海浪、海流和海冰.ppt

1、第四章 海洋學基礎,波浪、海流、海冰、水溫、鹽度,復習題,21 下列正確的說法是 A 氣導公司的推薦航線是咨詢性質和顧問性質的 B 采用氣象導航可以減輕船長的工作和責任 C AB都對 D AB都錯 22 申請使用氣導航線有意義的航區(qū)是 A 沿岸航行或狹水道航行 B 低緯度海域航行 C 橫跨中高緯大洋航行 D ABC都對 23 一般來說，影響船舶運動速度最主要的海洋氣象要素是 A 風 B 海浪 C 海流 D 海霧 24 申請氣導的船舶 A 要有霧航的準備和高緯度冰區(qū)航行的準備 B 應裝備GPS、衛(wèi)通設備和氣象傳真接收機 C AB都對 D AB都錯 25 下列說法正確的是 A 船長必須不折不扣地執(zhí)

2、行氣導公司推薦的航線 B 若船舶在氣導公司的推薦航線上出現(xiàn)失誤，則該機構將承擔法律責任 C 船長有權決定是否采納氣導公司的推薦航線或中途脫離推薦航線 D 氣導航線避免大風浪航行、霧航或冰區(qū)航行。,第一節(jié) 海浪,一、波浪要素 周期、波長、波速、波高 二、水質點的運動與波形傳播的關系 三、海洋波浪的分類 重力波：風浪和涌浪 深水波、淺水波,四、風浪、涌浪和近岸浪 1.風浪的成因與特征 風力 2.風區(qū)和風時,3.風浪的充分成長 4.淺水中風浪的成長,5.涌浪 1）涌浪的成因和特征 2）涌浪的傳播特征,6.近岸浪 1）波向折射和繞射； 2）波長變小，波高增大； 3）岬角處浪高，海灣內(nèi)浪小 4）波浪卷倒

3、和破碎,7.流波效應 8.有效波高 9.浪級,五、深水波和淺水波 1.淺水波的波速 2.深水波的波速,六、群波和駐波 1.群波 2.駐波,七、海嘯、內(nèi)波、潮波和風暴潮 1.海嘯 2.風暴潮 3.內(nèi)波 死水 共振 3.潮汐波,八、波浪傳真圖和波浪簡易預報方法 1.大洋波浪分析圖,2.大洋波浪預報圖,3.波浪的簡易預報方法 1）經(jīng)驗公式 2）圖解法,九、世界海洋的風浪概況 1.太平洋上的風、浪 2.大西洋上的風、浪 3.印度洋上的風、浪 4.我國近海風浪概況,第二節(jié) 海流,一、海流的分類和表示方法 1.海流的分類 1）風海流、地轉流、補償流 2）暖流、冷流 3）海岸帶：潮流、余流 2.海流的表示方

4、法,二、風海流 1.風海流的成因 1）漂流 2）風生流,2.表層風海流的大小和方向 1）流速 2）流向 3.Ekman流 ?？爽斅菥€,三、地轉流及其他類型海流 1.傾斜流 北半球 觀測者背流而立，則右邊 等壓面高，左邊等壓面低。,2.密度流 北半球 觀測者背流而立，則流的 右側等壓面高，密度小 （溫度高），流的左側 等壓面低，密度大（溫度低）,3.補償流和潮流 海面上任何地方的實際海流應為該地的定海流、風生流和潮流 4.冷流、暖流和中性流,四、海底地形對海流的影響 北半球 當海流流經(jīng)水下高地或山脈時，在上爬過程中，水深變淺，流速增大，因柯氏力增大，將發(fā)生順時針方向偏轉；流過海脊之后在下坡過程中

5、則相反，流速減少，流向逆時針方向偏轉。當海流經(jīng)過水下凹地時，流速變慢，流向發(fā)生逆轉；越過凹地后流速又增大，流向發(fā)生順轉。,復習題,1.下列正確的說法是 A 在通常情況下，海浪是影響船速的首要因素 B 對于特定的船舶，其實際航速主要受制于浪高和周期 C AB都對 D AB都錯 2. 下列正確的說法是 A“無風不起浪”是指風浪 B“無風三尺浪”是指涌浪 C AB都對 D AB都錯 3.在同一海域 A 風浪向、涌浪向與海面風向之間均可成任意角度 B 風浪向、涌浪向恒與當時的海面風向相同 C AB都對 D AB都錯 4.下列正確的說法是 A 深水波的波速與波長和周期有關，而與水深無關 B 淺水波的波速

