11-2-第五章-海流-第五节-大洋环流及中国近海海流介绍
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第五章 海洋环流
三、海流的分类：
总体上，海流一般为三种： 由海水密度不同而产生的海水运动为梯度流。 在海风作用下，由风的"拉力"作用而使海水产生 运动为风海流； 由于长波运动产生的海流，包括潮汐、内波、 假潮、海啸Surface and Deep Oceans
二、海流的认识与研究
对洋流的认识始于19世纪末叶： 最初采用漂流瓶。 1885年，摩洛哥的阿尔贝特
亲王投放2000个漂流瓶至大西洋，绘制了大西洋表层 洋流图。
目前研究洋流使用海流计和人造卫星。但漂流瓶仍在 使用中。
美国的伍兹霍尔海洋研究所每年向海洋投放数以万 计的漂流瓶，每年能回收10%。
中国玩具“鸭子舰队”漂流15年抵英国
陆地上排放到海洋中的污染物质，可以被洋流扩散到别的 海域，虽使污染范围扩大，但也能加快污染物净化的速度。
洋流对地理环境的影响
摩尔曼斯克港
符拉迪沃斯托克港
俄罗斯境内有两个世界著名的港口：一是北冰洋流
沿岸的摩尔曼斯克港，位于北极圈以内（约68°N）却 终年不冻；而在其太平洋沿岸的符拉迪沃斯托克港，位
1995年早些时候--1.9万只玩具完成了1万多公里的太平洋副 热带环流抵达印度尼西亚、澳大利亚、南美洲和夏威夷 等地海域。科学家分析，这些玩具的漂流速度比洋流中 水流速度快了近50%。
1995年至2000年年间--部分玩具脱离洋极环流，开始向北 漂流，而其他的部分继续飘向极地。
2000年--部分玩具进入北大西洋海域，开始向南漂流。之后， 少部分抵达美国东北部海岸。
第五章 海洋环流 ocean circulation
What is Physical Oceanography?
Phenomena – Ocean current systems (occurrence, direction, velocity, transport volume, temporal variations).
第五章-海洋环流
2021/3/10
讲解：XX
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❖ 此方程称为流体静力学方程。
二、受力分析
❖ 正压场：在静态的海洋中，当海水密度为常数或者 只是深度的函数时，海洋中压力的变化也只是深度 的函数，此时海洋中的等压面必然是水平的，即与 等势面平行。这种压力场称为正压场。
❖ 压强梯度力：根据牛顿运动定律，当海水静止时， 水质点所受到的合力必然为零。但海水却总是处在 重力的作用之下，且指向下方。由此可以推断，一 定还存在一个与重力方向相反的，与重力量值相等 的力与其平衡。由式(5-6)知，该力为
❖ 只要给出这些力，应用式（5-2）便可了解海水的运
动状况。 2021/3/10
讲解：XX
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二、受力分析
❖ 作用在海水上的力有多种，归结起来可分为两大类： ❖ 引起海水运动的力：重力，压强梯度力，风应力，
引潮力。 ❖ 海水运动后派生的力：地转偏向力（Coriolis
Force,亦称为科氏力），摩擦力。
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二、受力分析
❖ 斜压场中压强梯度力一般表达式：
❖ 写成分量形式，即压强梯度力在x，y，z三个方向上 的分量分别为
❖ 内压场，外压场，总压场。
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二、受力分析
