第二章 海洋学基本知识 §1 海洋概况
) A7 @ ]* q% P7 A7 P" K§2 海流
* ~% a e! X% b§3 海浪" H: N/ s: K' R- I+ {. [& i& W
§4 海温和海冰
. M4 X5 u8 f+ b! ^ o 第一节、海洋概况
0 N0 S/ t0 _- v! E" B& `( T' W$ Pn一、地表海陆分布0 {* A9 F* y9 C& J. ~1 h
n地球表面总面积约5.1×10 8 km 2 ,分属于陆地和海洋。 陆地面积为1.49×10 8 km 2 ，占29.2%；海洋面积为 3.61×10 8 km 2 ，占70.8%.2 C3 N( I. M2 o
n二、海洋的划分, X& P( P6 A* @* X
n根据海洋要素特点及形态特征，分为主要部分和附属 部分
( n2 i+ \' n5 r, D8 C% Cn主要部分为洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋/ h N% G! o8 W& f
n附属部分分为：海、海湾和海峡
4 Z! B s# E% O0 l& b; U' l**中国近海，依传统分为：渤海、黄海、东海和南海四 个海区
2 E1 l5 G0 {5 n9 B ? 各大洋的基本形态数据( X1 m6 G T0 j& l" W' v/ |3 S
大洋名称
' I; g* B1 P; _面 积 （万平方公里） 体 积 （万立方公里） 平均深度 （米） 最大深度 （米） 太平洋
# t" o5 @% H5 |8 T) v, M% c$ ] S17868.4 70710 3957 11034 大西洋; |% z7 i! |) |/ N" Z1 U4 I
9165.5 32970 3597 9218 印度洋
7 o$ D( b% Z; r3 D7 S# t5 ?% Y7617.4 28260 3711 9074 北冰洋 1478.8 1670 1131
% T. m2 @ b8 y7 B, H5 r" N5449 合 计 36130.1 133610
( N7 C7 M- G; `8 g; Y3698 11034! L3 r% @: [9 @6 j8 L3 D# a& Y
n洋 (Ocean)：面积广，约占海洋总面积的89%，洋的深度 大、水色高、透明度大，水文要素相对比较稳定，季节变 化小，有独自的潮波和强大的洋流系统。
2 R( N5 `! L$ ?4 A2 _8 ^' G/ an海 (Sea):大洋靠近大陆边缘部分，海的面积只占海洋总面 积的11%，一般深度浅，水色低（浑浊），透明度小，季* \, T9 a, a. R
节变化显著。没有独立的海流系统和潮波系统，多数受大 洋影响。* i' z! r. u# R- n5 X, |
n海湾 (Gulf、Bay): 洋或海的一部分延伸入大陆，其深度和 宽度逐渐减小的水域称为湾。湾内潮差大。% M% Q3 {' x; J
n海峡 (Strait、Channel): 海洋中相邻海区之间宽度较窄的 水道称为海峡。海峡的特点是流急、速大、多涡旋。
+ M' {4 d1 Z3 g 我国近海概况. w9 w v8 o7 G
n我国东南海岸面临四海。渤海：为我国的内陆海，自老 铁山经庙岛与蓬莱角联线，分割黄海，面积约9万7千平* L$ `, O s- w) B; b
方公里，平均水深18米。黄海：北起鸭绿江口，南从长
Q8 v$ k l3 H: f; [# B) J6 w江口北岸至济州岛与东海分开，面积42万平方公里，平
" x. h/ o4 v6 P, q9 c- I: f, f- P均水深44米。东海：南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔5 g9 l% C$ I4 z' D) G
南海，面积75万平方公里，平均水深349米。南海：南2 ~' V4 {4 ^' R+ C
靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积350
