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1、第二章第二章 海海 洋洋 学基本知识学基本知识第一节第一节 海洋概况海洋概况洋洋 (Ocean)(Ocean)：面积广，约占海洋总面积的：面积广，约占海洋总面积的89%89%，洋的深度大、水色高、透明度大，水文要素相对洋的深度大、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比较稳定，季节变化小，有独自的潮波和强大的洋流系统。洋流系统。世界大洋是互相沟通的。根据岸线的世界大洋是互相沟通的。根据岸线的轮廓、底部起伏和水文特征，世界大洋分为太平轮廓、底部起伏和水文特征，世界大洋分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋（有些学者将北冰洋、大西洋、印度洋和北冰洋（有些学者将北冰洋划
2、为大西洋的附属海）。洋划为大西洋的附属海）。太平洋太平洋: :东西宽约东西宽约19000km19000km，南北最长约，南北最长约16000 km16000 km，面，面积约积约1.81.8亿平方公里，占世界海洋总面积的亿平方公里，占世界海洋总面积的50%50%，超过，超过了世界陆地面积的总和。平均深度为了世界陆地面积的总和。平均深度为3957m3957m，马里亚纳，马里亚纳海沟的最深处可达海沟的最深处可达11034 m11034 m。大西洋大西洋: :面积为面积为9336.39336.3万平方公里，约占海洋总面积的万平方公里，约占海洋总面积的25.4%25.4%。平均深度为。平均深度为362
3、7 m3627 m，最大深度为，最大深度为9219 m9219 m。大西大西洋的航运业极为发达。洋的航运业极为发达。印度洋印度洋:总面积总面积7491.77491.7万平方公里，约为海洋总面积的万平方公里，约为海洋总面积的1/51/5。平均深度为。平均深度为3897 m3897 m，最深为，最深为7729 m7729 m。北冰洋北冰洋: :大致以北极圈为中心，面积仅为大致以北极圈为中心，面积仅为15001500万平方公万平方公里，不到太平洋的十分之一。里，不到太平洋的十分之一。是世界大洋中最小的是世界大洋中最小的平平均深度为均深度为1097 m1097 m，最深为，最深为5499 m5499
4、m。 海海(Sea)(Sea)：大洋靠近大陆边缘部分，海的面积只占海洋总面积的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，季节变化显著。没有独立的海一般深度浅，水色低（浑浊），透明度小，季节变化显著。没有独立的海流系统和潮波系统，多数受大洋影响，我国东南海岸面临四海。流系统和潮波系统，多数受大洋影响，我国东南海岸面临四海。l渤海：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，面积约约9万万7千平方公里，平均水深千平方公里，平均水深18米。米。l黄海：黄海：北起鸭绿江口，南从长
5、江口北岸至济州岛与东海分开，面积北起鸭绿江口，南从长江口北岸至济州岛与东海分开，面积42万平万平方公里，平均水深方公里，平均水深44米。米。l东海：东海：南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔南海，面积南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔南海，面积75万平方公里，平均万平方公里，平均水深水深349米。米。l南海：南海：南靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积南靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积350多万平方多万平方公里，平均深度公里，平均深度1000米以上。米以上。我国拥有我国拥有300万平方公里的海洋国土和约万平方公里的海洋国土和约1.9万公里的万公里的海岸线。海岸线。 海湾海湾 (Gul
6、f(Gulf、Bay): Bay): 洋或海的一部分延伸入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。大陆，其深度和宽度逐渐减小的水域称为湾。湾内潮差大。湾内潮差大。海峡海峡 (Strait(Strait、Channel): Channel): 海洋中相邻海区海洋中相邻海区之间宽度较窄的水道称为海峡。之间宽度较窄的水道称为海峡。世界上可通航世界上可通航的海峡约有的海峡约有130个，其中较重要的有个，其中较重要的有40多个。多个。海峡的特点是流急、速大、多涡旋。海峡的特点是流急、速大、多涡旋。 世界三大运河世界三大运河苏伊士运河苏伊士运河t它是世界使用最频繁的航线它是世界使用最频
7、繁的航线之一。是亚洲与非洲欧洲来之一。是亚洲与非洲欧洲来往的主要通道。运河北起塞往的主要通道。运河北起塞得港南至苏伊士城，总长得港南至苏伊士城，总长190.25公里。现吃水深度公里。现吃水深度21.98米，可通过载重量米，可通过载重量25万万吨的货轮，通过时间平均为吨的货轮，通过时间平均为15小时。小时。t与绕道非洲好望角相比，从与绕道非洲好望角相比，从欧洲大西洋沿岸各国到印度欧洲大西洋沿岸各国到印度洋缩短洋缩短55008009公里；从公里；从地中海各国到印度洋缩短地中海各国到印度洋缩短800010000公里。公里。 巴拿马运河巴拿马运河t是沟通太平洋和大西洋的重要航是沟通太平洋和大西洋的重要
