(tǒng)，開(kāi)始分離為山谷冰川、冰斗冰川和懸冰川。

24/139南極大陸冰川25/139五、冰川對(duì)自然地理環(huán)境影響冰川對(duì)自然地理環(huán)境影響是顯著、多方面。1.冰川是組成兩極地域和中低緯高山地域自然地理環(huán)境一個(gè)要素，它形成獨(dú)特冰川地理景觀。也就是說(shuō)，陸地總面積近11％是由冰川景觀組成。

2.當(dāng)代冰川總儲(chǔ)水量，僅次于海洋。假如這些冰川全部融化，海平面將升高60余米，約占陸地面積1％地方會(huì)被淹沒(méi)。可見(jiàn)，冰川在保持地球生態(tài)平衡方面所起作用是主要。

26/1393.冰川發(fā)源于雪線以上，雪線高度是山地水熱組合綜合反應(yīng)，它是垂直帶譜中一條主要界限，對(duì)垂直地帶結(jié)構(gòu)有主要影響。4.當(dāng)前，全世界冰川每年消融補(bǔ)給河流總水量達(dá)3000km3，幾乎等于全世界河槽儲(chǔ)水量1．42倍。表明冰川積累和消融，主動(dòng)參加了地球水分循環(huán)。冰川從積累區(qū)向消融區(qū)運(yùn)動(dòng)結(jié)果，使長(zhǎng)久處于固態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水。在低溫而濕潤(rùn)年份，冰川融水受到抑制；而高溫干旱年份，消融就加強(qiáng)，從而對(duì)河川徑流起到調(diào)整作用。27/139

5.冰川是氣候和地貌產(chǎn)物，但冰川本身反過(guò)來(lái)對(duì)氣候和地貌產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。如在同一高度，冰川表面氣溫通常比非冰川表面要低2℃左右，而濕度卻高得多；氣溫低、濕度大，水汽就輕易飽和，有利于降水形成，因而有冰川覆蓋山區(qū)降水量要高于無(wú)冰川覆蓋山區(qū)。大陸冰川對(duì)氣候影響范圍要廣得多，如南極大陸冰川本身是一巨大“冷源”，在那里可形成穩(wěn)定反氣旋，使南半球保持強(qiáng)勁和穩(wěn)定極地東風(fēng)帶。作為特殊下墊面，假如大陸冰川范圍深入擴(kuò)展或縮小，將會(huì)增強(qiáng)或減弱地球反射率，進(jìn)而影響氣團(tuán)性質(zhì)和環(huán)流特征，引發(fā)氣候改變。冰川對(duì)地貌影響，在地貌一章中再進(jìn)行重點(diǎn)講述。

28/1396.

冰川推進(jìn)時(shí)，將毀滅它所覆蓋地域植被，迫使動(dòng)物遷移，埋沒(méi)土壤，使上便形成過(guò)程中止，自然地帶對(duì)應(yīng)向低緯度和低海拔地域移動(dòng)。冰川退縮時(shí)，植物和動(dòng)物分布區(qū)重新分配，土壤形成過(guò)程在新基礎(chǔ)上發(fā)展，自然地帶對(duì)應(yīng)向高緯度和高海拔地域移動(dòng)。

29/139第六節(jié)

海

洋地球上廣大連續(xù)咸水水體總稱為海洋。地球上陸地全部為海洋所分開(kāi)與包圍，所以陸地是斷開(kāi)，沒(méi)有統(tǒng)一世界大陸；而海洋卻是連成一片，各大洋相互溝通，它們之間物質(zhì)和能量能夠充分地進(jìn)行交流，形成統(tǒng)一世界大洋，使海洋含有連續(xù)性、廣大性，成為地球上水圈主體。30/13931/139一、海水理化性質(zhì)（一）海水化學(xué)性質(zhì)

海洋是地球水圈主體，是全球水循環(huán)主要起點(diǎn)和歸宿，也是各大陸外流區(qū)巖石風(fēng)化產(chǎn)物最終聚集場(chǎng)所。海水歷史可追溯到地殼形成早期，在漫長(zhǎng)歲月里，因?yàn)榈貧ぷ儎?dòng)和廣泛生物活動(dòng)，改變著海水一些化學(xué)成份。

32/13933/1391．海水化學(xué)組成

海水是一個(gè)成份復(fù)雜混合溶液。它所包含物質(zhì)可分為三類：①溶解物質(zhì)，包含各種鹽類、有機(jī)化合物和溶解氣體；②氣泡；③固體物質(zhì)，包含有機(jī)固體、無(wú)機(jī)固體和膠體顆粒。海洋總體積中，有96％－97％是水，3％－4％是溶解于水中各種化學(xué)元素和其它物質(zhì)。

34/139當(dāng)前海水中已發(fā)覺(jué)80各種化學(xué)元素，但其含量差異很大。主要化學(xué)元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、銳、硼、硅、氟等12種（表5.5），含量約占全部海水化學(xué)元素總量90.8％－90.9％，所以，被稱為海水大量元素。其它元素在海洋中含量極少，都在1mg/L以下，稱為海水微量元素。海水化學(xué)元素最大特點(diǎn)之一，是上述12種主要離子濃度之間百分比幾乎不變，所以稱為海水組成恒定性。它對(duì)計(jì)算海水鹽度含有主要意義。溶解在海水中元素絕大部分是以離子形式存在。海水中主要鹽類含量差異很大（表5.6）。由表5.6可知，氯化物含量最高，占88.6％，其次是硫酸鹽，占10.8％。

35/13936/13937/139

*海水中鹽分起源，主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是河流從大陸帶來(lái)。河流不停地將其所溶解鹽類輸送到海洋里，其成份雖與海水不同（表5．7）（海水中以氯化物為最多，河水則以碳酸鹽類占優(yōu)勢(shì)），不過(guò)，因?yàn)樘妓猁}溶解度小，流到海洋里以后很輕易沉淀。另首先，海洋生物大量地吸收碳酸鹽組成骨胳等、甲殼，當(dāng)這些生物死后，它們外殼、骨胳等就沉積在海底，這么一來(lái)，使海水中碳酸鹽大為降低。硫酸鹽收支近于平衡，而氯化物消耗最少。因?yàn)榻K年累月生物作用結(jié)果，就使海水中鹽分與河水大不相同。二是海水中氯和鈉由巖漿活動(dòng)中分離得來(lái)。這從海洋古地理研究和從古代巖鹽沉積、以及最古老海洋生物進(jìn)體都可證實(shí)古海水也是咸。總之，這兩種起源是相輔相成。