❖ 由式(5—6)知，两等压面之间的铅直距离为
❖ 与海水密度成反比。当海水密度在水平方向上存在 明显差异时，必然导致两等压面之间的距离不等， 使其相对于等势面而发生倾斜。这种由海洋中密度 差异所形成的斜压状态，称为内压场。
第五章 海洋环流
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讲解：XX
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§5.1 海流的成因及表示方法
❖ 一、定义及分类
海洋科学导论 第五章：海洋环流(新)
温盐环流 （大洋深层环流）
“深海环流”，是一个依靠海水的温度和含盐密度驱动的全球 洋流循环系统。这个系统的运作现况是，以风力驱动的海面水 流（如墨西哥湾暖流等）将赤道的暖流带往北大西洋，暖流在 高纬度处被冷却后下沉到海底，而这部分原本温暖的赤道海水 也变成了又冷又咸的北大西洋深层海水，这些高密度的水接着 流入洋盆南下前往其他的暖洋位加热循环沿南大西洋、南极洲 流进印度洋，最终又回到赤道，完成所谓的“环流”。，一次 温盐循环耗时大约1600年，在这个过程中洋流运输的不单是能 量（温度 / 热能），当中还包括地球固态及气体资源等，不过 温盐环流最受人类关注的是其全球恒温的功能。温盐环流推测 主要是由于北大西洋及南冰洋之间的盐分及温差对流而触发的 。
船长下令：“收网！” 船员们拼命地往上拉渔网。可是，越拉，大家越害怕：从来都
是撒开的渔网，今天却被卷成长长的一缕，仿佛有一只巨手扯着渔 网，要把渔船拖向可怕的深渊。
“弃网！”船长胆怯地下令。 船员们操起斧头，三、两下就把渔网砍断了。然而，这一切都
无济于事，渔船仿佛被粘性无穷的胶水粘住了，一点也动弹不了 。
第五章：海洋环流
§ 5.1 大洋环流概述
5.1.2 海水所受的作用力 引起海水的运动的力：重力、压强梯度力、风应力、引潮力等；
海水运动派生的力：科氏力（地转偏向力）、摩擦力等。 1、重力、重力位势 重力：
G = （ 9.80616–0.025928cos2φ+0.00069cos22φ–0.000003086z）m / s2
北极航运的现状
1951年，美国年轻的海洋学者克伦威尔和他的同事，在太平洋的赤道海域进行鲔鱼生 活习性及环境条件的考察研究。考察的方式并不复杂，就是把玻璃浮子串在一起，布 放在16～20千米长的海面上，每个玻璃浮子下面，挂上铅锤和若干鱼钩。白天放下 去，晚上收回来。按照一般的常识，既然海流是向西流动的，布下的钓鱼工具自然应 当向西漂才对。然而令人不解的事情发生了，克伦威尔布放的沉到海面下的钓具一反 常规，竟一个个向海流的反方向漂着。细心的克伦威尔以为自己没有放好钓具，收起 来后，又重新布放，结果还是一样的。漂浮在海面的小船受海流影响，向西漂着，而 沉入海中的钓具却向东漂去。这是怎么回事呢？经过大量的资料对比，他断定，在赤 道海域的表层海流之下，存在着一支像湾流那样巨大而稳定的逆向海流。这就是赤 道潜流。经过各国海洋学家的艰苦努力，最终查明，赤道潜流在三大洋中都存在。它 的表现形式是，沿赤道方向由西向东流动，横越三大洋。其范围是北纬2°到南纬2° 之间的海域内，形成一支与赤道对称的狭窄海流。它的垂直厚度在200～300米，全年 流速稳定。 课下：/v_19rrofcrv0.html
第五讲海洋环流
,.第五讲大海环流一、概括1.1 海流 :大规模相对稳固的海水的流动。
