理论教育 海洋水文测量:探究海流

海洋水文测量:探究海流

时间:2023-09-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:在大洋区域由于受盛行风所产生的海流,具有独自体系,称为风生环流。后一种原因是热力学的,所产生的海流称为热盐环流。进入海洋中的污染物也随着海流运动而搬迁。这种流动称为地转流,是海洋中一种最基本的流动形式。因此要研究大洋环流,不仅要研究风生大洋环流,而且还要研究热盐环流。尽管风生大洋环流和热盐环流研究的许多成果阐释了大洋环流的一些主要特征,但毕竟与实际有一定的差距。

海洋水文测量:探究海流

海流是海洋中发生的一种有相对稳定速度的非周期性流动。其流动速度在不同地区各不相同,有的可达1m/s,有的仅0.01~0.1m/s。海流的发生原因主要有两种,一种是受海面风力的作用,另一种是由于海面受热冷却不均、蒸发降水不匀所产生的温度、盐度差异,从而密度分布不均匀。前一种原因是动力学的,所产生的海流称为风生海流。在大洋区域由于受盛行风所产生的海流,具有独自体系,称为风生环流。后一种原因是热力学的,所产生的海流称为热盐环流。在浅水区域,这两种原因所形成的海流可以影响整个深度;在深水大洋,风生海流所影响的范围仅限于大洋的上层和中层,而热盐环流既可以发生在大洋的上层和中层,又可以发生在大洋的深层。海流在由一个地区向另一个地区运动的过程中,必然伴随着海水物理性质的迁移。它们可能将温暖的海水带进寒冷地区,使海面空气升温,也可能将较冷的海水带进温暖地区,使海面空气降温,对所经地区的气候起调节作用。进入海洋中的污染物也随着海流运动而搬迁。寒暖流交汇之处往往形成渔场。此外,海流对船舶、舰只运动也有影响。

当不考虑海面风的作用时,远离沿岸的大洋中部的大尺度海水流动,基本上是接近水平的,并近似认为是定常的,因此流动是压强梯度力和科氏力平衡的产物。这种流动称为地转流,是海洋中一种最基本的流动形式。由于在均匀密度场和非均匀密度场中,压强梯度力的分布规律不同,则相应的地转流也有所差异。为了区别起见,将均匀密度场中的地转流称为倾斜流,而非均匀密度场中的地转流称为梯度流。

在远离海岸的深海大洋里,一旦有一定常恒速的风力作用于广阔的海面,海水便因风应力而发生流动,并且这种流动凭借海水的铅直湍流混合往深处发展。随着时间的推移,各层的流速和流动所及的深度将趋于定常。(www.daowen.com)

风应力和热盐作用是形成大洋总环流的最基本动力。在大洋上层1000m左右的范围内,风应力起着主导作用,因此,风生大洋环流决定了大洋上层环流的主要特征。大洋环流的水平尺度为10000km,属大尺度运动,R0◁1,E1◁1,地转运动是最基本的流动。海洋上层的大洋环流是由一些环流所组成的,在副热带处的环流,其流速东西不对称,在狭窄的西海岸边界层中,海流速度特别强,这就是所谓的西向强化现象,是大洋环流的最突出特征。在赤道海区、南极附近海区以及大洋中部海区的流动也具有各自不同的特点。

在实际大洋里,除了因风力作用产生的海流之外,还存在着因海水受热、冷却等引起的密度分布不均匀所产生的流动——热盐环流。实际海洋里动力环流和热盐环流是并存的,在海洋的下层则以热盐环流为主,因为风生动力环流只能影响上层。在海洋深层的温度、盐度和密度的变化都比较小,一般说来热盐环流的速度是缓慢的。但实际观测表明,并非所有的深层热盐环流速度都很缓慢。因此要研究大洋环流,不仅要研究风生大洋环流,而且还要研究热盐环流。风生大洋环流理论上只考虑了风应力的作用,而忽略了热盐因子的效应,热盐环流只考虑了热盐因子在形成环流中的作用,而滤掉了风力的影响。尽管风生大洋环流和热盐环流研究的许多成果阐释了大洋环流的一些主要特征,但毕竟与实际有一定的差距。事实上,大洋是一个动力-热力系统,大洋环流是一种风生-热盐环流,是动力因子和热力因子相互制约、相互调整的结果。

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