8、航运要道，被誉为运要道，被誉为“世界桥梁世界桥梁”世世界七大工程奇迹之一。运河全长界七大工程奇迹之一。运河全长81.381.3千米，水深千米，水深1313米米1515米不等，米不等，河闸宽河闸宽33.533.5米长米长305305米米( (预计拓宽预计拓宽55m55m，长，长427m)427m)。整个运河的水位。整个运河的水位高出两大洋高出两大洋2626米，设有米，设有6 6座船闸。座船闸。可通航可通航7600076000吨级的船舶。连同等吨级的船舶。连同等候的时间船舶需要花候的时间船舶需要花1515 2020个小个小时才能通过运河。时才能通过运河。 t使航行于美国东西海岸之间的船使航行于美国
9、东西海岸之间的船舶绕道南美洲的合恩角，可缩短舶绕道南美洲的合恩角，可缩短航程约航程约8,0008,000浬。使欧洲与东亚之浬。使欧洲与东亚之间航程减少间航程减少2,0002,000浬。浬。基尔运河基尔运河t它是北海和波罗的海之它是北海和波罗的海之间最安全、最便利、最间最安全、最便利、最短和最经济的路线。运短和最经济的路线。运河建於河建於18871887 18951895年，年，长长98.798.7公里，河面宽公里，河面宽103103米，航道深米，航道深11.311.3米，米，有船闸有船闸6 6座，可容吃水座，可容吃水9 9米、宽米、宽4040米的船舶昼夜米的船舶昼夜通航，运河最大通航船通航，运
10、河最大通航船舶为舶为3.53.5万吨级。万吨级。 基尔运河基尔运河第二节第二节 海流海流（Ocean Current）一、概述一、概述海流定义海流定义: :是指海洋中的海水具有相对稳定速度的流动，它是指海洋中的海水具有相对稳定速度的流动，它是海水运动的形式之一。是海水运动的形式之一。流向流向: : 海流的方向是指去向，常用海流的方向是指去向，常用8 8个方位或以度为单位个方位或以度为单位表示。例如，由西向东的流，流向为表示。例如，由西向东的流，流向为90900 0，称为东流。海流，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。海流的规的主轴是指海流流动方向上流速最大点的连线。海流的规
11、模常用流幅来表示，流幅是指垂于主轴的水平宽度和上下模常用流幅来表示，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。厚度。海流的强弱常用平均流速或平均流量表示。流速流速: : 流速的单位常用流速的单位常用KnKn（节）和（节）和n mile/dn mile/d（海里（海里/ /日）日）表示。表示。海流的分类海流的分类海流按其成因分为海流按其成因分为: :风海流、地转流、补偿流和潮流。风海流、地转流、补偿流和潮流。风海流是海洋上最主要的海流，其强度较强。风海风海流是海洋上最主要的海流，其强度较强。风海流是在海面风作用下形成的海水流动。流是在海面风作用下形成的海水流动。
12、海流的成因主要是海流的成因主要是盛行风带、地转偏向力、和海陆盛行风带、地转偏向力、和海陆地形分布地形分布等因子共同作用的结果。等因子共同作用的结果。实际上由单一原因产生的海流极少，往往是几个因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，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。外海多风海流和梯度流。按海流的温度分类：按海流的温度分类：t暖流暖流(Warm Current)(Warm Current)：流动水团的温度比它所流经海区的流动水团的温度比它所流经海区的水温高称暖流。一般从低纬向高纬流动的海流为暖流。水温高称暖流。一般从
13、低纬向高纬流动的海流为暖流。t冷流冷流(Cold Current)(Cold Current)：流动水团的温度比它所流经海区的流动水团的温度比它所流经海区的水温低称冷流。一般从高纬向低纬流动的海流为冷流。水温低称冷流。一般从高纬向低纬流动的海流为冷流。t中性流中性流(Neutral Current)(Neutral Current)：流动水团的温度比它所经过海流动水团的温度比它所经过海区的水温相差不大称中性流，一般东西向的流。区的水温相差不大称中性流，一般东西向的流。按照海流方向与海岸的相对位置：按照海流方向与海岸的相对位置：可以分为向岸流、可以分为向岸流、离岸流和沿岸流。离岸流和沿岸流。 海
14、流传真图海流传真图海流一般变化缓慢，海流一般变化缓慢，比较稳定，常见的有比较稳定，常见的有旬和月两种海流图。旬和月两种海流图。图为东京图为东京JMH台发布台发布的的1989年年7月中旬的月中旬的表层海流图。图中箭表层海流图。图中箭矢表示流向，不同形矢表示流向，不同形式的箭杆表示不同流式的箭杆表示不同流速。速。黑潮黑潮亲潮亲潮对马暖流对马暖流2.2.海流的表示方法海流的表示方法海流流线图海流流线图图中将海域分为图中将海域分为1 11 1 的网格，每个方格中的网格，每个方格中的箭矢表示该月的合的箭矢表示该月的合成海流方向，左下角成海流方向，左下角数字表示该月总观测数字表示该月总观测次数，右上角数字