（洋流）1.2 大海环流：大洋环流，海区的环流1.3 海流的成因1.3.1 外面的原因：风生海流1.3.2 内部的原因①内部压力场：海水密度散布不均匀；增减水②海水连续性：赔偿流1.4 海流的分类和命名⒈4.1 依受力及成因分：风海流、倾斜流；热盐环流1.4.2 依温度特色分：暖流、寒流依地区特色分：陆架流、赤道流、西界限流1.4.4 依所在层次分：表层流、潜流、中层流、深层流1.4.5 注意：流向指流去的方向，与风有差异研究意义 :国防、航运、渔业、天气1.5 欧拉方法和拉格朗日方法：1.5.1 拉格朗日方法：追踪水质点，研究其时间变化。
可用漂流瓶、中性浮子、浮标、示踪剂等追踪流迹。
1.5.2 欧拉方法：描绘或丈量空间点处流的状况。
依各点处流速的大小方向，描绘流场。
二、描绘海流运动的相关方程简介2.1 运动方程2.1.1 单位质量海水的运动方程：ma=F2.1.2 重力和重力位势①重力 :单位质量物体所受的重力，与重力加快胸怀值相等。
g 与地理纬度φ，水深z 相关。
在海面 z=0 ，赤道与极地 ,在φ=45 °处，海面与深万米处，一般取，视为常量。
②重力位势：⑴ 海平面：静态大海，海面到处与重力垂直。
⑵ 水平面：到处与重力垂直的面。
能够有多个。
⑶ 重力位势：从一个水平面逆重力方向挪动单位质量物到某一高度所做的功，即⑷ 等势面：位势相等的面。
静态海面（海平面）也是一个等势面；不一样深度的水平面，各是一个等势面。
⑸ 位势差的量度——位势米、位势高度、位势深度A.位势米（ gpm ）：不一样样势面之间的位势差dΦ∣Φ1－Φ2∣/(gpm)=∣z1－z2∣/(m),位势差可用深度差表示。
B.位势高度：由低等势面向上计算的位势差。
C.位势深度：由上等势面向下计算的位势差。
D.注意：严格说：因 g =9.8 ，故∣Φ1－Φ2∣≠∣z1－ z2∣；但适用时，φ为同处，z1 与 z2 差异不会超万米，故近似相等。
中国近海区域海洋学：第五章 中国近海的水团和环流
1.2 沿岸水系
黄海
辽南-西朝鲜湾沿岸水：鸭绿江、大洋河、大同 江，冬季偏东岸，夏季偏西岸 江华湾沿岸水：汉江，冬季可南下，夏季堆积 在江华湾 苏北沿岸水：灌溉总渠，冬季贴岸南下，夏季 指向东北，南部被长江冲淡水顶托。水深浅潮 流强，深厚体系
1.2 沿岸水系
东海
长江冲淡水：长江、钱塘江，夏季转向 沪浙闽沿岸水：瓯江、闽江，冬季与长江冲淡 水混合 广东沿岸水：珠江，夏季被上升流截成两部分
水团的扩展可以反映流系 水团还可以指示生物分布，对渔业有指导意义
1.1 概论
中国海主要水团 沿岸水系：径流与海水混合，低盐为主要特征，地理 位置命名
混合水系：二者混合变性产生
外海水系：黑潮水，东海黑潮，菲律宾海入侵，琉球 岛链入侵
T-S点聚图
1.1 概论
夏季代表性水团的TS图
渤黄东海TS图特征
2.3 外海流系
Sverdrup把从台湾南端开始到日本太平洋沿岸 35°N附近的这一段流动称为黑潮，从35°N向东 到160°E附近的流动称为黑潮续流；160°E以东 为北太平洋流。三者合称黑潮流系
2.3 外海流系
黑潮流轴
苏澳-与那国岛之间水道进 入东海
100-1000m等深线大陆坡 NE向
厚度800-1000m
2.1 环流
南海环流
2.1 环流
Dale(1956) 船舶漂流
南海环流
2.1 环流
Wyrtki(1961)
南海中尺度涡
2.1 环流
23.0等密面上的深度分布 1994.08-09，反气旋，150km
南海中尺度涡
2.1 环流
南海环流
风生环流，冬夏季反向 西向强化 中尺度涡
2.1 环流
海洋科学导论第五章
湾流
西边界流 湾流系统： 佛罗里达海流 湾流 北大西洋海流
右侧：温暖低密 左侧：低温高密
年变化 夏强冬弱
非周期性变化 ——弯曲现象
弯曲与主流断离----独立涡旋 左侧暖涡，右侧冷涡
（二）、太平洋的表面环流
亚北极海流 寒流 阿拉斯加海流 暖流
亲潮 寒流
北太平洋流 暖流
黑潮 暖流 北赤道流 暖流
30.7