38/13939/139海水鹽度——是1000g海水中所含溶解鹽類物質(zhì)總量，叫鹽度（絕對(duì)鹽度）。

世界大洋鹽度空間分布和時(shí)間改變，主要取決于影響海水鹽度各自然環(huán)境原因和各種過(guò)程（降水、蒸發(fā)等）。這些原因在不一樣自然地理區(qū)所起作用是不一樣。在低緯區(qū)，降水、蒸發(fā)、洋流和海水渦動(dòng)、對(duì)流混合起主要作用。降水大于蒸發(fā)，使海水沖淡、鹽度降低；蒸發(fā)大于降水，則鹽度升高。鹽度較高洋流流經(jīng)一海區(qū)時(shí)，可使鹽度增加；反之，可使鹽度降低。在高緯區(qū)，除受上述原因影響外，結(jié)冰和田冰也能影響鹽度。在大陸沿岸海區(qū)，因河流淡水注人可使鹽度降低。比如，我國(guó)長(zhǎng)江口附近，在夏季因流量增加，使海水沖淡，鹽度值可降低到11.5×10-3左右。

2．海水鹽度40/139世界大洋絕大部分海域表面鹽度改變?cè)?3×10-3～37×10-3之間。海洋表面鹽度分布規(guī)律為：①?gòu)膩啛釒Ш^(qū)向高低緯遞減，形成馬鞍形；②鹽度等值線大致與緯線平行，但寒暖流交匯處等值線密集，鹽度水平梯度增大；③大洋中鹽度比近岸海區(qū)鹽度高；④世界最高鹽度（＞40×10-3）在紅海，最低鹽度在波羅海（3×10-3～10×10-3）。

大洋表層鹽度隨時(shí)間改變幅度很小，普通日變幅不超出0.05×10-3，年變幅不超出2×10-3。只有大河河口附近，或有大量海冰融化海域，鹽度年變福才比較大。

41/13942/1393．海水中氣體

溶解于海水氣體，以氧和二氧化碳較為主要。

當(dāng)海生植物茂盛，光合作用強(qiáng)烈時(shí)，水中溶解氧含量多，二氧化碳少；當(dāng)生物殘?bào)w多、植物光合作用弱時(shí)，水中二氧化碳多，而氧含量少。當(dāng)水溫增高時(shí)，海水中氧含量降低；當(dāng)水溫降低時(shí)，海水中氧含量增多。海水中二氧化碳溶解度是有限，但海生植物能消耗相當(dāng)多二氧化碳，而且在微堿性環(huán)境中，海水中二氧化碳還可與鈣離子結(jié)合生成碳酸鈣沉淀。這么，大氣中二氧化碳就能夠不停地溶于海水中，故在海洋上或海岸邊，空氣總是十分清新，海洋是自然界“二氧化碳巨大調(diào)整器。

43/139（二）海水物理性質(zhì)

海水物理性質(zhì)主要包含溫度、密度、水色、透明度、海冰等。現(xiàn)簡(jiǎn)述于下：

1．海水溫度

海水主要是靠吸收太陽(yáng)光能輻射熱來(lái)增高溫度。所以，海水溫度因時(shí)、因地而異。海面水溫改變比陸地溫度改變要小得多，不論日較差或年較差都很小。據(jù)觀察，海洋表面平均日較差普通不超出1℃，年較差則為l－17℃。陸地上氣溫平均較差卻大得多，日較差最大可達(dá)50℃，年較差最大可達(dá)70-80m℃。

海水溫度由低緯向高緯減低趨勢(shì)要較陸地遲緩得多。據(jù)觀察，海洋表面最低溫度是-2℃，最高溫度是36℃，溫度絕對(duì)較差只有38℃。而在陸地上，溫度絕對(duì)較差可達(dá)100℃以上

。44/139世界大洋表面水溫分布含有以下規(guī)律：45/139（l）水溫從低緯向高緯遞減，等溫線大致呈帶狀分布。（2）北半球水溫（平均為19.2℃）較南半球水溫（平均為16℃）高。（3）水溫等溫線從低緯向高緯疏密相間，低、高緯等溫線較疏，緯度40～50℃地帶等溫線較密。（4）大洋東西兩惻，水溫分布有顯著差異，在低緯區(qū)，水溫西高東低；在高緯區(qū)，水溫則東高西低；在緯度40～50℃地帶，等溫線西密東疏。（5）夏季大洋表面水溫普遍高于冬季，可是水溫水平梯度冬季大于夏季。世界大洋表面水溫分布含有以下規(guī)律：46/139世界大洋水溫垂直分布規(guī)律是：從海面向海底呈不均勻遞減趨勢(shì)；在南北緯400之間，海水可分為表層暖水對(duì)流層和深層冷水平流層（圖5．31）。

47/1392．海水密度

海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水質(zhì)量，其單位是g/cm3,但習(xí)慣上使用密度是指海水比重，即是指一個(gè)大氣壓下，海水密度與水溫在3.98℃時(shí)蒸餾水密度之比。所以在數(shù)值上密度和比重是相等。海水密度情況，是決定海流運(yùn)動(dòng)最主要因子之一。

海水密度，是鹽度、水溫和壓力函數(shù)。所以，海水密度可用產(chǎn)s,t,p來(lái)表示。

在現(xiàn)場(chǎng)溫度、鹽度和壓力條件下所測(cè)定海水密度，稱為現(xiàn)場(chǎng)密度或當(dāng)場(chǎng)密度。當(dāng)大氣壓等于零時(shí)密度，稱為條件密度，用s,t,0表示。

