氣象學(xué)多媒體講義第十一章

1、第十一章海流第一節(jié)海流概述一、概念1、定義海流(Ocean Current海洋中大規(guī)模的海水以相對穩(wěn)定的速度所作的定向流動。流向海水流去的方向,與風(fēng)向的表示方法相差180 ,用8方位或以度為單位表示;流速單位用kn(節(jié),海里/小時或n mile/d(海里/日表示。2、強(qiáng)度的表示方法主軸海流流動方向上流速最大點(diǎn)的連線。流幅垂直于主軸的海流的水平寬度和上下厚度。用來表示海流的規(guī)模。海流的強(qiáng)弱常用平均流速或平均流量表示,平均流速大或平均流量大,則海流強(qiáng);反之則弱。二、海流的分類1、按成因分類可分為風(fēng)海流、地轉(zhuǎn)流、補(bǔ)償流、潮流等1地轉(zhuǎn)流(Geostrophic Current 當(dāng)海水等壓面發(fā)生傾斜,海

2、水受到的水平壓強(qiáng)梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力平衡時出現(xiàn)的穩(wěn)定流動,其流動形式類似于大氣運(yùn)動中的地轉(zhuǎn)風(fēng)。a 傾斜流(Slope Current由不均勻的外壓場作用引起海水等壓面傾斜而產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)流。流速大小與等壓面的傾斜程度有關(guān),傾斜度越大,流速就越大;流向與等壓面的傾斜方向有關(guān),在北半球,觀測者若背流而立,則右邊等壓面高,左邊等壓面低,南半球正好相反;并且,流向和流速不隨深度改變。b 密度流(Density Current,又稱梯度流單純由于海水密度分布不均勻引起等壓面傾斜而產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)流。密度流隨深度增加而減弱。在北半球若觀測者背流而立,則右邊等壓面高,海水密度小(水溫高,左邊等壓面低,海水密度大(水

3、溫低;南半球正好相反。2補(bǔ)償流(Compensation Current由于某處的海水流失,其它地方的海水流過來補(bǔ)償形成的海流。補(bǔ)償流有水平方向的,也有垂直方向的。垂直方向的補(bǔ)償流又可分為上升流(即涌升流和下降流。出現(xiàn)上升流的海區(qū),上升流使表層海溫降低。3潮流(Tidal Current由天體引潮力引起的海水周期性的水平運(yùn)動。在大洋中,潮流的量值極小,主要考慮風(fēng)海流和地轉(zhuǎn)流,在近海,尤其是島嶼、海灣和海峽地區(qū),潮流則比較顯著。因此在實踐中,有時把海岸帶的海流只分為潮流(周期性的海流和余流(非周期性的海流。2、按溫度屬性分類暖流(Warm Current海流的水溫高于它所經(jīng)海域的水溫;寒流或冷流

4、(Cold Current海流的水溫低于它所經(jīng)海域的水溫;中性流(Neutral Current海流的水溫與它所經(jīng)海域的水溫相差不大。另外,根據(jù)流向與海岸的相對關(guān)系,可將海流分為沿岸流、向岸流和離岸流。三、風(fēng)海流(Wind-driven/generated Current1、成因風(fēng)海流是在海面風(fēng)的作用下形成的海水流動。當(dāng)風(fēng)的切應(yīng)力、海水摩擦力和地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時,就形成了穩(wěn)定的海流。是海洋中最常見也是最主要的海流,其強(qiáng)度通常比其它海流強(qiáng)得多。通常情況下提到的風(fēng)海流指漂流(Drift由大范圍盛行風(fēng)長期吹刮所引起的,流向、流速常年比較穩(wěn)定,因此又稱為定海流或定常流。2、特點(diǎn)在無限深海中,由于地轉(zhuǎn)