流速的大小，与等值线倾斜的程度成正比
T
22.5℃ 22.6℃ 22.7℃ 22.8℃ 22.9℃ 23.0℃
S
33.2 33.3 33.4 33.5 33.6 33.7 33.8
三、地转流 海水密度均匀，等压面(海面)---等势面倾斜β角
Fz
Fx
β
fc
g
∵
Fx=gtgβ
fc=2ωvsinф
3、北半球强大的 西边界流；
4、主涡旋北部有小的 气旋式环流；
5、西风漂流绕南极大 陆流动；
6、南极大陆附近东 风漂流。
三、各大洋的表层环流 (一)大西洋
东格陵兰海流 寒流 拉布拉多海流
寒流
北大西洋流 暖流
湾流
暖流
加那利海流 寒流
北赤道流 暖流
南赤道流
暖流
巴西海流
暖流
本格拉海流 寒流 西风漂流 寒流
∴ gtgβ=2ωvsinф
地转流的速率 v g tg 2sin
y x
-z
北半球 顺流而立，右方高
南半球相反
四、地形对海流的影响 隆起地形： 北半球 上坡，向右偏转（顺时针） 下坡，向左偏转（逆时针）
南半球方向相反
第三节、风海流 一、风海流的受力分析
1、风的切应力 2、地转偏向力 3、下层海水阻力
海洋环流
第五章海洋环流概述（Summary）一、定义及分类（Definition&Type）1.海流(Oceancurrent)：海水大规模相对稳定的流动。
2.分类(Type)：按成因分：密度流(densitycurrent)，风海流(windcurrent)，补偿流(compensationcurrent)；按受力分：地转流(geostrophicflow)、惯性流；按发生区域：赤道流(equatorialcurrent)，陆架流，东西边界流(eastern/westernboundarycurrent)等；按运动方向：上升流(upwelling)，下降流(downwelling)；按海流温度与周围海水温度差异分：寒流，暖流等二、研究意义（Significance）国防，航运，渔业，气候三、影响和产生海流的力（Causesofcurrent）引起海水运动的力：重力，压强梯度力，风应力，引潮力海水运动后派生的力：科氏力(Coriolisforce)，摩擦力(frictionforce)1、重力：地心引力与地球自转产生的惯性离心力的合力。
习惯上将单位质量物体所受重力称为重力加速度，以g表示。
与纬度和海水深度有关:海面上赤道到极地差为0.052m/平方米,在中纬度，海面与10km深处的差为0.031m/平方米。
因此，在海洋研究中，一般视其为常数9.8m/平方米重力势(potentialofgravity)：从一水平面逆重力方向移动物体到另一高度所做功。
等势面：位势相等的面叫等势面。
处处与重力垂直的面称水平面。
海平面(sealevel)：海洋表面的平均位置。
2、压强梯度力：等压面：压强相等的面。
压强梯度力：水体所受静压力的合力：f=f1-f2=P·A-(P+△P)·AP·A单位质量水体所受的静压力的合力：与等压面垂直，指向压力减小的方向。
即与压强梯度方向相反。
流体静力学方程：正压场：等压面与等势面平行斜压场：等压面相对等势面发生倾斜时。
第五讲-海洋环流基础知识
第三章
海洋环流基础知识
1
第一节 基本运动方程
运动方程： 牛顿第二运动定律 动量方程 质量守恒方程：
f = ma
dρ + ρ u = 0 dt
2
1. 非旋转坐标系下的运动方程
dρ + ρ u = 0 dt
du ρ = p + ρφ + F dt
压力项 有势力项（重力） 其他力项（摩擦力） u v w + + =0 如果密度不变 u = 0 x y z 3