48/139海水密度與溫度、鹽度和壓力關(guān)系比較復(fù)雜。凡是影響海水溫度和鹽度改變地理原因，都影響密度改變。即使各大洋不一樣季節(jié)密度在數(shù)值上有所改變，但其分布規(guī)律大致是相同，即大洋表面密度隨緯度增高而增大，等密度線大致與緯線平行。赤道地域因?yàn)闇囟群芨撸邓?，鹽度較低，因而表面海水密度很小，約1.02300。亞熱帶海區(qū)鹽度即使很高，但那里溫度也很高，所以密度依然不大，普通在1.02400左右。極地海區(qū)因?yàn)闇囟群艿?，降水少，所以密度最大。在三大洋南極海區(qū)，密度均很大，可達(dá)1.02700以上。

因?yàn)楹Ｋ芏绕胀ǘ即笥?，比如，1.01600,1.02814等，并準(zhǔn)確到小數(shù)5位，為書(shū)寫(xiě)方便，可將密度數(shù)值減去l再乘以100，并用s,t,p表示。即：s,t,p=(s,t,p－1)×1000比如：s,t,p為1.02545時(shí)，s,t,p為25.4549/139在垂直方向上，海水結(jié)構(gòu)總是穩(wěn)定，密度向下遞增。在南北緯且已之間100m左右水層內(nèi)，密度最小，而且在50米以內(nèi)垂直梯度極小，幾乎沒(méi)有改變；50-100米深度上，密度垂直梯度最大，出現(xiàn)密度突變層（躍層）。它對(duì)聲波有折射作用，潛艇在其下面航行或停留，不易被上部偵測(cè)發(fā)覺(jué)，故有液體海底之稱。約從1500m開(kāi)始，密度垂直梯度很小；在深層大于3000m，密度幾乎不隨深度而改變。

50/1393．水色所謂水色，是指自海面及海水中發(fā)出于海面外光顏色。它并不是太陽(yáng)光線透人海水中光顏色，也不是日常所說(shuō)海水顏色。它取決于海水光學(xué)性質(zhì)和光線強(qiáng)弱，以及海水中懸浮質(zhì)和浮游生物顏色，也與天空情況和海底底質(zhì)相關(guān)。因?yàn)樗w對(duì)光有選擇吸收和散射作用，即太陽(yáng)光線中紅、橙、黃等長(zhǎng)光波易被水吸收而增溫，而藍(lán)、綠、青等短光波散射得最強(qiáng)，故海水多呈藍(lán)、綠色。水色慣用水色計(jì)測(cè)定。水色計(jì)由21種顏色組成，由深藍(lán)到黃綠直到褐色，并以號(hào)碼l－21代表水色。號(hào)碼越小，水色越高；號(hào)碼越大，水色越低。

51/1394．海水透明度

海水透明度，是指海水能見(jiàn)度。也是指海水清澈程度。它表示水體透光能力，但不是光線所能到達(dá)絕對(duì)深度。它決定于光線強(qiáng)度和水中懸浮物和浮游生物多少。光線強(qiáng)，透明度大，反之則小。水色越高，透明度越大；水色越低，透明度越小。

透明度測(cè)定：用一個(gè)直徑30cm白色圓盤(pán)，垂直放到海水中，直到肉眼隱約可見(jiàn)圓盤(pán)為止，這時(shí)深度，則為透明度。世界以大西洋中部馬尾藻海透明度最大，達(dá)66.5m。我國(guó)南海為20－30m，黃海為l－2m。

52/1395．海冰53/139淡水冰點(diǎn)為0℃，最大密度溫度是4℃；而海水冰點(diǎn)和最大密度溫度都隨鹽度增大而降低，但冰點(diǎn)降低較和緩。當(dāng)海水鹽度大于24.695×10－3時(shí)，最大密度溫度低于冰點(diǎn)溫度；而鹽度小于24.695×10－3時(shí)，最大密度溫度高于冰點(diǎn)溫度；只有鹽度在24.695×10－3時(shí)，海水最大密度溫度才與冰點(diǎn)溫度相同，為－1.332℃（圖5．32）。

海水結(jié)冰較淡水困難。因大洋表面鹽度普通均大于24.695×10－3，故冰點(diǎn)更低；當(dāng)海面水溫到達(dá)冰點(diǎn)時(shí)，因密度增大形成對(duì)流，使下層溫度較高海水上升，故較難結(jié)冰；當(dāng)整層海水到達(dá)冰點(diǎn)，海水結(jié)冰時(shí)，又要不停析出鹽分，使未結(jié)冰海水鹽度增大，密度也增大，從而加強(qiáng)了對(duì)流和降低了冰點(diǎn)，妨礙海冰深入增加。54/13955/139二、海水運(yùn)動(dòng)

海水運(yùn)動(dòng)形式主要是波浪、潮汐和洋流。（一）波浪

波浪就是海水質(zhì)點(diǎn)在它平衡位置附近產(chǎn)生一個(gè)周期性振動(dòng)運(yùn)動(dòng)和能量傳輸。

波浪運(yùn)動(dòng)只是波形向前傳輸，水質(zhì)點(diǎn)并沒(méi)有隨波前進(jìn)，這就是波浪運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)。這是因?yàn)樗|(zhì)點(diǎn)同時(shí)受到動(dòng)力和復(fù)原力這兩個(gè)相互垂直力共同作用結(jié)果。56/139動(dòng)力，如風(fēng)力、潮汐、地震或局部大氣壓力變動(dòng)等，使水質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生水平位移。

復(fù)原力（物理學(xué)稱為彈性力），如重力、水壓力和表面張力等，使水質(zhì)點(diǎn)恢復(fù)原位。

所以，水質(zhì)點(diǎn)在動(dòng)力作用下產(chǎn)生水平位移同時(shí)，受復(fù)原力作用有恢復(fù)原位趨勢(shì)而產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng)，這么水質(zhì)點(diǎn)便沿著上述兩個(gè)力協(xié)力方向運(yùn)動(dòng)結(jié)果，便在它平衡位置附近產(chǎn)生了一個(gè)周期性圓周運(yùn)動(dòng)。而運(yùn)動(dòng)著水質(zhì)點(diǎn)又將它所取得能量依次相傳，于是連續(xù)“能流”就隨波前進(jìn)。故波浪只是形狀前進(jìn)，水質(zhì)點(diǎn)并沒(méi)有隨波前進(jìn)。