15、表次数，右上角数字表示该区域内的平均流示该区域内的平均流速（速（knkn），方格内不），方格内不标数字的是季节合成标数字的是季节合成流。流。海流花（海流花（Current RoseCurrent Rose）图）图: :矢矢向表示各网格区中该方向上的流向，向表示各网格区中该方向上的流向，矢量长度表示该方向流速出现的频率。矢量长度表示该方向流速出现的频率。平均流速则以矢量的粗细或者不同形平均流速则以矢量的粗细或者不同形式的箭矢表示。例如，图中，圈内数式的箭矢表示。例如，图中，圈内数字字87表示观测次数，其中流速小于表示观测次数，其中流速小于6 n miled的占的占6。东南流有三种流速：。东南流有
16、三种流速：流速流速612 n miled的占的占14，流速，流速 2548 n miled的占的占 15，流速，流速4972 n miled的占的占15。本月东。本月东南流占总数的南流占总数的44，各个方向的流速，各个方向的流速6 n miled的流加起来总数占的流加起来总数占95。这种图多见于航海气候资料中。这种图多见于航海气候资料中。图图2.2 2.2 海流频率图海流频率图3.3.表层表层风海流风海流成因及特征成因及特征风海流风海流(Wind Current) ：包括风生流和漂流，包括风生流和漂流，是在海面风作用下形成的海水流动。通常将是在海面风作用下形成的海水流动。通常将大范围盛行风所引
17、起的流向、流速常年都比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较稳定的风海流称为定海流定海流，亦称为漂流或亦称为漂流或吹流吹流。而将某一短期天气过程或阵风形成的。而将某一短期天气过程或阵风形成的海流称为海流称为风生流风生流。其流速和流向随风向、风。其流速和流向随风向、风速而变化。速而变化。表层风海流的流速表层风海流的流速:无限深海的风海流表层流速可用下面经验公式计算：无限深海的风海流表层流速可用下面经验公式计算： m/s式中：式中：V V0 0为流速（为流速（knkn），），W W为海面风速（为海面风速（m/sm/s），）， 为为纬度。纬度。此式表明：此式表明：漂流的流速与海面
18、风速成正比，与所在纬漂流的流速与海面风速成正比，与所在纬度正弦的平方根成反比。度正弦的平方根成反比。 sin0247. 00wv 表层风海流的方向和大小表层风海流的方向和大小表层风海流的流向：在无限表层风海流的流向：在无限深海中，由于地转偏向力作深海中，由于地转偏向力作用，用，表层风海流的流向在北表层风海流的流向在北半球偏于风去向之右约半球偏于风去向之右约4545 ，在南球偏于风去向之左约在南球偏于风去向之左约4545 。 在浅海中，流向与风向几乎在浅海中，流向与风向几乎一致。一致。风海流流向随深度增加向右风海流流向随深度增加向右偏转（北半球），流速随深偏转（北半球），流速随深度增加逐渐减小。
19、（见图）度增加逐渐减小。（见图）4.4.地转流及其他类型海流地转流及其他类型海流地转流又称梯度流。它是指当海面发生倾斜时，海水的水地转流又称梯度流。它是指当海面发生倾斜时，海水的水平压强梯度力和水平地转偏向力平衡时的稳定海流。按引平压强梯度力和水平地转偏向力平衡时的稳定海流。按引起等压面倾斜的原因不同，分为倾斜流和密度流。起等压面倾斜的原因不同，分为倾斜流和密度流。t倾斜流倾斜流(Slope Current)：是在不均匀的外压场作用下的梯是在不均匀的外压场作用下的梯度。海洋上大气压分布不均匀，使海面发生倾斜而产生海度。海洋上大气压分布不均匀，使海面发生倾斜而产生海水的流动。水的流动。 测者背流
20、而立，右侧等压面高，左侧等压面测者背流而立，右侧等压面高，左侧等压面低。倾斜度越大，水平压力梯度越大，流速就越大。低。倾斜度越大，水平压力梯度越大，流速就越大。 t密度流密度流(Density Current)：由于海水密度分布不均匀引起由于海水密度分布不均匀引起等压面倾斜而产生的梯度流。等压面倾斜而产生的梯度流。测者背流而立，右侧等压面测者背流而立，右侧等压面高，密度小（温度高），左侧等压面低，密度大（温度高，密度小（温度高），左侧等压面低，密度大（温度低）低）, ,（南半球相反）。（南半球相反）。补偿流补偿流(Compensation Current)：某处海水流失，某处海水流失，其它地方
21、的海水流过来补充，称为补偿流。补偿流其它地方的海水流过来补充，称为补偿流。补偿流既有水平方向的，也有垂直方向的。在有上升流的既有水平方向的，也有垂直方向的。在有上升流的海区出现低温。海区出现低温。潮流潮流(Tidal Current)：潮波运动中水质点沿水平方潮波运动中水质点沿水平方向的周期运动。在大洋上，潮流的量值极小，主要向的周期运动。在大洋上，潮流的量值极小，主要考虑风海流，在近海，潮流的量值不可忽视，常有考虑风海流，在近海，潮流的量值不可忽视，常有强大的潮流。强大的潮流。航海学中详述。航海学中详述。二、二、 世界大洋表层海流模式世界大洋表层海流模式1.1.信风流和赤道逆流：信风流和赤道
22、逆流： 在赤道区在赤道区有一支从东向西的海流，即有一支从东向西的海流，即 北北赤道海流（赤道海流（NECNEC）和南赤道海流）和南赤道海流(SEC)(SEC)，南北赤道海流之间有一，南北赤道海流之间有一支从西向东的赤道逆流。支从西向东的赤道逆流。2.2.西边界流和西风漂流：西边界流和西风漂流：在西风在西风带中，海流基本上自西向东流，带中，海流基本上自西向东流，西边界流大多来自热带洋面，西边界流大多来自热带洋面，水温高，流速大，是较强的暖水温高，流速大，是较强的暖流。在南半球三大洋的西风海流。在南半球三大洋的西风海流彼此沟通，形成一个连续的流彼此沟通，形成一个连续的水环。又称西风漂流。水环。又称