6、與波長和周期無關，只取決于水深 C AB都對 D AB都錯 5. 深水波波面上每個水質點在自己的平衡位置附近完成了一次圓周運動時， A 整個波形就向前傳播了一個波長的距離 B 相鄰水質點落后的相角越大，波長越短 C AB都對 D AB都錯,6. 實際海浪的波面形狀很接近群波 A 深水波的群速和波速相等 B 淺水波的群速等于波速的1/2 C AB都對 D AB都錯 7.下列正確的說法是 A 駐波是兩列波向與振幅相同，波長和周期稍有差別的正弦波相互疊加 B 群波是兩列振幅、波長和周期相同，波向相反的正弦波相互疊加 C AB都對 D AB都錯 8.風浪成長三要素是指 A 風速、風區(qū)、風時 B 水深、

7、風區(qū)、風時 C AB都對 D AB都錯 9.下列正確的說法是 A 當風很小或風浪處于初始成長階段是，淺水與深水中風浪的尺寸沒有差異 B 隨著風浪的不斷增大，淺水區(qū)中的風浪尺寸比深水中的校，差異逐漸變大 C AB都對 D AB都錯 10. 涌浪在傳播過程中 A 波高逐漸增大 B 周期和波長減小 C AB都對 D AB都錯,11. 當波浪由深水區(qū)傳至淺水或近岸區(qū)域， A 波長增大 B 波高減小 C AB都對 D AB都錯 12.流波效應顯示，如果流向與浪向成一定夾角，則波浪通過海流后 A 波高、波長發(fā)上變化 B 波向發(fā)上改變 C AB都對 D AB都錯 13. 冬季北太平洋日本關東東部黑潮流域，有

8、時出現(xiàn)比預料高23倍的異常大浪，有魔鬼海域之稱，其原因是 A 這一海域的水-氣溫差可達510以上，再加上流波效應 B 這一海域常有氣旋爆發(fā)性發(fā)展 C AB都對 D AB都錯 14 風暴潮是指臺風等強風暴引起的海面異常升高現(xiàn)象， A 當強風吹響V型海灣，海面升高會明顯加劇 B 如果適逢天文大潮，則可能有所緩解 C AB都對 D AB都錯 15 海嘯在外海的主要特征是 A 波長很長，波速很大，波高很高 B 波長很長，波速很大，波高不明顯 C 波長很短，波速很大，波高不明顯 D 波長很短，波速較慢，波高很高,16下列正確的說法是 A 在海洋內(nèi)部密度相差較大的水層界面上產(chǎn)生的波動稱為內(nèi)波 B 內(nèi)波的振

9、幅常達幾十米，甚至上百米 C AB都對 D AB都錯 17 JMH西北太平洋海浪分析圖的圖名標題為 A ASAS B FUAS C AWPN D FWPN 18 波浪分析圖上等波高線是 A 風浪高 B 涌浪高 C 有效波高H1/3 D 風浪與涌浪的合成波高 19.下列正確的說法是 A 地轉流是風對海面的切應力、地轉偏向力、黏滯摩擦力達到平衡時形成的穩(wěn)定海流 B 地轉流是海水的水平壓力梯度與地轉偏向力平衡時形成的穩(wěn)定流動 C AB都對 D AB都錯 20 下列正確的是說法是 A 潮流是潮波運動中，水質點沿垂直方向的周期流動 B 潮流的類型有半日潮、全日潮和混合潮三種類型 C AB都對 D AB都

10、錯,五、世界大洋表層海流模式 1.信風流 2.赤道逆流 3.西邊界流 4.西風漂流 5.東邊界流 6.高緯冷水環(huán)流和南極海流,六、世界海洋表層海流系統(tǒng) 1.太平洋的海流系統(tǒng) 2.大西洋的海流系統(tǒng) 3.印度洋的海流系統(tǒng) 4.紅海和亞丁灣 5.地中海和黑海,6.中國近海及鄰近海區(qū)的海流系統(tǒng) 1）渤海、黃海和東海的海流 外海流系 沿岸流系,2）南海的海流,七、海流傳真圖 1.海流實況圖 2.海流預報圖,第三節(jié) 海冰,一、海冰的形成和分類 1.海水的結冰過程； 2.海冰的分類和特征 海冰發(fā)展階段： 初生冰、尼羅冰、餅狀冰、 初期冰、一年冰、老年冰 固定冰、流冰 3.冰山 4.船體結冰,二、海冰的漂移規(guī)