57/1391．波浪要素——波浪基本要素有：波峰、波頂、波谷、波底、波高、波長(zhǎng)、周期、波速、波向線和波峰線等

波峰是靜水面以上波浪部分。波頂是波峰最高點(diǎn)。波谷是靜水面以下波浪部分。波底是波谷最低點(diǎn)。波高h(yuǎn)，是波頂與波底之間垂直距離。波長(zhǎng)，是相鄰波頂（或波底）間水平距離。周期，是相鄰波頂（或波底）經(jīng)空間同一點(diǎn)所需要時(shí)間。波速c，是波形移動(dòng)速度，即。波峰線，是指垂直波浪傳輸方向上各波頂連線。波向線，是指波動(dòng)傳輸方向

。58/13959/1391.波浪分類

波浪種類很多，這里介紹幾個(gè)主要分類方法：（l）按成因分類風(fēng)浪和涌浪：在風(fēng)力直接作用下形成波浪，稱為風(fēng)浪；當(dāng)風(fēng)停頓，或當(dāng)波浪離開(kāi)風(fēng)區(qū)時(shí)，這時(shí)波浪便稱為涌浪。二者性質(zhì)、波形、波高、波長(zhǎng)、波速等都不一樣。風(fēng)浪性質(zhì)屬于強(qiáng)制波，其波形輪廓和余擺線差異大，波峰尖陡，波谷平廣，海面凹凸不平，此起皮伏；其波高較高，波長(zhǎng)較短；波速較慢，最大僅達(dá)40－50km/h。而涌浪性質(zhì)是屬于自由波，其波形輪廓和余擺線較靠近，波峰測(cè)滑，海面較規(guī)則，波浪呈一排排樣子，其波高較矮，波長(zhǎng)較長(zhǎng)(可達(dá)500m至600m，甚至800m以上)，波速較快，每小時(shí)能達(dá)100多km，發(fā)能夠比風(fēng)速大，可利用它來(lái)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)或風(fēng)暴。

60/139內(nèi)波：發(fā)生在海水內(nèi)部，由兩種密度不一樣海水作相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引發(fā)波動(dòng)現(xiàn)象。潮波：海水在引潮力作用下產(chǎn)生波浪。

61/139海嘯：由火山、地震或風(fēng)暴等引發(fā)巨浪。62/139（2）按水深分類按水深相對(duì)波長(zhǎng)大小可分為深水波和淺水波。

深水波：是水深相對(duì)波長(zhǎng)很大波。這種波動(dòng)主要集中在海面以下一個(gè)較薄水層勺，又稱為表面波或短波。

淺水波：是水深相對(duì)波長(zhǎng)很小波，又稱為長(zhǎng)波。（3）按波形傳輸性質(zhì)分類

前進(jìn)波：波形不停地向前傳輸波浪，稱前進(jìn)波或進(jìn)行波。

駐波：波形不向前傳輸，只是波峰和波谷在固定點(diǎn)不停地升降交替著波浪，稱駐波。

63/1393．余擺線波（正弦波）

早在1802年捷克學(xué)者格爾斯特納（Gerstner）就提出了波浪余擺線理論。

海洋中波浪按所及水深和水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可分深水波與淺水波。其臨界水深為H=/2（即：水深為波長(zhǎng)1/2），故余擺線理論又可分深水波和淺水波二種。64/139（l）深水波余擺線理論

深水波余擺線理論是從以下幾個(gè)假定條件出發(fā)：①海是無(wú)限深廣；②海水是由許多水質(zhì)點(diǎn)組成，它們之間沒(méi)有內(nèi)摩擦力存在；③參加波動(dòng)一切水質(zhì)點(diǎn)均作圓周軌跡運(yùn)動(dòng)，而且當(dāng)水質(zhì)點(diǎn)作圓周軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，在水平方向上，它們半徑相等，在垂直方向上，則自水面以下逐步降低，在波動(dòng)前位于同一直線上一切水質(zhì)點(diǎn)，在波動(dòng)時(shí)角速度均相等。

這么波浪發(fā)生時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近運(yùn)動(dòng)，水質(zhì)點(diǎn)未前進(jìn)，只是波形向前傳遞，如此所形成波形曲線是余擺線（圖5．34）。65/139

依據(jù)深水波余擺線理論，可得出深水波特征：若以角度Ф來(lái)表示水質(zhì)點(diǎn)在圓周上位置，則在水平方向上是伴隨波浪推進(jìn)距離增加，位相角Ф角逐步變??；在垂直方向上，位相角Ф角則大小相等。水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)半徑在水平方向上則相等；在垂直方向上，則隨水深增加而按指數(shù)規(guī)律遞減，即：

(5.32)式中：rz為z水深處水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)半徑；r0為表面水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)半徑；e為自然對(duì)數(shù)底數(shù)；為圓周率；幾為波長(zhǎng)；z為水深。

66/139而周期r和波長(zhǎng)不變，當(dāng)水深z等于波長(zhǎng)時(shí)，波浪幾乎靜止，故波浪影響深度為一個(gè)波長(zhǎng)那么深。深水波波速c、波長(zhǎng)、周期r之間關(guān)系為：

式中：g為重力加速度。

67/139（2）淺水波橢圓余擺線理論。當(dāng)水深小于1/2波長(zhǎng)時(shí)，其波浪便為淺水波。當(dāng)波浪進(jìn)入淺水區(qū)以后，因受海底摩阻力影響，波浪能量除了繼續(xù)損耗外，又引發(fā)波浪能量重新分布，波形即發(fā)生改變。其特點(diǎn)是：波速減小，波長(zhǎng)變短，波高略增。波高增加是波能集中較淺水深中所致，所以，波外形就趨于尖突。這時(shí)水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡也由圓形變?yōu)闄E圓形，這么波形即成為橢圓余擺線形（圖5．35）。

68/139依據(jù)淺水波橢圓余擺線理論，可得出淺水波特征：淺水波中，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)橢圓軌跡大小，在水平方向上都相同；在垂直方向上，則自水面以下趨于偏小，但焦點(diǎn)距保持不變，在水底半短軸為零，水質(zhì)點(diǎn)在兩焦點(diǎn)之間作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。非常淺水波（水深小于等于/25）水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，只在兩焦點(diǎn)之間作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。非常淺水波波速取決于水深而與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，即：。