23、西风漂流。3.3.东边界流：东边界流：西风漂流在大西风漂流在大洋东岸流向低纬的海流。东洋东岸流向低纬的海流。东边界流流动缓慢，幅度宽广边界流流动缓慢，幅度宽广具有寒流性质。具有寒流性质。4.4.大洋两岸的海流在强度上大洋两岸的海流在强度上不对称，大洋西边界的海流不对称，大洋西边界的海流比东边界的海流窄而强。如比东边界的海流窄而强。如墨西哥湾流和黑潮均为强暖墨西哥湾流和黑潮均为强暖流。流。三、大洋表层海流系统三、大洋表层海流系统北太平洋主要海流北太平洋主要海流t北赤道海流北赤道海流黑潮黑潮北太平洋海流北太平洋海流加利副尼亚加利副尼亚海流，构成北太平洋中低纬顺时针环流系统；北海流，构成北太平洋中低
24、纬顺时针环流系统；北太平洋海流太平洋海流阿拉斯加海阿拉斯加海阿留申海流阿留申海流亲潮，亲潮，构成北太平洋中高纬逆时针环流系统；构成北太平洋中高纬逆时针环流系统；南太平洋主要海流南太平洋主要海流t南赤道流南赤道流东澳大利亚暖流东澳大利亚暖流西风漂流西风漂流秘鲁海秘鲁海流，构成南太平洋逆时针环流系统。流，构成南太平洋逆时针环流系统。北大西洋主要海流北大西洋主要海流t在中低纬地区，由北赤道海流在中低纬地区，由北赤道海流安的列斯海流安的列斯海流墨西哥湾流墨西哥湾流北大西洋海流北大西洋海流- -加那利海流形成北大加那利海流形成北大西洋中低纬海域的顺时针环流系统；北大西洋海西洋中低纬海域的顺时针环流系统；
25、北大西洋海流流爱尔明格海流爱尔明格海流拉布拉多海流，构成北大西拉布拉多海流，构成北大西洋上中高纬度的逆时针环流系统。洋上中高纬度的逆时针环流系统。南大西洋主要海流南大西洋主要海流t南赤道海流南赤道海流巴西海流巴西海流西风漂流西风漂流本格拉寒流，本格拉寒流，构成南大西洋反时针环流系统。构成南大西洋反时针环流系统。北印度洋主要海流北印度洋主要海流 北印度洋海流属于季风环流系统：在东北季风期间，北印度洋海流属于季风环流系统：在东北季风期间，由西南季风流和赤道逆流相接，形成北印度洋冬季由西南季风流和赤道逆流相接，形成北印度洋冬季反时针方向的环流流系。反时针方向的环流流系。 在西南季风期间，由东北季风流
26、、南赤道海流和索在西南季风期间，由东北季风流、南赤道海流和索马里海流组成北印度洋夏季顺时针方向的环流流系。马里海流组成北印度洋夏季顺时针方向的环流流系。南印度洋主要海流南印度洋主要海流 主要由南赤道流主要由南赤道流马达加斯加海流马达加斯加海流西风漂流西风漂流西西澳大利亚海流组成一个反时针方向海流系统。澳大利亚海流组成一个反时针方向海流系统。Distribution of Current in the world Ocean四、其他海域的海流四、其他海域的海流t中国近海海流中国近海海流t渤海、黄海和东海海流渤海、黄海和东海海流 外海暖流：外海暖流：台湾暖流、对台湾暖流、对马暖流、黄海暖流。黄海暖
27、流马暖流、黄海暖流。黄海暖流冬强夏弱，北进南出，从渤海冬强夏弱，北进南出，从渤海海峡北部流入渤海，南岸流出。海峡北部流入渤海，南岸流出。沿岸冷流：沿岸冷流：辽南沿岸流、辽辽南沿岸流、辽东沿岸流、渤海沿岸流、苏北东沿岸流、渤海沿岸流、苏北沿岸流和闽浙沿岸流等组成。沿岸流和闽浙沿岸流等组成。自北向南流动。自北向南流动。南海海流南海海流t主要受季风影响，主要受季风影响，在东北季风期间在东北季风期间大部分地区为西大部分地区为西南流。南流。t在西南季风期间在西南季风期间大部分地区为东大部分地区为东北流。北流。红海和亚丁湾的海流：红海和亚丁湾的海流：在东北季风期间，亚丁湾是西向海流，在东北季风期间，亚丁湾
28、是西向海流，过曼德海峡进入红海；在西南季风期间，亚丁湾是东向海流，过曼德海峡进入红海；在西南季风期间，亚丁湾是东向海流，红海海流过曼德海峡进入亚丁湾。红海海流过曼德海峡进入亚丁湾。地中海和黑海的海流：地中海和黑海的海流：地中海和黑海的海流系统呈逆时针方地中海和黑海的海流系统呈逆时针方向流动，其中非洲沿海基本上是东流，欧亚沿海是西流。向流动，其中非洲沿海基本上是东流，欧亚沿海是西流。第三节第三节 海海 浪浪（Sea Wave)Sea Wave)一、波浪概述一、波浪概述海浪是海水运动的重要形式之一，对船舶航行有海浪是海水运动的重要形式之一，对船舶航行有极大的影响。大的海浪造成航速下降，舵效降低，极
29、大的影响。大的海浪造成航速下降，舵效降低，甚至停止不前；在狂涛巨浪中还会出现甚至停止不前；在狂涛巨浪中还会出现“中垂中垂”或或“中拱中拱”使船体结构变形，严重时造成船体断使船体结构变形，严重时造成船体断裂，导致重大海难事故。裂，导致重大海难事故。海浪按其形成原因分为：风浪、涌浪、近岸浪、海浪按其形成原因分为：风浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海啸、风暴潮等。内波、潮汐波、海啸、风暴潮等。1.1.波浪要素波浪要素波浪要素波浪要素波峰：波峰： 波面的最高点；波面的最高点；波谷：波谷： 波面的最低点；波面的最低点；波高波高H H： 相邻的波峰与波谷间的垂直距离；相邻的波峰与波谷间的垂直距离；波长波长