* _6 z) C9 u; K9 p$ S: K$ O8 c多万平方公里，平均深度1000米以上。我国拥有300万* W) Y9 `$ ]# Y) x7 S q
平方公里的海洋国土和1.9万公里的海岸线。; k% O- ~1 g+ x$ P5 _0 C" M
我国海域的基本形态数据5 T6 N$ T; c0 ~4 `) T3 W9 ~
海的名称 面积, P0 o; | w- o C. C
（万平方公里） 平均深度
. ~% p# l d$ R（米）8 [2 J& C$ F6 \+ C$ |1 c
最大深度
. c( `7 C! \, ~; E# J9 ]（米）
$ H# Y% m8 Q0 B9 I4 u( F渤海 7.7 18 83 黄海 38.03 44 140 东海 77 370 2179 南海 350 1212 5377 合 计 472.73 F$ L+ i2 c- S0 v/ X/ t
第二节 海 流
: b2 I; K8 T9 V海流:海水因受气象因素和热效应作用而沿着一定途 径的、具有相对稳定速度和方向的流动。是较大尺 度范围内的海水沿水平方向的非周期性流动。它是 海水运动的形式之一。
& W4 e# c# r2 |7 x流向: 海流的方向是指去向，常用8个方位或以度 为单位表示。例如，由西向东的流，流向为90 0 ，称 为东流。海流的主轴是指海流流动方向上流速最大 点的连线。海流的规模常用流幅来表示，流幅是指 垂于主轴的水平宽度和上下厚度。海流的强弱常用 平均流速或平均流量表示。
- q" s& D; @" @- J流速: 流速的单位常用Kn（节）和n mile/d（海里 /日）表示。2 m4 R6 {# b4 K8 n
按海流的成因分类! ]! c( p) @3 ^
n风海流：包括风生流和漂流，是由风对海水的牵引作用而产 生的海流。风生流是短暂风力引起的暂时性的海流，其流速 和流向随风向、风速而变化。漂流是由信风或盛行风的长期 作用而引起的海流，流向和流速比较稳定，又叫定海流。
( u0 _# c/ [% K$ @- In梯度流(地转流)：由于等压面倾斜于等势面，海水在水平压 强梯度力与地转偏向力相互平衡作用下而产生的海流。分： 密度流和倾斜流
1 n- K8 c4 ?' I3 G" x# h9 Jn补偿流：由于海水的连续性，一处海水流失，它处海水将流 来补充，形成补偿流。: d1 N2 U) I1 y7 A
n潮流：由于天体引潮力引起的海水周期性水平运动。
$ T8 g0 K3 G1 m9 an实际上由单一原因产生的海流极少，往往是几个因子共同作 用的结果，但有主次，近海以潮流为主，外海多风海流和梯 度流。
1 C3 q# _9 K- Q* a" f# ? 按海流的物理属性(温度)分类
2 {1 F3 D( w" A' a5 ]& t" vn暖流(Warm Current)：温度比它所经过海区的水温高的海流称暖流。一般从 低纬向高纬流动的海流为暖流。
4 C+ |5 @$ f7 r+ X) Vn冷流(Cold Current)：温度比它所经过海区的水温低的海流称冷流。一般从 高纬向低纬流动的海流为冷流。' K% z1 j% Q: v1 m3 k' g
n中性流(Neutral Current)：流动水的温度与它所经过海区的水温相差不大 称中性流，一般东西向的流。
! X. H: [! K6 Q4 [2 @. U7 F: g3 yn暖流和冷流是一相对概念，要比较必须是相对同一海区而言，两者区别有：温度 盐度 水色 透明度 含氧量 营养盐 生产力 暖流 高 高 高 大 低 少 低6 j9 U( ?! D. ?) @9 J2 C
寒流 低 低 低 小 高 多 高
9 I5 t2 d( ]$ j! D" p7 L 风海流(Wind Current)9 Z/ u& f4 u9 Q' f
n风海流主要是由风对海面的切应力、地转偏向力、粘滞 摩擦力达到平衡时形成的稳定表层风海流。
5 w6 E' z7 ~( w6 m% T% o" On风海流是海洋上最主要的海流，其强度较强。通常将大 范围盛行风所引起的流向、流速常年都比较稳定的风海 流称为定海流，或漂流。而将某一短期天气过程或阵风 形成的海流称为风生流。! S) d: z5 H+ R# M* ^