69/1394．近岸浪及其作用

當(dāng)波浪傳入淺水區(qū)或近岸后，因?yàn)椴斶\(yùn)動(dòng)速度大于波底，當(dāng)波峰部分越過(guò)波谷部分時(shí)，將造成波浪倒卷和破碎。這種破浪現(xiàn)象若發(fā)生在離岸較遠(yuǎn)地域，如海中暗礁或沙洲上，稱為破浪；若發(fā)生在海岸附近，稱為拍岸浪（圖5．36）。

70/139波浪能夠繞過(guò)障阻進(jìn)入被島嶼、海岬或防波堤等遮蔽水域，這種現(xiàn)象叫波浪繞射。因?yàn)樵竭^(guò)障阻物后，波向被隱蔽水域擴(kuò)散，所以波高將變低。當(dāng)波浪傳輸方向不垂直于海岸時(shí)，因?yàn)椴ǚ寰€兩端受海底摩阻力影響大小不一，因而使波向發(fā)生轉(zhuǎn)折，波峰線總是平行于海岸線，稱為波浪折射。波浪從風(fēng)那里取得了能量，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中又不停地消耗能量，推進(jìn)著波浪產(chǎn)生、發(fā)展和消亡。波浪以其巨大能量，不但侵蝕著海岸，而且引發(fā)泥沙運(yùn)動(dòng)和造成沉積作用。

71/139（二）潮汐和時(shí)尚1．潮汐及其類型（1）概念潮汐是海水位周期性漲落現(xiàn)象。潮汐主要在地球低緯度海區(qū)最為顯著，因?yàn)槌毕堑厍蜃赞D(zhuǎn)及日月引力所致。普通一個(gè)太陰日有兩次漲落，白天稱潮，晚上稱汐，合稱潮汐。72/139在潮汐現(xiàn)象中，水位上升叫漲潮，水位下降叫落潮。漲潮至最高水位，稱為高潮；落潮至最低水位，稱為低潮。當(dāng)潮汐到達(dá)高潮或低潮時(shí)，海面在一段時(shí)間內(nèi)既不上升，也不下降，把這種狀態(tài)分別稱為平潮和停潮。平潮中間時(shí)刻，叫高潮時(shí)；停潮中間時(shí)刻，稱為低潮時(shí)。由月球上中天時(shí)刻到其后第一次高潮時(shí)時(shí)間稱為高潮間隙；把至低潮時(shí)時(shí)間稱為低潮間隙；把高潮間隙和低潮間隙統(tǒng)稱為月潮間隙。相鄰二次高潮時(shí)或低潮時(shí)時(shí)間間隔，稱為潮期（潮周期）。相鄰高潮與低潮水位差，叫潮差。73/139潮汐類型可分為半日潮、全日潮和混合潮三種類型。

半日潮：在一個(gè)太陰日內(nèi)，兩漲兩落彼此大致相同潮汐。

（2）類型74/139全日潮：在一個(gè)太陰日內(nèi)，只有一次漲落潮汐。75/139混合潮：可分為不規(guī)則半日潮和不規(guī)則全日潮。不規(guī)則半日潮，普通在一個(gè)太陰日中，也有兩次高低潮，但潮差和潮期不等。不規(guī)全日潮，則是在半個(gè)月中出現(xiàn)全日潮天數(shù)不超出7天，其余天數(shù)為不規(guī)則半日潮。

76/1392．潮汐成因引發(fā)海洋潮汐內(nèi)因是海洋為一個(gè)含有自由表面、富于流動(dòng)性廣大水體；而外因是天體引潮力。即是說(shuō)，在天體引潮力作用下，含有自由表面而富于流動(dòng)性廣大水體——海洋中便產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成了潮汐現(xiàn)象。77/139天體引力與地球繞地月公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生慣性離心力組成協(xié)力，叫做引潮力。它是引發(fā)潮汐原動(dòng)力。78/139

就地月系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，存在著兩種運(yùn)動(dòng)，即地月系統(tǒng)繞其公共質(zhì)心運(yùn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球表面上任一水質(zhì)點(diǎn)都受到地心引力和地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生慣性離心力作用。但對(duì)于地球上每一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其大小和作用方向都是不變，所以通常都被包含在重力概念之中，它們作用只決定著地球理論狀態(tài)，而對(duì)潮汐現(xiàn)象沒(méi)有影響。故在引潮力分析中，可假定地球是不自轉(zhuǎn)。79/139慣性離心力作用80/139引潮力在不一樣時(shí)間、不一樣地點(diǎn)都不相同。在地球上處于月球直射點(diǎn)位置，吸引力大于慣性離心力，所漲潮稱為順潮；在地球上處于月球?qū)χ狐c(diǎn)位置（下中天），則離心力大于引力,亦同時(shí)漲潮，稱為對(duì)潮。在距直射點(diǎn)900處，則出現(xiàn)低潮。地球自轉(zhuǎn)一周，地面上任意一點(diǎn)與月球關(guān)系都經(jīng)過(guò)不一樣位置，所以對(duì)同一地點(diǎn)來(lái)說(shuō)，有時(shí)漲潮，有時(shí)落潮。81/13982/1393．湖汐改變（1）天文原因影響下潮汐改變

1）潮汐日變：可分為半日周期潮和日周期潮。①半日周期潮：當(dāng)月球赤緯為零時(shí)，即月球在赤道上空，海面任一點(diǎn)都為半日潮（圖5．40）。潮汐高度從赤道向兩極遞減，并以赤道為對(duì)稱，故稱為赤道潮（或分點(diǎn)潮）。83/139②日周期潮：當(dāng)月球赤緯不為零時(shí)，不一樣緯度潮型不一樣：在赤道為半日潮；在赤道至中緯地域?yàn)榛旌铣?；在高緯地域?yàn)槿粘?。?dāng)月球赤緯增大到回歸線附近時(shí)，潮汐周日不等現(xiàn)象最顯著，這時(shí)潮汐稱為回歸潮。84/139