30、：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米；：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米；波陡波陡：波高与波长之比（：波高与波长之比（ =H/ ），它是表示波形陡峭的量；），它是表示波形陡峭的量；波幅波幅a a： 波高的一半称为波幅；波高的一半称为波幅；周期周期T T： 两相邻的波峰（或波谷）相继通过一固定点所需时间，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；单位为秒；波速波速c c： 波形传播的速度，即波峰（或波谷）在单位时间内的水波形传播的速度，即波峰（或波谷）在单位时间内的水 平位移；平位移；波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线；波峰线：沿垂直于波浪传
31、播方向通过波峰的线叫波峰线；波向线：垂直于波峰线的线叫波向线；波向线：垂直于波峰线的线叫波向线；波长、波速、周期三者关系：波长、波速、周期三者关系：cT2.2.波浪的分类波浪的分类（按成因分类）（按成因分类）风浪风浪(Wind Wave)(Wind Wave)涌浪涌浪(Swell)(Swell)近岸浪近岸浪(Coastal Wave)(Coastal Wave)风暴潮风暴潮(Storm Surge)(Storm Surge)：海啸海啸(Tsunami)(Tsunami)：内波内波(Internal Wave)(Internal Wave)：潮汐波潮汐波(Tidal Wave)(Tidal Wa
32、ve)：二、风二、风 浪涌浪和近岸浪浪涌浪和近岸浪风浪风浪(Wind Wave)(Wind Wave) ： 由风直接作用引起的水面波动，称为风浪。由风直接作用引起的水面波动，称为风浪。风浪特征：风浪特征：周期较短，波面不规则，波长短。波向与风向一致，周期较短，波面不规则，波长短。波向与风向一致，波高取决于风力、风区、风时。波高取决于风力、风区、风时。 风浪成长与风速，风时和风区的关系风浪成长与风速，风时和风区的关系: :t风速风速：一般风速越大产生的风浪也越大。这只适用于风时和风一般风速越大产生的风浪也越大。这只适用于风时和风区不受限制时。区不受限制时。t风时风时：同一方向的风连续作用的时间。
33、一般对水面持续作用的同一方向的风连续作用的时间。一般对水面持续作用的时间越长，海水所获得的动能越大，风浪也越大。时间越长，海水所获得的动能越大，风浪也越大。t风区风区：指风在海上吹过的距离。风区的大小对风浪的成长起着指风在海上吹过的距离。风区的大小对风浪的成长起着不可忽视的作用，若风区的长度不够，风浪也不能充分发展。不可忽视的作用，若风区的长度不够，风浪也不能充分发展。风浪的三种状态风浪的三种状态过渡状态：过渡状态：风吹到大洋风吹到大洋上，风浪随着时间的增上，风浪随着时间的增长而增大。风浪的成长长而增大。风浪的成长取决于风时长短。取决于风时长短。定常状态：定常状态：指恒定的风指恒定的风长时间吹
34、在有限的水域长时间吹在有限的水域上，使海面各点的风浪上，使海面各点的风浪要素趋于稳定。要素趋于稳定。风浪的过渡状态风浪的过渡状态风浪随风区长度的分布风浪随风区长度的分布风浪充分成长状态：风浪充分成长状态：风速越大，风时越长，风浪就越风速越大，风时越长，风浪就越发展。但风浪的发展不是无限的，当波陡发展。但风浪的发展不是无限的，当波陡H/H/接近接近1/71/7时，时，波浪开始破碎。这是因为风传给风浪的能量，一部分用波浪开始破碎。这是因为风传给风浪的能量，一部分用于增大波高，一部分消耗于涡动引起的摩擦，当风传给于增大波高，一部分消耗于涡动引起的摩擦，当风传给风浪的能量与涡动摩擦消耗的能量相平衡时，
35、风浪不再风浪的能量与涡动摩擦消耗的能量相平衡时，风浪不再继续增大，即风浪达到极限状态，这种状态称为风浪充继续增大，即风浪达到极限状态，这种状态称为风浪充分成长。分成长。风浪成长主要与风速、风区和风时有关。另外还受水深风浪成长主要与风速、风区和风时有关。另外还受水深及海域特征等因素影响。及海域特征等因素影响。2.2.涌浪涌浪(Swell) :(Swell) : 涌浪是指风浪离开风区后传到涌浪是指风浪离开风区后传到远处，或风区里的风停息后所遗留下的波浪。远处，或风区里的风停息后所遗留下的波浪。t涌浪特征：涌浪特征：波形规则，波面光滑，波速较快，波波形规则，波面光滑，波速较快，波长和周期较大，波陡小
36、。长和周期较大，波陡小。t 波速公式：波速公式： C =1.5T C =1.5T 涌浪传播过程中涌浪传播过程中, ,在波高衰减的同时，波长和周期在波高衰减的同时，波长和周期增大增大, ,波速加快波速加快, ,比风暴的移速快很多比风暴的移速快很多, ,可以作风暴可以作风暴来临的先兆，亦称先行波。来临的先兆，亦称先行波。3.3.近岸浪近岸浪 (Coastal Wave)(Coastal Wave)：当波浪传到沿岸浅水区，波当波浪传到沿岸浅水区，波长变短，波高增大，水质点长变短，波高增大，水质点运动的速度不等，在波谷处，运动的速度不等，在波谷处，由于水浅，水质点受海底摩由于水浅，水质点受海底摩擦影响