5、偏向力的作用,表層流向在北半球偏于風(fēng)去向之右45,在南半球偏于風(fēng)去向之左45;表層流速最大,與海面風(fēng)速成正比。隨海水深度的增加,北半球風(fēng)海流的流向逐漸向右偏轉(zhuǎn),南半球逐漸向左偏轉(zhuǎn);流速逐漸減小;到摩擦深度時,流向與表層流向相反,流速僅為表層流速的4.3%左右。觀測和理論計算表明,大洋中的摩擦深度約為200300米,因此風(fēng)海流屬于表層流。四、海底地形對海流的影響當(dāng)海流流經(jīng)水下隆起的地形(海脊等時,在上爬過程中,流速增大,流向發(fā)生順時針(北半球,南半球逆時針方向偏轉(zhuǎn);在下坡過程中,流速減小,流向發(fā)生逆時針(北半球,南半球順時針方向偏轉(zhuǎn)。當(dāng)海流流經(jīng)水下凹地時,流速減小,流向發(fā)生逆時針(北半球,南半球

6、順時針方向偏轉(zhuǎn);越過水下凹地后,流速增大,流向發(fā)生順時針(北半球,南半球逆時針方向偏轉(zhuǎn)。第二節(jié)世界大洋表層環(huán)流模式一、信風(fēng)流(Trade Wind Drift在穩(wěn)定的東北信風(fēng)作用下,形成了北赤道流,在東南信風(fēng)作用下,形成了南赤道流。它們均自東向西流動,橫貫大洋,屬于中性流。南、北赤道流并不完全對稱分布在赤道兩側(cè),夏季偏北,冬季偏南,除南印度洋的南赤道流位于10S與南回歸線之間外,其它洋面總體上稍偏向北半球。二、赤道逆流(Equatorial Counter-current南、北赤道流到達(dá)大洋西岸時,受大陸的阻擋分支而成,自西向東流動,是中性流。位置與赤道無風(fēng)帶一致,偏于赤道以北,約在3N5N到

7、10N12N之間。三、西邊界流南、北赤道流流到大洋西岸后分支,主體轉(zhuǎn)向高緯沿著大陸邊緣流動,成為西邊界流。西邊界流流速大、水溫高,是較強(qiáng)的暖流,世界上所有強(qiáng)大的暖流都集中在大洋的西邊界上,如黑潮、灣流等。西邊界流將大量的熱量和水汽向高緯度輸送,對中高緯海區(qū)的海況和氣候產(chǎn)生巨大影響。四、西風(fēng)漂流(West Wind Drift西邊界流進(jìn)入盛行西風(fēng)帶后便形成了基本上自西向東流動的西風(fēng)漂流。在南半球,因無大陸阻隔,三大洋西風(fēng)漂流彼此溝通,形成一個圍繞南極自西向東流動的連續(xù)水環(huán)。北大西洋西風(fēng)漂流具有暖流特性,且可一直保持到橫越大洋;北太平洋西風(fēng)漂流是中性流;南半球的西風(fēng)漂流則具有寒流特性。五、東邊界流

8、西風(fēng)漂流流至大洋東岸分支,一支主流沿著大陸的西海岸流向低緯,成為大洋的東邊界流。東邊界流流動緩慢,流幅寬廣,是寒流。東、西邊界流、赤道流和西風(fēng)漂流,構(gòu)成了大約在緯度40以內(nèi)的大的暖水環(huán)流圈,北半球順時針旋轉(zhuǎn),南半球逆時針旋轉(zhuǎn)。六、高緯冷水環(huán)流圈在北半球,西風(fēng)漂流到達(dá)大洋東岸向高緯的分支是暖流,進(jìn)入極地東風(fēng)帶后,在風(fēng)系和岸形的影響下,先向西然后在大洋西部折向南行,具有寒流性質(zhì)。它大約在40N 附近與西風(fēng)漂流匯合,于是在高緯構(gòu)成一個反時針方向的小的冷水環(huán)流圈。七、南極海流在南半球,三大洋西風(fēng)漂流彼此連通成為南極繞極環(huán)流,而沒有出現(xiàn)高緯的冷水環(huán)流圈。僅在南極大陸周圍出現(xiàn)受極地東風(fēng)影響而產(chǎn)生的自東向西