n在大洋中，海底对运动没有影响。称无限深海风海流 （又称埃克曼漂流。简称漂流）
, I% {; r$ j$ M7 e5 ?n在近海水域中，海底对运动产生一定影响。称有限深海 （或浅海）风海流。
) ]% B6 n6 e6 i+ b% \% X8 D 表层风海流的方向和大小 对无限深海风海流而言：
' q+ z, w: [2 Z0 V% _4 @* 表层风海流流向：在北半球偏于风去向之右约
$ X, @6 b3 f# Y* V, x$ @45°，在南半球则偏于风去向之左约45°。
, Z5 J6 L' u" z; ^5 UV 07 ]. M" Y# a3 L
=0.0247w/(sinφ) 1/2 表层以下风海流流向：随深度增加在表层流向基- G: Z% f1 W8 K3 U7 v) }
础上继续向右偏转（北半球），流速随深度增
. M7 T5 p/ ?! g- ]加按指数规律减小；V z = V 0 e -az 。（见图）南0 q' n0 A9 o0 V) X ~, ~. u7 r
半球流向向左偏转
5 L* d2 n# t) }* d6 b1 Z3 [- O$ i在水深z= π /a 处，流向与表面流向完全相反，9 f, [; T$ {7 I# \! Z2 G5 y, q
流速V D =0.05 V 0/ `* O* P0 S9 R; Y8 A& k/ ?8 U+ ^
**此深度（D= π /a ）称为风海流摩擦深度。实4 c/ k/ O+ F# C8 a, |* U0 o( B
践中，将D称为风海流存在或影响的最大水深。
* V# \ {$ B) _/ q/ A+ n/ L: c! i经验公式：D=7.6w/(sinφ)
) C* G' ^# f) b% S$ q. S1/2 对浅海风海流而言：表面流向与风去向的交角比
, Q+ w7 I' _0 }; g' X无限深海的小（即小于45° ），流向随深度的+ K* \$ x+ o2 P$ ^) b8 m" l! s
变化也比较缓慢，当海区水深z ￡0.1D时，表 面流向几乎与风去向一致
8 B8 q% r3 h) m! W 地转流. }( z( I4 b. i' Y
n 倾斜流与密度流的相同点：都是由于海面倾斜后，在海水水 平压强梯度力与地转偏向力相互平衡作用下而产生的海流 n 倾斜流与密度流的不同点：
4 D2 Z; W& C6 ` Un 倾斜流(Slope Current)：海面倾斜是由于不均匀的外压场作 用造成的。若不考虑底摩擦作用影响，倾斜流的大小和方向 ，从海面到海底都一样；倾斜度越大、水平压力梯度越大， 流速就越大。测者背流而立（北半球），右侧压力高，左侧 压力低。测者背流而立（南半球），右侧压力低，左侧压力 高。
9 w; O+ {+ C& P; L2 g& |n 密度流(Density Current)：海面倾斜是由于海水密度分布不 均匀引起的。密度流只存在于密度分布不均匀的水层，且密 度越不均匀，流越大；反之，流越小。当密度恢复均匀分布 时，密度流消失。 北半球:测者背流而立，右侧压力高，密 度小、温度大、盐度低；左侧压力低，密度大、温度小、盐 度高。南半球:测者背流而立，右侧压力低，密度大、温度小、 盐度高；左侧压力高，密度小、温度大、盐度低。7 l' Z+ U, H) g7 G
n p g v D D - = j rw sin 2 1 '3 B. X0 O+ Q2 X/ X7 B5 ^- R
地形对海流的影响
# R+ n3 f& x V' ~3 l! N& }$ an一、海底凸地形
& @* I- l+ v6 R5 {2 s, i$ a4 sn在北半球：上坡时，流速增大,流向右转；
; g2 d+ c' _0 W5 p下坡时，流速减少,流向左转。# @; K! S5 |# B- b
n在南半球：上坡时，流速增大,流向左转；
$ A1 G4 g8 Y# [+ m: \下坡时，流速减少,流向右转。5 |! S; w9 ?0 ~- p+ F6 r" o- O; Q
n二、海底凹地形
; L) Z: W: |3 Y' @$ @3 Q- D+ v9 J4 tn?