涡度的变化内部作用斜压作用外力作用28涡度变化原因1内部作用流体柱的垂直流速剪切导致涡度变化流体柱的辐合辐散导致涡度变化29内部作用导致涡度变化愣次定律背景涡度向上垂直速度剪切导致流体柱倾斜背景涡度通量减少诱生逆时针的环流产生向上相对涡度弥补背景涡度变化背景涡度向外辐合导致流体柱面积缩小背景涡度通量减少诱生逆时针的环流产生向外相对涡度弥补背景涡度变化流体运动导致的涡度变化类似于磁场中线圈运动导致的感应磁场和感应电流变化30涡度变化原因2斜压作用等压面浮力作用背景涡度通量减少诱生向上相对涡度斜压作用导致涡度的变化类似于内部作用也适用于愣次定律31涡度变化原因3外力作用32第五节热成风关系涡度方程中如果运动达到定常状态同时外力作用可以忽略大尺度运动
du r d dr =( )r + × r + × ( ) r + × (u r + × r ) dt dt dt du r d =( ) r + 2 × u r + × ( × r ) + ×r dt dt
du i du i ( )i = ( ) r + × ui dt dt
科氏力
离心力
29
涡度变化原因2——斜压作用
海洋环流基础知识
1
第一节 基本运动方程
运动方程： 牛顿第二运动定律 动量方程 质量守恒方程：
f = ma
dρ + ρ u = 0 dt
2
1. 非旋转坐标系下的运动方程
dρ + ρ u = 0 dt
du ρ = p + ρφ + F dt
压力项 有势力项（重力） 其他力项（摩擦力） u v w + + =0 如果密度不变 u = 0 x y z 3
涡度的变化内部作用斜压作用外力作用28涡度变化原因1内部作用流体柱的垂直流速剪切导致涡度变化流体柱的辐合辐散导致涡度变化29内部作用导致涡度变化愣次定律背景涡度向上垂直速度剪切导致流体柱倾斜背景涡度通量减少诱生逆时针的环流产生向上相对涡度弥补背景涡度变化背景涡度向外辐合导致流体柱面积缩小背景涡度通量减少诱生逆时针的环流产生向外相对涡度弥补背景涡度变化流体运动导致的涡度变化类似于磁场中线圈运动导致的感应磁场和感应电流变化30涡度变化原因2斜压作用等压面浮力作用背景涡度通量减少诱生向上相对涡度斜压作用导致涡度的变化类似于内部作用也适用于愣次定律31涡度变化原因3外力作用32第五节热成风关系涡度方程中如果运动达到定常状态同时外力作用可以忽略大尺度运动
du r d dr =( )r + × r + × ( ) r + × (u r + × r ) dt dt dt du r d =( ) r + 2 × u r + × ( × r ) + ×r dt dt
du i du i ( )i = ( ) r + × ui dt dt
科氏力
离心力
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涡度变化原因2——斜压作用
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特征：大量海水离岸西向输送而产生上升流，这是东边 界流的一个明显特征。此外，相比西边界流的幅窄流急 ，东边界流的流幅宽流速小。
e南极绕极流 南极绕极流是指在40°S与南极大陆之间在西风作
用下产生的自西向东绕南极流动的强大海流，海水流量 巨大。
f季风洋流系统 季风洋流系统是指某些海区主要在季风的作用下流
特征：在西风漂流区活动的大气气旋和风暴数量多，风大浪 大。尤其是南半球的海区更开阔，形成的风浪更显著，对途 经的船只构成巨大的威胁，被称为“咆哮”的西风带。
西风漂流区的降水量大，造成其海洋表层的盐度较低。
世界洋流分布
d东边界流
东边界流是指在大洋东部自高纬度流向低纬度的洋流， 具有寒流的水文特征
分布：主要有太平洋的加利福尼亚洋流和秘鲁洋流，大 西洋的加那利洋流和本格拉洋流，印度洋的西澳大利亚 洋流。
该发现意义：对大洋环流的经典 风生流理论是个挑战，改变了人们 对大洋环流结构的传统认识。