38、均波高：将观测到的波高按大小排列起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。一般计算大波的平均波高。一般计算H H1/1001/100，H H1/101/10，H H1/31/3，它们的，它们的意义是，若观测意义是，若观测10001000个波，则分别代表其中最高的个波，则分别代表其中最高的1010，100100，333333个波的平均波高（有效波高）。个波的平均波高（有效波高）。有效波高有效波高H H1/31/3：是波浪预报的一个重要指标。是波浪预报的一个重要指标。有效波高有效波高H H1/31/3设有
39、效波高设有效波高H H1/31/3为一个单位，则其他几种统计为一个单位，则其他几种统计波高与波高与H H1/31/3的比值如下：的比值如下：H H：0.630.63； H H1/31/3：1.01.0； H H1/101/10：1.271.27； H H1/1001/100：1.611.61； H H1/10001/1000：1.941.94由此可知，由此可知，H H1/31/3大于平均波高，在大于平均波高，在100100个连续波个连续波中有一个大波的波高超过中有一个大波的波高超过H H1/31/3的的1.51.5倍稍多些，倍稍多些，在在10001000个连续波中有一个大波的波高接近个连续波中
40、有一个大波的波高接近H H1/31/3的的2 2倍。倍。流波效应和海气温差对波浪的影响流波效应和海气温差对波浪的影响流波效应流波效应: : 波浪与海流成一定角度时，海流会影响波浪的波浪与海流成一定角度时，海流会影响波浪的波高、波速和传播方向等。当波浪与海流相向或接近于相向波高、波速和传播方向等。当波浪与海流相向或接近于相向时，波高会增大时，波高会增大202030%30%（流速为（流速为2 23kn3kn，风速为，风速为101015m/s15m/s）。如黑潮流域上冬季风形成的波浪常增大。）。如黑潮流域上冬季风形成的波浪常增大。海气温差海气温差: : 在风速相等的情况下，气温低于海温时的波高比在风
41、速相等的情况下，气温低于海温时的波高比海气温度相等时的大。据统计，气温比海温每低海气温度相等时的大。据统计，气温比海温每低1 1 ，波高，波高增大约增大约5%5%。如气温比海温每低。如气温比海温每低10 10 ，波高增大约，波高增大约50%50%。在冬季西北太平洋中高纬海域，强盛的锋面气旋，气温低于在冬季西北太平洋中高纬海域，强盛的锋面气旋，气温低于海温，加之流波效应，有时出现比预料高海温，加之流波效应，有时出现比预料高2-32-3倍的异常大浪，倍的异常大浪，是海事多发的海域，有是海事多发的海域，有“魔鬼海域魔鬼海域”之称。之称。三、三、海啸、风暴潮、内波和潮波海啸、风暴潮、内波和潮波海啸海啸
42、(Tsunami) (Tsunami) ：由于海底或海岸附近发生的地震或火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称海啸，又称地震波。山爆发所形成的波动称海啸，又称地震波。波长长，常可达几百公里。波长长，常可达几百公里。波速大，几百波速大，几百几千公里几千公里/ /小时。小时。在大洋里波高很小，很难观测到。近岸浪高可达在大洋里波高很小，很难观测到。近岸浪高可达2020多米。多米。l1896年年6月月15日日本三陆大海啸，浪高日日本三陆大海啸，浪高30.5m，损失房屋，损失房屋14000栋、船舶栋、船舶30000余艘、余艘、27000人遇难。人遇难。=1775年年11月月1日，里斯本大
43、地震引起的海啸，浪高日，里斯本大地震引起的海啸，浪高18m，里斯本全城建筑在里斯本全城建筑在6分钟内几乎倾覆殆尽，分钟内几乎倾覆殆尽，10万人死于巨浪万人死于巨浪之中。之中。=19601960年年5 5月月2222日，智利日，智利8.98.9级地震，浪高级地震，浪高25m25m。海啸后先。海啸后先摧毁智利沿海一切设施，然后巨浪以极快的速度涌向摧毁智利沿海一切设施，然后巨浪以极快的速度涌向澳大利亚，接着又扑向菲利宾、夏威夷及日本沿海，澳大利亚，接着又扑向菲利宾、夏威夷及日本沿海，时速时速707km707km。夏威夷波高。夏威夷波高9m9m，日本沿海波高，日本沿海波高8.1m8.1m，最后，最后一
44、直影响到鄂海和青岛。海啸波长最小一直影响到鄂海和青岛。海啸波长最小17km17km，最大，最大300300至至400km400km。l19701970年年1111月一个热带气旋在孟加拉沿海引起的大海啸月一个热带气旋在孟加拉沿海引起的大海啸, ,巨浪高达巨浪高达20m,20m,造成造成3030万人死于这次严重的灾难万人死于这次严重的灾难. .=20042004年年1212月印度洋大海啸月印度洋大海啸, ,夺走十几万人的生命和无数夺走十几万人的生命和无数的财产的财产, ,使数十万人无家可归。使数十万人无家可归。风暴潮风暴潮（Storm Surge）风暴潮：风暴潮：是指因强热带风暴、台风、寒潮等强风
45、暴影响是指因强热带风暴、台风、寒潮等强风暴影响引起的海面异常升高、潮位大大超过平常潮位的现象。统引起的海面异常升高、潮位大大超过平常潮位的现象。统计表明，气压每降低计表明，气压每降低1hPa1hPa，海面大约升高，海面大约升高1cm1cm。风暴潮最严重的地区是日本沿岸、美国东海岸、墨西哥湾风暴潮最严重的地区是日本沿岸、美国东海岸、墨西哥湾沿岸、太平洋赤道以北的一些群岛和中国沿岸。我国风暴沿岸、太平洋赤道以北的一些群岛和中国沿岸。我国风暴潮多发区有莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠潮多发区有莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和海南岛东北角一带。其中，汕头至珠江口江口、雷州