9、的南極海流,這種海流常被南極岸形和其它因素影響而發(fā)生的地方性海流所切斷。總結(jié):海流系統(tǒng)的形成是盛行風(fēng)帶、地轉(zhuǎn)偏向力、海陸岸形分布等多種因子共同作用的結(jié)果。第三節(jié)世界大洋主要表層海流系統(tǒng)一、太平洋的海流系統(tǒng)北太平洋的暖水環(huán)流圈:北赤道流(中性、黑潮(Kuroshio,強(qiáng)暖流、北太平洋海流(中性流、加利福尼亞海流(寒流。北太平洋的冷水環(huán)流圈:北太平洋海流(中性、阿拉斯加海流(暖流、阿留申海流(暖流、親潮(Oyashio、寒流。南太平洋的暖水環(huán)流圈:南赤道流(中性、東澳海流(暖流、西風(fēng)漂流(寒流、秘魯海流(世界大洋中行程最長的一股寒流。二、大西洋的海流系統(tǒng)北大西洋的暖水環(huán)流圈:北赤道流(安的列斯海流

10、、圭亞那海流,中性、墨西哥灣流(Gulf Stream,最強(qiáng)暖流、北大西洋海流(暖流、加那利海流(寒流。北大西洋的冷水環(huán)流圈:北大西洋海流(暖流、挪威海流(暖流、愛爾明格海流(暖流、東格陵蘭海流(寒流、西格陵蘭海流(暖流、拉布拉多海流(寒流,將大量的冰山和浮冰沿北美東岸向南帶往紐芬蘭島附近。南大西洋的暖水環(huán)流圈:南赤道流(中性、巴西海流(暖流、福克蘭海流(寒流,夾帶冰山、西風(fēng)漂流(寒流、本格拉海流(寒流。三、印度洋的海流系統(tǒng)北印度洋的海流主要受季風(fēng)影響,稱為季風(fēng)流:冬季,吹東北季風(fēng),表層流向向西或西南方向,稱為東北季風(fēng)流,與向東流去的赤道逆流構(gòu)成了逆時針方向的環(huán)流系統(tǒng)(左旋流。夏季,盛行西南季

11、風(fēng),流向向東或東北方向,稱為西南季風(fēng)流,與南赤道流構(gòu)成順時針方向的環(huán)流系統(tǒng)(右旋流。注意:夏季在索馬里沿岸有一支流向東北的索馬里海流,流速較大,一般都在4kn 以上,最大可達(dá)7kn;赤道逆流消失,整個北印度洋直到5 S,表層海流均為東流。南印度洋的暖水環(huán)流圈:南赤道流(中性、馬達(dá)加斯加海流(暖流、莫桑比克海流(暖流、厄加勒斯海流(暖流、西風(fēng)漂流(寒流、西澳海流(寒流。四、紅海和亞丁灣的海流系統(tǒng)紅海和亞丁灣的海流屬季風(fēng)流。東北季風(fēng)期間,亞丁灣是西向海流,通過曼得海峽進(jìn)入紅海。西南季風(fēng)期間,紅海海流經(jīng)曼得海峽流入亞丁灣,亞丁灣為東向海流。五、地中海和黑海的海流系統(tǒng)地中海的海流總體上為逆時針方向環(huán)流,非洲沿海是東流,歐亞沿海為西流。黑海的海流總體上也是逆時針方向流動。第四節(jié)中國近海的海流系統(tǒng)一、渤海、黃海和東海的海流系統(tǒng)渤海、黃海和東海統(tǒng)稱東中國海。東中國海的海流系統(tǒng)由外海流和沿岸流兩支流系組成。1、外海流系外海流系由黑潮主干及其分支(臺灣暖流、對馬暖流和黃海暖流組成。黑潮高溫、高鹽,冬弱夏強(qiáng)。2、沿岸流系我國沿岸的江河入海,把沿岸海水沖淡,這些被沖淡的海水沿岸邊流