（2）流动特点：观测研究发现其蕴涵着巨大的能量，流 速大，流向多变，影响深度深，集中了大洋的大部分动能 ，但各洋流区的动能生布不均匀。
（3）影响作用：中尺度涡对于海洋中的海水大规模循环 与混合及物质输送等起着重要的作用，并对声呐等航海 仪器设备产生影响。由于中尺度涡的产生机制等尚未完 全清楚，对它的观测与研究还在进行之中。
热盐环流：由海水温度盐度的分布变化（温度差、盐度差） 产生的密度梯度力（压强梯度力）引起的流动。它主要发生 在大洋上表层以下。
1、风生环流 ：
主要驱动力:风应力，其影响深度在几百到1千米左右。 重要特征:存在环流西向强化现象，表现为大洋西岸的海流 比东岸的海流流线密集，流速大（如北太平洋的黑潮、北大 西洋的湾流等都以流速快、流量大而闻名）。 造成洋流西向强化的主要原因是科氏参量随纬度的变化
《海洋工程环境学》
第五章 海 流
船舶工程学院 马 山 副教授
§5.5大洋环Biblioteka 及中国近海环流本节内容：§5.5.1、大洋环流 §5.5.2、海气相互作用 §5.5.3、中国近海环流
§5.5. 1、大洋环流
概述：
海流处处存在，流经各海区的海流相互连接就形成大洋环流 形成因素：风应力和海水温度、盐度起着主要作用 ，还有地理 地形特征、地球的自转效应 。依此可分为风生环流和热盐环流。
3、现象： 通过对海气相互作用的研究，人们发现发生在海洋中的“厄尔尼 诺(EI Nino)”现象与发生在大气中的“南方涛动( Southern Oscillation)”密切 相关，且总是同时出现，反映出海洋大气系统的大尺度相互耦合作用，就 将两者合称为ENSO。
b西边界流 是指大洋西部沿着大陆坡自低纬向高纬流动的洋
流，包括湾流与黑潮，属于南北赤道洋流的延续。
作用：将低纬度的热量输送到高纬度
水文特征：是南北赤道洋流的延续而具有赤道洋流的水 文特征，是世界大洋中的最强海流。
湾流起源于大西洋北赤道洋流及越过赤道的南赤道洋流，是北大西 洋副热带环流系统中的强大西边界流，也称为墨西哥湾暖流。 流向东北，流速很大，表层最大可达250 cm/s，海面流动幅度约 100～150 km，是海洋中最强大海流之一。 具有高温、高盐、透明度大和水色高等水文特征。
§5.5.2、海气相互作用
1、概念：海洋与大气通过海气界面建立起相互联系，相互间不断进行着 热力和动力过程，发生能量和物质的交换，这种发生在海气间的复杂物 理过程就是海气相互作用。
2、相互影响过程 海水表面受到大气风应力的作用，给海洋提供了动量输送，使海洋产生海 流与海浪等运动。 海洋通过海气界面给大气提供热量和水汽，影响着大气运动和全球气候变 化。
向与流速呈现出明显的季节变化的洋流。 例如，在我国的南海，冬季在东北季风的作用下，
表层洋流自东北流向西南；夏季在西南季风的作用下， 表层洋流自西南流向东北
2、热盐环流 ：
海水的蒸发和降水， 大陆的径流， 海冰的结冰与融化等
推动海洋 环流的运动
海水温盐度 的分布变化
形成
海水密度 发生变化
产生密度梯度力 （形成海水斜压场）
黑潮来自北太平洋赤道洋流 保留有北赤道洋流透明度大、 水色高、高温、高盐的水文特征 。
黑潮的主支自台湾东侧与那 国岛之间的狭窄水道，进入我国 东海后继续沿东北方向流动。
黑潮的流速和流量具有季节 性的变化，一般是3月份最强， 11月份最弱。
c西风漂流 组成：西风漂流是与中纬度盛行西风带相对应的自西向东流 的海流，在北半球主要是北太平洋洋流和北大西洋洋流，南 半球的西风漂流环绕南极大陆连接形成南极绕流
密度梯度力成为环流运动的主要驱动力
中性浮标等得应用，对深层海水的流动逐渐有了认识与了解