46、湾和海南岛东北角一带。其中，汕头至珠江口和莱州湾是严重多发区。和莱州湾是严重多发区。内波内波 (Internal Wave)u内波内波 ：密度相差较大的水层界面上的波动。可在各种密度相差较大的水层界面上的波动。可在各种深度的海洋中产生，其波高比表面波大的多，常可达几深度的海洋中产生，其波高比表面波大的多，常可达几十米，甚至近百米。船舶遇到内波会产生十米，甚至近百米。船舶遇到内波会产生“死水死水”和和“共振共振”现象。遇此现象时应改变航向或航速。现象。遇此现象时应改变航向或航速。=19631963年年6 6月月1010日，美国日，美国“长尾鲨长尾鲨”号核潜艇在波斯顿以号核潜艇在波斯顿以东深海作超
47、水下东深海作超水下300m300m深潜。由于机舱内海水系统完全损深潜。由于机舱内海水系统完全损坏，耐压壳体招架不住海水的压力，船体炸的粉身碎骨，坏，耐压壳体招架不住海水的压力，船体炸的粉身碎骨，129129名试航人员全部遇难。名试航人员全部遇难。四、浅水波和深水波四、浅水波和深水波按波长相对于水深的大小，可以将海洋上的波浪分为浅水按波长相对于水深的大小，可以将海洋上的波浪分为浅水波和深水波。波和深水波。浅水波：浅水波：波长远大于海深的波，浅水波的波长至少是水深波长远大于海深的波，浅水波的波长至少是水深的的20倍（倍（ /h 20 ）。）。 t 波速取决水深，水越深，波速越大，与波长和周期无关。
48、波速取决水深，水越深，波速越大，与波长和周期无关。深水波：深水波：波长远小于海深的波，深水波的波长不超过水深波长远小于海深的波，深水波的波长不超过水深的的4倍（倍（ /h 4）。）。 C 1.5Tt 波速与波长和周期有关，与水深无关。波速与波长和周期有关，与水深无关。ghc 理论上证明：理论上证明：深水波中海面上水质点运动的轨深水波中海面上水质点运动的轨迹是以波高为直径的圆。迹是以波高为直径的圆。当水质点运动到最高当水质点运动到最高位置时，其运动方向与波向一致（为位置时，其运动方向与波向一致（为0）。当）。当水质点运动到最低位置时，其运动方向与波向水质点运动到最低位置时，其运动方向与波向相反（
49、相反（180）。当水质点在自己的平衡位置附）。当水质点在自己的平衡位置附近完成一次圆周运动时，整个波形就向前传播近完成一次圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离。一个波长的距离。浅水波中水质点运动的轨迹为椭圆。浅水波中水质点运动的轨迹为椭圆。五、五、群波群波和驻波和驻波 群波群波 (Group of Waves)： 海洋中的波浪常以海洋中的波浪常以“群群”的形式出的形式出现，通常称为群波。设两列波向、振幅相同，波长和周期稍现，通常称为群波。设两列波向、振幅相同，波长和周期稍有差别的正弦波相互叠加，叠加以后的合成波形如下图。有差别的正弦波相互叠加，叠加以后的合成波形如下图。 驻驻 波波 (
50、Standing Wave)由两列波向相反的正弦波叠加，可以得到一种波形不向前传由两列波向相反的正弦波叠加，可以得到一种波形不向前传播的波，波面只在原地振动，称为驻波。海滨峭壁处常出现播的波，波面只在原地振动，称为驻波。海滨峭壁处常出现驻波，台风眼区的驻波，台风眼区的“金字塔浪金字塔浪”就是驻波。波腹处的水质点就是驻波。波腹处的水质点只作垂直运动，波节处的水质点只做水平运动。只作垂直运动，波节处的水质点只做水平运动。第四节第四节 海温和海冰海温和海冰一、海一、海 温温(Sea-water Temperature)(Sea-water Temperature) ：表示海水冷热程度表示海水冷热程度
51、的物理量称为海水温度，简称海温。海温的高低取决于的物理量称为海水温度，简称海温。海温的高低取决于太阳辐射、海面辐射、蒸发、海流和海水的垂直运动等太阳辐射、海面辐射、蒸发、海流和海水的垂直运动等多种因素。多种因素。1 1表层海温分布表层海温分布: :整个海洋的年平均温度变化不大。年平整个海洋的年平均温度变化不大。年平均表层水温太平洋最高为均表层水温太平洋最高为19.1 ，印度洋次之为，印度洋次之为17.0 ，大西洋最低为大西洋最低为16.9 。三大洋平均表层水温为。三大洋平均表层水温为17.7 ，比地面年平均气温比地面年平均气温14.3 高高3 。可见海洋相对陆地是。可见海洋相对陆地是温暖的。温
52、暖的。2 2海温的垂直分布海温的垂直分布: :垂直分混合层、温跃层和恒温层垂直分混合层、温跃层和恒温层我国近海的水温我国近海的水温我国近海由于受大陆影响海温变化较复杂，全年我国近海由于受大陆影响海温变化较复杂，全年2月份月份海温最低，海温最低，8月份最高。月份最高。冬季冬季表层水温，渤海表层水温，渤海0左右，黄海左右，黄海0-10，东海，东海8-20，南海，南海16-26。南北温差较大，同纬度沿岸水。南北温差较大，同纬度沿岸水温低于外海。温低于外海。夏季夏季表层水温普遍升高，渤海表层水温普遍升高，渤海25-27，黄海，黄海25-27，东海东海28 ，南海，南海28-29。水温分布趋于均匀，南北