11、律與海冰臨近的征兆 1.海冰的漂移規(guī)律 無風與流一致； 有風，北半球風去向之右28速度為風速的1/50。 2.船舶臨近冰區(qū)的征兆 降溫 小塊浮冰 霧 反光 風浪減弱 碎裂聲 回聲 海市蜃樓,三、世界海洋冰況 1.北太平洋 2.北大西洋 3.南大洋,四、冰況傳真圖 1.冰況圖 2.海冰預報圖,第四節(jié) 海水溫度,海水溫度是反映海水熱狀況的一個物理量。世界海洋的水溫變化一般在-230之間，其中年平均水溫超過20的區(qū)域占整個海洋面積的一半以上。 海水溫度日變化很小，變化水深范圍從030米處，而年變化可到達水深350米左右處。在水深350米左右處，有一恒溫層。但隨深度增加，水溫逐漸下降（每深1000米，

12、約下降12），在水深30004000米處，溫度達到2-1。,1.海洋鋒ocean front，特性明顯不同的兩種或幾種水體之間的狹窄過渡帶。它們可用溫度、鹽度、密度、速度、顏色、葉綠素等要素的水平梯度，或它們的更高階微商來描述；即一個鋒帶的位置可以用一個或幾個上述要素的特征量的強度來確定它。,海洋鋒的規(guī)模小至幾分之一米，大至 104公里，存在于海洋的表層、中層和近底層，一般可分為以下6類： 行星尺度鋒。通常與大洋表層埃克曼輸送（見?？寺鳎┑妮椇蠀^(qū)有關，它們與全球氣候帶的劃分和大氣環(huán)流有密切的關系。如大西洋中的亞熱帶輻合鋒、南極鋒和南極輻合鋒，太平洋中的赤道無風帶鹽度鋒、亞熱帶鋒和亞北極鋒，

13、都屬于這種類型。此外，有證據(jù)表明，南極鋒的分布與南大洋的海底地形有一定的聯(lián)系。 強西邊界流的邊緣鋒。由于熱帶的高溫高鹽水向高緯度侵入而形成一個斜壓性很強的鋒面（如黑潮、灣流），隨著流軸的彎曲及其季節(jié)變化，經(jīng)常導致鋒面層次的變化和位置的南北擺動。 陸架坡折鋒。位于大陸架沿岸水和高密度的陸坡水之間的過渡帶，這種鋒的延伸方向與陸架邊緣平行。在中大西洋灣內(nèi)和新斯科舍近海發(fā)現(xiàn)過此類鋒。, 上升流鋒。基本上屬于傾斜的密度躍層，并出現(xiàn)于海面的現(xiàn)象，通常在沿岸上升流區(qū)形成。它們是由于沿岸風應力有關的表層?？寺x岸輸送的結果。在美國、秘魯、西北非的西海岸等海區(qū)，存在這種類型的海洋鋒。 羽狀鋒。出現(xiàn)于江河徑流，如

14、亞馬孫河、哥倫比亞河、哈德孫河、長江、黃河等流入沿岸水域的邊界處。鋒生的驅動機制是較輕的水在海面堆積并產(chǎn)生傾斜的界面從而產(chǎn)生壓強梯度，和被分隔的羽狀的下伏周圍水體，在反方向上發(fā)生界面傾斜所產(chǎn)生的水平壓強梯度共同引起的，只有這兩種水體的輻合，才使這種鋒能夠持久存在。 淺海鋒。出現(xiàn)于淺海、河口、島嶼周圍、海角和淺灘處，常位于風潮混合的近岸淺水域與層化而較深的外海水域的交界處，或者與岬角、海灘附近的潮流有關。岬角附近鋒面時間尺度小，可以在一個潮汐周期內(nèi)完成其發(fā)生和消失的全過程，其長度尺度一般也不超過一個潮程。,2.溫躍層（Thermocline）是位于海面以下100200 米左右的、溫度和密度有巨大