" I0 h; Y* r! O0 H9 E- a) W$ O6 f 大洋环流4 e' H; ]) d8 m
一、定义：大洋环流是指海水在海面风力和热盐效应等作用下，* F& C$ S+ u, h7 B7 }7 @! ]
海水从某海域向另一海域流动而形成的首尾相接的独立循环 系统或流涡。4 V! a0 }" {1 O) n3 a1 H4 K6 ~0 ^" l' |
**组成：风生环流、热盐环流8 x- h: X; w% `' O8 A! G# n' X
**风生环流形成的主要原因：盛行风带、地转偏向力、海陆分布 二、大洋表面环流的一般模式3 a& V {& W( ~& f: t
*在北半球，绕副热带高压中心而流动的是一顺时针方向的环流 ；绕副极地低压（中纬低压）流动的是一逆时针方向的环流；
" P- k% p9 i/ Z' X2 W/ B*在南半球，绕副热带高压中心而流动的是一逆时针方向的环流 ；在高纬,由于陆地少,三大洋在西风带里相互连接,西风强劲,形 成自西向东的西风漂流,而没有出现小循环,仅在南极陆地周围受 极地东风影响产生自东向西的极地海流.$ g" @) @4 Y8 ?
Distribution of Current in the world Ocean
0 ]# u5 @( N4 i$ o 中国近海的环流
8 o" s2 K8 f( S. u2 v) @n组成：外海流系和沿岸流系& @; v9 z3 ]6 ] T$ A
n一、外海流系：主要指黑潮及其分支（台湾暖 流、对马暖流和黄海暖流）
+ J+ q. A3 S& s0 J' |n **特征：高温、高盐* {+ S0 m4 w4 e T+ k* s
n二、沿岸流系：大陆江河径流入海后沿海岸的 流动以及盛行季风引起的风海流。' r( h0 x* n9 e b
n **特征：低温（冬季）、低盐5 j" ]' U5 _# J4 |$ e" _$ c0 t
n高温（夏季）、低盐' f% S3 Q; J9 n
中国近海海流
, K" _, i! O9 P: }& u& z6 a3 `n渤海、黄海和东海海流： 外海暖流：台湾暖流、对 马暖流、黄海暖流。& r9 h, \1 Y1 Y
沿岸冷流：辽南沿岸流、 辽东沿岸流、渤海沿岸9 _# Y1 }# P; }3 X
流、苏北沿岸流和闽浙
' q) s! _4 e! K C H沿岸流等组成逆时针环
4 Q* A; w: f! X( r5 t+ r, C流。 X! Z# K2 |: C& e/ j
中国近海海流 n南海海流：
& f+ Q$ T' G, S& ^- c主要受季风影响，
. y* r2 v- [5 {% b) e. h在东北季风期间大1 Z) a/ n4 u' M+ ^8 A! A
部分地区为西南流。2 H6 \. N7 ? [* b0 q5 C M
在西南季风期间大4 h. V% w! ~- Q1 B& g
部分地区为东北流。
- P: Y9 f* ~3 J H5 V 第三节、波 浪/ ]+ s4 e- H7 i* S% |3 E
n波浪的基本特点及研究方法( v& K+ C0 ], A
n海洋中的波动是海水的基本运 动形式之一。从海面到海底处处/ L* K/ k- F4 b
都可能出现波动。* E) @' s: V8 D- C( x1 S1 X0 a
n海洋波动的基本特点是：在外力 与重力的作用下，水质点离开其/ u' y. S( ^0 l) h
平衡位置作周期或准周期性的运1 `' d* ^/ u$ b& ^
动。
/ y2 ? } l4 s: N5 M8 En实际海洋中的波动并不是真 正的周期性变化，而是可以近似) s1 D2 ^( W; r8 g
视为许多周期不同的简单波动叠6 l5 w5 E3 A; |
加而成的复杂波动。
' ]4 M& U5 m/ w9 A' P: u# Bn研究方法:从简单波动入手，利用 不同周期的简单波动的特性以及8 J4 \, f0 w9 N" C' o5 i0 [1 W! C
其在复杂波动中所具有的能量大: r2 X+ {6 S' l1 i! Q
小，综合分析海洋波动的特性.