半月周期潮:它是由月、日、地三者所處位置不一樣而產(chǎn)生。當(dāng)朔、望日時(shí),月、日、地三個(gè)天體中心大致位于同一直線上，因?yàn)樵虑蚝吞?yáng)引潮力疊加，故它們所合成引潮力在一個(gè)月內(nèi)是最大,所漲潮為大潮；而當(dāng)月相處于上、下弦時(shí),月、日、地三者位置形成直角，月、日引潮力相互抵消一部分，故這時(shí)合成引潮力在一個(gè)月內(nèi)為最小，所漲潮為小潮（圖5．42）。大潮和小潮改變周期都為半個(gè)月，故稱半月周期潮。2）潮汐月變：可分為半月周期潮和月周期潮。85/139月周期潮：它是因?yàn)樵虑蚶@地球旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。當(dāng)月球運(yùn)行到近地點(diǎn)時(shí)，所漲近地潮大，而當(dāng)月球運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，所漲遠(yuǎn)地潮小。近地潮較遠(yuǎn)地潮約大40％。月球繞地球轉(zhuǎn)一因?yàn)橐粋€(gè)月，故一個(gè)月內(nèi)有一大潮和一小潮，故稱月周期潮。86/1393）潮汐年變和多年變；可分為年周期潮和多年周期潮。年周期潮：地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)時(shí)所漲近日潮為大潮；而當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)所漲遠(yuǎn)日潮為小潮。近日潮比遠(yuǎn)日潮大10％。地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)一周為一年，故形成年周期潮。

多年周期潮：月球軌道長(zhǎng)軸方向上不停改變，其近地點(diǎn)改變周期為8.85年，故潮汐有8.85年長(zhǎng)周期改變。又因?yàn)辄S道與白道交點(diǎn)移動(dòng)周期為18．61年，故潮汐也有18.61年周期改變。87/139（2）地形對(duì)潮汐影響

以上只考慮天文原因?qū)Τ毕绊?，?shí)際上潮汐還要受當(dāng)?shù)刈匀坏乩項(xiàng)l件影響。各地海水對(duì)天體引潮力反應(yīng)，視海區(qū)形態(tài)而定。

物體失去外力作用后還能自行振動(dòng)，這振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。其振動(dòng)周期稱為自然周期。潮汐是一個(gè)受迫振動(dòng)，當(dāng)受迫振動(dòng)周期與海水本身自然振動(dòng)周期相靠近時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生共振，反應(yīng)就強(qiáng)烈，振動(dòng)就特大，不然相反。而海水振動(dòng)自然周期與海區(qū)形態(tài)和深度有親密關(guān)系，故各海區(qū)對(duì)天體引潮力反應(yīng)也不一樣。比如，在雷州半島西側(cè)北部灣為全日潮，而東側(cè)湛江港則為半日潮。又比如錢(qián)塘江口，因?yàn)槌世刃?，故常出現(xiàn)涌潮。其特點(diǎn)是潮波來(lái)勢(shì)迅猛，潮端陡立，水花飛濺，時(shí)尚上涌，聲聞數(shù)十里，如萬(wàn)馬飛躍，排山倒海，異常壯觀。這一奇特景觀也叫怒潮,潮高可達(dá)6-8米，最大可達(dá)12米，前進(jìn)速度6-7米/秒，吼聲在幾十公里外都可聽(tīng)見(jiàn)。88/139錢(qián)塘江潮水89/139

4．時(shí)尚時(shí)尚是指海水在天體引潮力作用下所形成周期性水平流動(dòng)。伴隨漲潮而產(chǎn)生時(shí)尚，稱為漲時(shí)尚；伴隨落潮而產(chǎn)生時(shí)尚，稱為落時(shí)尚。

時(shí)尚運(yùn)動(dòng)形式，可分為回轉(zhuǎn)流和往復(fù)流。

（1）回轉(zhuǎn)流

在外海和開(kāi)闊海區(qū)，時(shí)尚受地轉(zhuǎn)偏向力作用而成回轉(zhuǎn)流（也叫八卦流）?；剞D(zhuǎn)流方向在北半球?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，在南半球則為逆時(shí)針?lè)较?。旋轉(zhuǎn)次數(shù)取決于潮汐類型，半日周期潮在一個(gè)太陰日內(nèi)測(cè)轉(zhuǎn)兩次；全日潮則回轉(zhuǎn)一次。其流速?gòu)淖畲蟮阶钚。俚较喾捶较蜃畲?，再到最小，不停往?fù)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)（圖5．43）。90/139（2）往復(fù)流

在海峽、河口、窄灣內(nèi)，受地形影響，時(shí)尚便成了往復(fù)流。其流速?gòu)牧愕阶畲?，再到零，再到相反方向最大，再到零，這么不停循環(huán)（圖5.44）。其往復(fù)次數(shù)也取決于潮汐類型。當(dāng)半日潮時(shí)，一個(gè)太陰日內(nèi)，水流往復(fù)兩次；當(dāng)全日潮時(shí)，一個(gè)太陰日內(nèi)，水流則往復(fù)只有一次。往復(fù)流最大流速較回轉(zhuǎn)流大，每小時(shí)可達(dá)18－22km，而回轉(zhuǎn)流普通每小時(shí)只達(dá)4－5km。實(shí)際海洋上水流，既不是純粹時(shí)尚，也不是純粹海流，而是二者合成結(jié)果。91/139（三）洋流

洋流是海水沿著一定方向大規(guī)模流動(dòng)，也稱海流。

1．洋流分類

（1）按水溫分類可分為暖流和寒流。暖流：若洋流帶來(lái)海水溫度比抵達(dá)海區(qū)水溫高，這么洋流叫暖流。如，由低緯流向高緯洋流屬于暖流。在洋流日中，普通用紅色箭頭表示。寒流：與暖流相反，若洋流所帶來(lái)海水溫度比抵達(dá)海區(qū)水溫低，就叫寒流。如，由高緯流向低緯洋流屬于寒流。普通在洋流圖中用藍(lán)色箭頭表示。92/13993/139可分為風(fēng)海流、密度流和賠償流三類。