描述大洋南北向热盐环流的简单模型。 运动特征：海水的密度决定着它的分布密度，不同密度的表 层海水沿等密度面下沉运动，直至达到平衡而停止下沉，组 成从底层、深层到次表层的大洋海水。
3、大洋中尺度涡
（1）观测发现：通过卫星遥感技 术和海洋声层析术，人们观测到各 大洋洋流中都存在一些巨大的水平 涡旋。其水平尺度约为几十到几百 公里(100-500 km)，时间尺度约为 几周到几个月(20-200天)，并以1-5 cm/s的速度在移动。
作用： A 使得大洋间的海水相通相连； B 使大洋各种水文要素、化学要素及热盐状况等能保持长期相对
稳定和连续变化； C 将热能从低纬度传向高纬度； D 在维持地球气候系统方面发挥着重要作用。
风生环流和热盐环流：
风生环流：由风在海面的长时间作用产生的环流。它影响的 是海洋的上表层，一般局限于海洋的混合层和温跃层上部。
上表层环流与大气环流： 两者之间很相似，洋流方 向同风向基本一致，存在 对应关系。
风生环流理论可用来解释 大洋上表层环流的形成机 理与特征。
上表层环流主要组成：
a赤道洋流系统 b西边界流
d东边界流
e南极绕极流
c西风漂流 f季风洋流系统
a赤道洋流系统 由南北赤道洋流、赤道逆流、赤道潜流组成。
南北赤道洋流是由东南信风和东北信风引起的风生海流，流动 较稳定，自东向西流经各大洋。 赤道洋流具有高温、高盐、透明度大的特征（100-300米）。 另外，在赤道流区的温跃层内存在一支较强的自西向东流动的 次表层流，横跨三大洋，其全年流速稳定，称为赤道潜流。
e南极绕极流 南极绕极流是指在40°S与南极大陆之间在西风作
用下产生的自西向东绕南极流动的强大海流，海水流量 巨大。
f季风洋流系统 季风洋流系统是指某些海区主要在季风的作用下流
特征：在西风漂流区活动的大气气旋和风暴数量多，风大浪 大。尤其是南半球的海区更开阔，形成的风浪更显著，对途 经的船只构成巨大的威胁，被称为“咆哮”的西风带。
西风漂流区的降水量大，造成其海洋表层的盐度较低。
世界洋流分布
d东边界流
东边界流是指在大洋东部自高纬度流向低纬度的洋流， 具有寒流的水文特征
分布：主要有太平洋的加利福尼亚洋流和秘鲁洋流，大 西洋的加那利洋流和本格拉洋流，印度洋的西澳大利亚 洋流。
该发现意义：对大洋环流的经典 风生流理论是个挑战，改变了人们 对大洋环流结构的传统认识。
（2）流动特点：观测研究发现其蕴涵着巨大的能量，流 速大，流向多变，影响深度深，集中了大洋的大部分动能 ，但各洋流区的动能生布不均匀。
（3）影响作用：中尺度涡对于海洋中的海水大规模循环 与混合及物质输送等起着重要的作用，并对声呐等航海 仪器设备产生影响。由于中尺度涡的产生机制等尚未完 全清楚，对它的观测与研究还在进行之中。
热盐环流：由海水温度盐度的分布变化（温度差、盐度差） 产生的密度梯度力（压强梯度力）引起的流动。它主要发生 在大洋上表层以下。
1、风生环流 ：
主要驱动力:风应力，其影响深度在几百到1千米左右。 重要特征:存在环流西向强化现象，表现为大洋西岸的海流 比东岸的海流流线密集，流速大（如北太平洋的黑潮、北大 西洋的湾流等都以流速快、流量大而闻名）。 造成洋流西向强化的主要原因是科氏参量随纬度的变化
《海洋工程环境学》
第五章 海 流
船舶工程学院 马 山 副教授
§5.5大洋环Biblioteka 及中国近海环流本节内容：§5.5.1、大洋环流 §5.5.2、海气相互作用 §5.5.3、中国近海环流
§5.5. 1、大洋环流
概述：
海流处处存在，流经各海区的海流相互连接就形成大洋环流 形成因素：风应力和海水温度、盐度起着主要作用 ，还有地理 地形特征、地球的自转效应 。依此可分为风生环流和热盐环流。