4 h* i. b$ `' a* Z/ a2 e1 J2 A 海浪对航海的主要影响
; r3 U% L7 h( s& h2 f1 v' W) v% T1、船偏移,偏航.( j) t' b$ o. f# y A' c8 I
2、浪尖中拱，导致船失速、螺旋桨等推进器
6 K( X) H7 z7 y0 `. z& }$ ?7 b损坏，甚至船体断裂.5 ^1 F R$ G9 }* o4 j
3、摇摆、拍击、共振等，致使船体震动，船
( H5 S+ b! f8 `" y9 }的机动性能、操纵性和稳性下降；导航仪 器受干扰或损坏；晕船导致船上人员工作 效率下降.
. d# H. V6 H! O' a2 y4、货物、特别是颗粒状货物可能移动，甲板. E& J( M6 L: _9 G
货物淋湿和吃水增加稳性可能恶化.
% l; D! D: s( P2 y4 e5、能见度恶化，在开阔的锚地作业发生困难.
' n: [: K% o! @2 a$ [9 l6、船在港内停靠复杂化，港口装备的使用效
2 v6 `% w0 D9 i% N率降低，在港内进行装卸作业发生困难.
% u) r$ l! b- u* S, B4 o7 、使救助行动发生困难，遇险人员漂离出事
5 n* ~3 ^. G5 \' u0 h( L6 _5 ]位置.
( A" C5 W5 q. |( W 波浪要素和分类$ M/ n1 x. n# X* H
实际海洋中的波动是一种十分复杂的现象，严格 说，它们都不是真正的周期性变化，但是，作为最 低近似可以把实际的海洋波动看作是简单波动或简 单波动的叠加，从研究简单波动入手来研究实际海 洋的波动是一种可行的方法，而且简单波动的许多 性质可以直接应用于解释海洋波动的性质。
3 I: j6 _, t1 v( N3 f& a 波浪要素
U# {1 t, ?6 i. Y( ~ Pn4 A& q6 L$ c* o6 o
波峰：波面的最高点； n 波谷：波面的最低点； n
: e5 r$ W( m8 s( C1 o5 D波高H：相邻的波峰与波谷间的垂直距离； n
+ [8 H! f* E* t波长λ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； n6 f0 V# i# \0 u6 x+ w
波陡δ：波高与波长之比（δ=H/λ），它是表示波形陡峭的量； n
; o7 q( U- T9 o$ G' P, F波幅a：波高的一半称为波幅； n1 Z" m6 X. W8 Z. b& i
周期T：两相邻的波峰（或波谷）相继通过一固定点所需时间，单位为秒； n) B, [% J- m' K! F; H3 C( S5 Q
波速c：波形传播的速度； 单位米/秒； n; D8 C! c! e0 W1 V2 T" G$ z
波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线； n
! Z( P2 d9 `1 ]2 Q/ H/ |波向线：垂直于波峰线的波浪传播方向线； n 波长、波速、周期三者关系： cT
% ?, A) L d9 I( H= l- z( q# {2 F, U. Y6 z6 A% W- _1 F2 T
波浪的表示法2 o( k: J1 k: O8 z' c( F$ z
n (一)、波高表示方法3 a. O% \2 a+ _$ B" r# J( Z
n 1、平均波高：所有波高的平均值，Hp=（H1+H2+H3+…Hn ）/n ， 其中n 为观测到的波的总个数，H1，H2，...Hn 为各实测波的波高。反映海面 波高的平均状态3 o) y! b2 L! q6 `6 k, U1 G) B8 i
2、部分大波的平均波高：将观测到的波高按大小排列起来 ，取最高的一部分波的波高计算平均值，称为部分大波的平均波高 。常用的有： H 1/3 、H 1/10 、H 1/100 、 H 1/1000 ，其中H 1/33 X+ F' L# N3 G: C C4 \