風(fēng)海流：是海水在風(fēng)摩擦力（切應(yīng)力）作用下形成水平運(yùn)動(dòng)。也稱漂流或吹流。風(fēng)力作用于海面時(shí)，可產(chǎn)生對(duì)海面正壓力和摩擦力，故風(fēng)作用于海面時(shí)，可同時(shí)產(chǎn)生波浪運(yùn)動(dòng)和使海水向前運(yùn)動(dòng)洋流。深水風(fēng)海流和淺水風(fēng)海流特征不一樣。（2）按成因分類94/13995/139太平洋風(fēng)速與風(fēng)向圖96/1391893年～1896年，海洋調(diào)查船“弗拉姆”號(hào)在北冰洋調(diào)查時(shí)，發(fā)覺(jué)漂浮在海面上冰塊并非沿著風(fēng)吹去方向漂流，而是偏在風(fēng)向之右20°～40°角度，表明冰塊是隨海水流動(dòng)。它為何偏離風(fēng)向呢？海洋學(xué)家南森認(rèn)為，這是地球自轉(zhuǎn)引發(fā)現(xiàn)象，并指出，海面以下水層偏離風(fēng)向程度應(yīng)更大些。依據(jù)南森提議，艾克曼進(jìn)行了理論上研究，并在19建立了“艾克曼漂流理論”。97/139艾克曼假定：當(dāng)海區(qū)無(wú)限深廣；沒(méi)有發(fā)生增減水現(xiàn)象，而且海水密度可認(rèn)為是一個(gè)常量；作用在海面上風(fēng)場(chǎng)是均勻，時(shí)間是足夠長(zhǎng)。在這些假定條件下,他得出深水風(fēng)海流特征：風(fēng)海流表層流向與風(fēng)向成450夾角，在南半球偏向風(fēng)向左邊，在北半球偏向風(fēng)向右邊；流向隨水深增加而與風(fēng)向夾角越大，抵達(dá)某一深度，流向與表面流流向相反，流速只有表面流流速二十三分之一(4.3%)。這個(gè)深度之下，流速很小，能夠略而不計(jì)，這個(gè)深度就是風(fēng)海流摩擦深度，也就是風(fēng)海流作用下限，在大洋中普通為200米～300米深度。一直到與表層流方向相反為止。這時(shí)深度，稱為摩擦深度。艾克曼漂流理論98/139比如，表面流流速若為每秒鐘50厘米，那么在這個(gè)深度上流速只有每秒鐘2厘米。風(fēng)速愈大，表面風(fēng)海流速度愈大，風(fēng)海流所能影響深度范圍也就愈深。不過(guò)，在一樣風(fēng)速條件下，表面風(fēng)海流速度及其所影響深度，卻伴隨緯度增高而減小。比如，平均風(fēng)速為每秒7米風(fēng)，長(zhǎng)時(shí)間吹襲后，風(fēng)海流深度在緯度5度地方為200米左右深處，在緯度15度地方為100米，到45度地方只有60米～70米了。99/139100/139摩擦深度（D）可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即：式中w為風(fēng)速（m/s）,

為地理緯度。風(fēng)海流表層流境最大．表層流速（v。）可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算．即：式中符號(hào)物理意義同上。流速隨水深增加而按指數(shù)規(guī)律遞減，即：

101/139式中。z為水深，e為自然對(duì)數(shù)底數(shù)，

為圓周率，D為摩擦深度，v。為表層流速。當(dāng)D＝z時(shí)，則vz=v0e-=0.043v。＝4.3％v。，可見(jiàn)在摩擦深度處流速很小，當(dāng)超出摩擦深度時(shí)，風(fēng)海流即可認(rèn)為不存在。風(fēng)海流水體輸送方向與風(fēng)向夾角為900，北半球偏風(fēng)向右側(cè)，南半球則偏風(fēng)向左側(cè)。淺水風(fēng)海流特征，是表層風(fēng)海流流向與風(fēng)向間偏角隨海水深度（H）與摩擦深度（D）比值（H／D）減小而減小。當(dāng)H＝0.1D時(shí)，風(fēng)海流與風(fēng)向一致；當(dāng)H＝0.25D時(shí)，風(fēng)海流流向與風(fēng)向成21.50角度；當(dāng)H=1/2D時(shí)，其夾角增大到450；當(dāng)H

1/2D時(shí)，風(fēng)海流流向與風(fēng)向偏角幾乎不變（為450）。

另外，風(fēng)海流還造成岸邊升降流。102/139

密度流：密度流是因?yàn)楹Ｋ芏炔町惗l(fā)海流。這是因?yàn)楹Ｋ芏确植疾痪购^(qū)形成了壓力梯度，在壓力梯度力作用下，海水產(chǎn)生了流動(dòng)。故密度流也稱梯度流。賠償流：由風(fēng)力和密度差異所形成洋流，使海水流出海區(qū)海水降低，相鄰海區(qū)海水便會(huì)流來(lái)補(bǔ)充，這么形成洋流叫做賠償流。

總而言之，產(chǎn)生洋流主要原因是風(fēng)力和密度差異。實(shí)際海洋中洋流總是由幾個(gè)原因綜合作用結(jié)果。

103/1392．世界大洋表層環(huán)流系統(tǒng)

大氣與海洋之間處于相互作用、相互影響、相互制約之中，大氣在海洋上取得能量而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，大氣運(yùn)動(dòng)又驅(qū)動(dòng)著海水，這么屢次動(dòng)量、能量和物質(zhì)交換，就控制著大氣環(huán)流和大洋環(huán)流。海面上氣壓場(chǎng)和大氣環(huán)流決定著大洋表層環(huán)流系統(tǒng)。（世界夏季洋流分布圖）

從世界大洋表層洋流分布圖中，可得出世界大洋表層環(huán)流結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：以南北回歸線高壓帶為中心形成反氣旋型大洋環(huán)流；以北半球中高緯海上低壓區(qū)為中心，形成氣旋型大洋環(huán)流；南半球中高緯海區(qū)沒(méi)有氣旋型大洋環(huán)流，而被西風(fēng)漂流所代替；在南極大陸周圍形成繞極環(huán)流（自東向西流）；北印度洋海區(qū)，因?yàn)榧撅L(fēng)影響，洋流含有顯著季節(jié)改變，冬季呈反時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，夏季呈順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。104/139105/139106/139反氣旋型大洋環(huán)流：在信風(fēng)（東北信風(fēng)和東南信風(fēng)）作用下，海水從東向西流動(dòng)，形成赤道流（北赤道流和南赤道流）。遇大陸后分為兩支：一支向低緯流在赤道附近則從西向東流形成逆赤道流。另一支向高緯流去，到緯度40°－50°時(shí)遇酉風(fēng)，在西風(fēng)作用下，海水從西向東流，形成西風(fēng)漂流。遇陸地后分兩支。其中一支向低緯流去，接上赤道流，這便完成了反氣旋型大洋環(huán)流。反氣旋型大洋環(huán)流在北半球呈順針?lè)较蛄?，在南半球則呈逆時(shí)針?lè)较蛄?。氣旋型大洋環(huán)流：分布在北緯45°－70°之間。在西風(fēng)漂流通陸后分兩支，向高緯流去，到高緯區(qū)，因?yàn)闃O地東風(fēng)作用，海水又沿西海岸向低緯流，到北緯40°—50°進(jìn)入西風(fēng)帶，轉(zhuǎn)為西風(fēng)漂流，這么便完成了氣旋型大洋環(huán)流。