3、现象： 通过对海气相互作用的研究，人们发现发生在海洋中的“厄尔尼 诺(EI Nino)”现象与发生在大气中的“南方涛动( Southern Oscillation)”密切 相关，且总是同时出现，反映出海洋大气系统的大尺度相互耦合作用，就 将两者合称为ENSO。
b西边界流 是指大洋西部沿着大陆坡自低纬向高纬流动的洋
流，包括湾流与黑潮，属于南北赤道洋流的延续。
作用：将低纬度的热量输送到高纬度
水文特征：是南北赤道洋流的延续而具有赤道洋流的水 文特征，是世界大洋中的最强海流。
湾流起源于大西洋北赤道洋流及越过赤道的南赤道洋流，是北大西 洋副热带环流系统中的强大西边界流，也称为墨西哥湾暖流。 流向东北，流速很大，表层最大可达250 cm/s，海面流动幅度约 100～150 km，是海洋中最强大海流之一。 具有高温、高盐、透明度大和水色高等水文特征。
§5.5.2、海气相互作用
1、概念：海洋与大气通过海气界面建立起相互联系，相互间不断进行着 热力和动力过程，发生能量和物质的交换，这种发生在海气间的复杂物 理过程就是海气相互作用。
2、相互影响过程 海水表面受到大气风应力的作用，给海洋提供了动量输送，使海洋产生海 流与海浪等运动。 海洋通过海气界面给大气提供热量和水汽，影响着大气运动和全球气候变 化。
向与流速呈现出明显的季节变化的洋流。 例如，在我国的南海，冬季在东北季风的作用下，
表层洋流自东北流向西南；夏季在西南季风的作用下， 表层洋流自西南流向东北
2、热盐环流 ：
海水的蒸发和降水， 大陆的径流， 海冰的结冰与融化等
推动海洋 环流的运动
海水温盐度 的分布变化
形成
海水密度 发生变化
产生密度梯度力 （形成海水斜压场）
黑潮来自北太平洋赤道洋流 保留有北赤道洋流透明度大、 水色高、高温、高盐的水文特征 。
黑潮的主支自台湾东侧与那 国岛之间的狭窄水道，进入我国 东海后继续沿东北方向流动。
黑潮的流速和流量具有季节 性的变化，一般是3月份最强， 11月份最弱。
c西风漂流 组成：西风漂流是与中纬度盛行西风带相对应的自西向东流 的海流，在北半球主要是北太平洋洋流和北大西洋洋流，南 半球的西风漂流环绕南极大陆连接形成南极绕流
密度梯度力成为环流运动的主要驱动力
中性浮标等得应用，对深层海水的流动逐渐有了认识与了解
描述大洋南北向热盐环流的简单模型。 运动特征：海水的密度决定着它的分布密度，不同密度的表 层海水沿等密度面下沉运动，直至达到平衡而停止下沉，组 成从底层、深层到次表层的大洋海水。
3、大洋中尺度涡
（1）观测发现：通过卫星遥感技 术和海洋声层析术，人们观测到各 大洋洋流中都存在一些巨大的水平 涡旋。其水平尺度约为几十到几百 公里(100-500 km)，时间尺度约为 几周到几个月(20-200天)，并以1-5 cm/s的速度在移动。
作用： A 使得大洋间的海水相通相连； B 使大洋各种水文要素、化学要素及热盐状况等能保持长期相对
稳定和连续变化； C 将热能从低纬度传向高纬度； D 在维持地球气候系统方面发挥着重要作用。
风生环流和热盐环流：
风生环流：由风在海面的长时间作用产生的环流。它影响的 是海洋的上表层，一般局限于海洋的混合层和温跃层上部。
上表层环流与大气环流： 两者之间很相似，洋流方 向同风向基本一致，存在 对应关系。
风生环流理论可用来解释 大洋上表层环流的形成机 理与特征。
上表层环流主要组成：
a赤道洋流系统 b西边界流
d东边界流
e南极绕极流
c西风漂流 f季风洋流系统
a赤道洋流系统 由南北赤道洋流、赤道逆流、赤道潜流组成。
南北赤道洋流是由东南信风和东北信风引起的风生海流，流动 较稳定，自东向西流经各大洋。 赤道洋流具有高温、高盐、透明度大的特征（100-300米）。 另外，在赤道流区的温跃层内存在一支较强的自西向东流动的 次表层流，横跨三大洋，其全年流速稳定，称为赤道潜流。