又称有效波高 ，是波浪预报的一个重要指标。
" B5 L0 ?1 |) G: O. Q# fn 关系:* H 1/1000 ?H 1/100 ? H 1/10 ? H 1/3 ?Hp
7 D. `* |# o6 X2 r$ B# ~5 Rn
. g- I M9 g. o4 i' p( u% V**换算经验关系：H 1/3 =1m→Hp=0.63m;H 1/10 =1.27m; H 1/100 =1.61m; n H 1/1000 =1.94m
H% V* o! U- T: N, T5 M5 C2 [. Bn 3、合成波高：主要指风浪（Hw）与涌浪（Hs）的叠加1 k, @- o9 C! `( Q2 |- v
2 2
% `# j) y. O9 d5 @" v5 p: q; X! h0 r& eS W E H H H + =
, X& U* }+ V9 `3 }# e （二）、波高、波向频率玫瑰图1 A- b0 |! H2 I) c
n
- y; j2 @# r; u9 ^! y7 _波向是指波浪传播的来向，波向频率是统计累年、各季或各月的 n2 f$ v3 d) M% {0 h, p% _4 A; K/ y* P
各向波浪出现回数n 与相应统计时限内总回数N 之比的百分数。即波向频率 P （P=n/N ）. n 以相应比例在同方向上标出波浪出现的频率数的图，叫波向玫瑰图
/ k7 }- _. G$ R& }8 L' G全年波高波向玫瑰$ |% @; l2 T% ?: n
图& R3 s# M9 N& [8 e
累
1 q3 ~5 e" i& M/ D: i+ I年
6 `" X& j2 n c* F, S3 J; K- V波
1 }& q7 c) U3 Y) n& `$ Z: ]; s高
4 G% W% i- |2 Y4 V最
H- d: F3 p1 E( V大. {" J9 i- h. k' Q# |) T2 J
值/ c4 x) h. C& N: h; I% f' P
玫8 R8 L% i" R7 \% ]% z
瑰
. Z2 G- ]# O% f3 @( m* v7 C& r图' J8 w$ q* r \* a7 x
波浪的分类0 ^2 c; c( e. ~( [
（一）、按成因分类
& C, Q- S% y4 c( O. Y$ F6 an风浪：由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。: C6 z# @4 ^0 X( ]3 r
n涌浪：风浪离开风区传至远处或者风区中风停息后所留下来的波浪，称为涌浪。 n近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响而发生一系列变化后， n形成的浪。
8 u1 N8 n, |# I% o; Pn海啸：由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所形成的波动。 z) Q5 s. ]. s% o, {! [+ @$ q
n风暴潮：由于气象原因，如台风，强风暴等引起的海面异常升高现象称风暴潮， n亦称风暴海啸。下载的PPT、SWF\水文.swf
$ w# E" b$ f8 l. Rn潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。（钱塘江大潮）0 h9 ?5 |3 P. c. M
n内波：在不同密度的水层界面处而产生的波动。
1 _, Y$ I' R5 ? (二) 按水深（h）相对于波长（l）的比值大小分类
; \0 q5 H0 p9 k4 L0 z" Q* En浅水波：波长远大于海深的波，浅水波的波长至少
- E1 A+ l9 R4 mn是水深的20倍（ h ≤l/ 20 或l/ h ≥ 20）。
5 B& {0 z" C, d2 D6 W1 L
8 V2 P, z# E, X2 w8 n, |4 it过渡波：水深与波长的关系为 （l/ 20 < h |