南極繞極環(huán)流：在南極海區(qū)，在極地東風(fēng)作用下，形成自東向西流繞極環(huán)流。107/139108/139

北印度洋季風(fēng)漂流：北印度洋海區(qū)在冬、夏季風(fēng)作用下形成季風(fēng)漂流。冬季，北印度洋盛行東北季風(fēng)，形成東北季風(fēng)漂流，海水從孟加拉灣出發(fā)，沿海岸向西流，并順海岸向南流，在赤道附近折而向東流。遇陸地分兩支：向北流一支流入孟加拉灣，便形成逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)冬季環(huán)流。夏季，北印度洋盛吹西南季風(fēng)，南赤道流向西流去，遇陸地，分兩支。其中向北流，在西南風(fēng)作用下，沿海岸流，一直流進(jìn)孟加拉灣，再順海岸向南流接上南赤道流，這便完成了夏季環(huán)流，呈順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。

南半球中高緯西風(fēng)漂流：因?yàn)槟习肭蛑懈呔暫^(qū)三大洋連成一片，故海水從西向東流，形成環(huán)球西風(fēng)漂流。它因?yàn)槭苣蠘O冰蓋影響，水溫較低，形成寒流性質(zhì)洋流。

109/139

3．洋流作用

a.對(duì)氣候影響

洋流對(duì)高低緯度之間熱能輸送和交換，對(duì)全球熱量平衡，有重大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從低緯地域輸送到高緯地域熱量，約有二分之一是由洋流完成。

普通來(lái)說(shuō),暖流流經(jīng)地域，氣溫增高，降水機(jī)會(huì)多；寒流流經(jīng)地域，氣溫降低，降水機(jī)會(huì)極少。如大西洋西岸受灣流影響，使高緯地域西北歐氣候終年溫和多雨，冬季最冷月均溫比同緯度高16－20℃，展現(xiàn)森林景觀；而同緯度北美洲東海岸，因?yàn)槭芾祭嗪饔绊?，一年冰凍期達(dá)9個(gè)月，出現(xiàn)凍原景觀。在寒流和暖流相遇地域，因?yàn)闇囟炔灰粯涌諝饣旌侠鋮s，經(jīng)常是多霧地域；在寒暖流分歧大陸西岸，出現(xiàn)地中海式氣候。

110/139111/139

海洋中浮游生物伴隨洋流漂流，暖流和寒流相遇，有機(jī)物質(zhì)十分豐富。因?yàn)楹鹘粎R，把熱帶和寒帶浮游生物混合在一起，使海水中有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量增加，吸引著大批魚(yú)群向這里集中尋餌，形成大漁場(chǎng)。b.對(duì)海洋生物分布影響112/139陸地上排放到海洋中污染物質(zhì)，能夠被洋流擴(kuò)散到別海域，雖使污染范圍擴(kuò)大，但也能加緊污染物凈化速度。c.對(duì)海洋污染影響：d.對(duì)航海事業(yè)影響

在這方面影響是顯而易見(jiàn)。正如我們?nèi)粘ｍ橈L(fēng)、順?biāo)咚俣纫饶骘L(fēng)、逆水走速度快多道理一樣。又如，當(dāng)年鄭和下西洋，便選擇在冬季出發(fā)，第二年夏季反航，充分利用了順?biāo)叫械览怼?13/139

三、海洋資源和海洋環(huán)境護(hù)（一）海洋資源

海洋資源指起源、形成和存在方式均直接與海水或海洋相關(guān)資源。據(jù)屬性，海洋資源可分為海洋化學(xué)資源、海洋礦產(chǎn)資源、海洋動(dòng)力資源、海洋生物資源、四類。114/139海洋化學(xué)資源

（l）海洋化學(xué)資源是指海水中所含大量化學(xué)物質(zhì)。其中有80各種化學(xué)元素，各種元素儲(chǔ)量也相當(dāng)可觀。這些元素可提取有70各種。海水中各種化學(xué)物質(zhì)數(shù)量十分豐富。如：黃金在海水中含量即使非常小，但總量也有500萬(wàn)噸以上；鈾有45億噸以上；鎂1800萬(wàn)噸以上。據(jù)計(jì)算，在2.5km3海水中，能夠生產(chǎn)32種產(chǎn)品（除淡水外），總產(chǎn)值在30億美元以上。從經(jīng)濟(jì)效益看，海水價(jià)格低廉，取之不盡。當(dāng)前，對(duì)海水化學(xué)資源利用，局限于部分元素，已達(dá)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)有淡水、食鹽、鎂和濱等。115/139116/139海洋礦產(chǎn)資源

海洋礦產(chǎn)資源又稱海底礦產(chǎn)資源。包含海濱、淺海、深海、大洋盆地和洋中脊底部各類礦產(chǎn)資源。按礦床成因和儲(chǔ)存情況分為：①砂礦，主要起源于陸地上巖礦碎屑，經(jīng)外力作用搬運(yùn)和分選，在海濱最直地段沉積富集而成，如砂金、砂鉑、金剛石、金紅石和獨(dú)居石等，就海南島來(lái)說(shuō)，東部沿海鋯、鈦礦較為經(jīng)典。②海底自生礦產(chǎn)，由化學(xué)、生物和熱液作用等在海洋內(nèi)生成自然礦物，可直接形成或經(jīng)富集后形成，如磷灰石、海綠石、重晶石、海底錳結(jié)核及海底多金屬熱液礦（以銅、鋅為主）。③海底固結(jié)巖中礦產(chǎn)，