15、變化的薄薄一層，是上層的薄暖水層與下層的厚冷水層間出現(xiàn)水溫急劇下降的層。 溫躍層的內(nèi)部結構 在北赤道流與赤道逆流的邊界附近，躍層在赤道海域內(nèi)不僅最淺，且層內(nèi)水溫垂直梯度也最大。在赤道附近的赤道潛流中，可把躍層分為兩部分：在赤道上，上部躍層為峰，下部躍層為谷，中間（潛流的中心）是水溫較為均勻的水層。躍層內(nèi)的水溫梯度，從赤道逆流往北（或從日本以南往東）有變小的趨勢，但在黑潮流域內(nèi)則再度增大。在赤道海域以外，一般在海面附近出現(xiàn)另一類溫躍層，它直接反映著海面的熱收支情況：夏季旺盛，冬季消失，故稱為季節(jié)性溫躍層。如在北海道東南方的親潮海域，在冬季對流期，會形成0左右的深厚上混合層，但在春、夏季，海面所吸

16、收的熱量積蓄于表層，并使海面附近的水溫顯著上升。加之由融冰形成的低鹽水使表層的垂直穩(wěn)定度進一步增大，因而妨礙了熱量向下層擴散，導致季節(jié)性躍層特別發(fā)達。,3、厄爾尼諾和拉尼娜,第四節(jié) 海水鹽度,1.鹽度的概念 每千克海水中在碳酸鹽轉化為氧化物、溴和碘被等當量的氯置換、有機物全部被氧化后，所含固體物質的總克數(shù)。 2.影響鹽度大小的因素 與沿岸徑流量、降水及海面蒸發(fā)密切相關,3.海洋表面鹽度的分布和變化 地球上鹽度最高的海域：紅海，鹽度在3.6 3.8%之間；鹽度最低的海域：波羅的海，鹽度只有7 8。 南北緯3040度為全球最高，赤道較低。因為中緯度地區(qū)蒸發(fā)量大于降水量，而赤道地區(qū)，雖然受赤道低壓影

17、響，氣溫較高，但降水量大，所以鹽度低。 極地地區(qū)全年封凍，水分不易蒸發(fā)，也沒有多少降水，所以鹽度也高。,4.鹽度的測量 1902年ICES提出的定義為：“每一千克的水內(nèi)，將溴和碘化物計算為氯化物，將碳酸鹽計算為氧化物，將所有有機化合物計算為完全氧化的狀態(tài)，溶解物質的克數(shù)?！庇捎邴}度和氯度（海洋內(nèi)的氯的含量，約為55.3%）相關，加上氯度很易測得，因此有了一條經(jīng)驗公式：S = 0.03 + 1.805Cl。其中氯度的定義為“令海水樣本中所有鹵素沈淀的所需銀的質量”。聯(lián)合國教科文組織和其他國際團體設立的專家小組JPOTS，在1966年提出此式應是S = 1.80655 Cl，同時又推薦海洋學家提出

18、使用海水的導電性來定義鹽度。1978年JPOTS提出實用鹽度（Practical Salinity Scale）為現(xiàn)時最廣泛采用的專業(yè)定義：,S = 0.0080 - 0.1692 Rt0.5 + 25.3851 Rt + 14.0941 Rt1.5 - 7.0261 Rt2 + 2.7081 Rt2.5 + S S = (t - 15) / (1 + 0.0162(t - 15) + 0.005 - 0.0056 Rt0.5 - 0.0066 Rt- 0.0375 Rt1.5 + 0.636 Rt2 - 0.0144 Rt2.5 t是攝氏度 C (S, t, 0)表示海水在t度和標準大氣壓力

19、下的導電性 C (KCl, t, 0)表示32.4356克的KCl溶于1千克的水的溶液，在t度和標準大氣壓力下的導電性 此公式的準確度為 0.003。,實驗課：水深、透明度、水色的測量,記錄實驗項目、時間、地點、實驗原理和內(nèi)容、實驗結果、簽名。每個小組一式六份 透明度的觀測 透明度：透明度盤鉛直沉入海水中的最大可見深度。 海水透明度必須用透明度盤進行觀測。透明度盤為直徑30cm，底部系有重錘，上部系有繩索的木質或金屬質白色圓盤。繩索上有米為單位的長度標記。繩索長度應根據(jù)觀測海區(qū)透明度的大小確定。 觀測應在主甲板的北陽光處進行。觀測時將透明度盤鉛直放入水中，沉到剛好看不見的深度，在慢慢提升到白色圓盤隱約可見時的讀取繩索在水面的標記數(shù)值，即為該次觀測的透明度值。 水色的觀測 觀測時，在船舷的背光一側，將透明度盤沉放在等于海水透明度一