53、。水温分布趋于均匀，南北温差小，同纬度沿岸水温高于外海。温差小，同纬度沿岸水温高于外海。 3 3海温的日年变化海温的日年变化t大洋表层水温的日变化很小，日较差通常小于大洋表层水温的日变化很小，日较差通常小于0.4。最。最高水温出现在下午高水温出现在下午23时，最低水温出现在早晨时，最低水温出现在早晨6时左右。时左右。通常纬度越低，日较差越大，冬季日较差较小，夏季较大。通常纬度越低，日较差越大，冬季日较差较小，夏季较大。t大洋表层水温的年变化，一般比气温的年变化滞后大洋表层水温的年变化，一般比气温的年变化滞后12个月，北半球月平均最高值出现在个月，北半球月平均最高值出现在89月，最低值出现月，最
54、低值出现在在23月。在赤道、热带海区以及寒带海区年较差较小，月。在赤道、热带海区以及寒带海区年较差较小，一般只有一般只有23；温带海区较大，为；温带海区较大，为510。t与气温的周期性变化相比，表层水温的日、年变化有与气温的周期性变化相比，表层水温的日、年变化有2个个特点：一是水温的变化幅度比气温小；二是水温的变化位特点：一是水温的变化幅度比气温小；二是水温的变化位相落后于气温的变化位相，且冬季水温高于气温，夏季水相落后于气温的变化位相，且冬季水温高于气温，夏季水温低于气温。温低于气温。水温对人体的影响水温对人体的影响在水中，人体生理零度比在大气中高的多。当水温低于在水中，人体生理零度比在大气
55、中高的多。当水温低于29 时，人体皮肤有冷感；时，人体皮肤有冷感；2937 时有温感；高于时有温感；高于37 时时有热感。在大洋中平均水温高于有热感。在大洋中平均水温高于28 的区域只占海洋总面的区域只占海洋总面积的积的6%，热带某些海域水温最高只有，热带某些海域水温最高只有29-30 。可以说几乎。可以说几乎整个大洋海水的温度对人体来说都有冷感。整个大洋海水的温度对人体来说都有冷感。落水者当体温从落水者当体温从37 降到降到32 的过程中，人体出现剧烈颤的过程中，人体出现剧烈颤抖，体温从抖，体温从32 降到降到30 的过程中进入昏迷状态而不省人的过程中进入昏迷状态而不省人事；当体温降到事；当
56、体温降到30 以下时，因心脏衰竭而导致死亡。以下时，因心脏衰竭而导致死亡。水温对落水者存活时间有明显的影响，水温越高，存活时间水温对落水者存活时间有明显的影响，水温越高，存活时间越长。水温为越长。水温为0 时，落水者只能坚持时，落水者只能坚持15min；水温为；水温为10 时，存活的时间为时，存活的时间为2.5-3.0h；水温为；水温为15-20 时，存活时间时，存活时间可达可达10余小时。余小时。二、厄尔尼诺和拉尼娜现象二、厄尔尼诺和拉尼娜现象厄尔尼诺厄尔尼诺（El NinoEl Nino）是指赤道太平洋东部和中部是指赤道太平洋东部和中部海域大范围海水出现异常增温的现象。这种现象海域大范围海
57、水出现异常增温的现象。这种现象的出现可造成全球天气异常。厄尔尼诺现象可能的出现可造成全球天气异常。厄尔尼诺现象可能是海洋和大气之间不稳定的相互作用引起的。是海洋和大气之间不稳定的相互作用引起的。拉尼娜拉尼娜（LaninaLanina）是指赤道附近东太平洋水温反是指赤道附近东太平洋水温反常变化的一种现象。拉尼娜现象与厄尔尼诺现象常变化的一种现象。拉尼娜现象与厄尔尼诺现象正好相反。指的是洋流水温反常下降。正好相反。指的是洋流水温反常下降。厄尔尼诺和拉尼娜现象都成为预报全球气候异常厄尔尼诺和拉尼娜现象都成为预报全球气候异常的最强信号的最强信号海洋污染海洋污染海洋污染海洋污染：污染途经是降水、江河经流
58、、：污染途经是降水、江河经流、大气环流、涨落潮、污水排放、海上采大气环流、涨落潮、污水排放、海上采油采矿和船舶排污。其污染具有污染源油采矿和船舶排污。其污染具有污染源广、持续性强、扩散范围大、危害严重广、持续性强、扩散范围大、危害严重等特点。等特点。必须严格遵守必须严格遵守防止船舶污染海洋的国防止船舶污染海洋的国际公约际公约。否则，制裁是相当严厉的。否则，制裁是相当严厉的。三、海水密度和盐度三、海水密度和盐度海水的总质量约为地球质量的海水的总质量约为地球质量的1。由于海水中含有大量。由于海水中含有大量盐分，海水的密度是盐度、温度和压力的函数，一般为盐分，海水的密度是盐度、温度和压力的函数，一般
59、为 1.011.03 g cm-3。盐度是海水中含盐浓度的一种量度，是描述海水特性的盐度是海水中含盐浓度的一种量度，是描述海水特性的基本物理量之一。大洋表面盐度分布：基本物理量之一。大洋表面盐度分布：平均北大西洋的平均北大西洋的盐度最高（盐度最高（35.50），南大西洋和南太平洋次之），南大西洋和南太平洋次之（35.20），北太平洋最低（），北太平洋最低（34.20）。经向分布）。经向分布赤赤道地区盐度较低（约为道地区盐度较低（约为3535），副热带海区盐度最高），副热带海区盐度最高（36363737），向两极又逐渐降低，极地地区盐度最低），向两极又逐渐降低，极地地区盐度最低（约为（约为343
60、4以下）。以下）。四、海四、海 冰冰（Sea Ice）海冰海冰: : 广义的海冰是指海洋中各种冰的总称，它包广义的海冰是指海洋中各种冰的总称，它包括海水本身结冰和由大陆冰川，江河流入海洋中的陆括海水本身结冰和由大陆冰川，江河流入海洋中的陆源冰。主要是浮冰、岸冰和冰山三大类。海冰能破坏源冰。主要是浮冰、岸冰和冰山三大类。海冰能破坏港口设施，造成港口封冻，航道阻塞。流冰，特别是港口设施，造成港口封冻，航道阻塞。流冰，特别是冰山冰山(Iceberg)(Iceberg)严重威胁船舶的航行安全。严重威胁船舶的航行安全。冰源：冰源：1. 1. 由海水直接冻结而成的冰，称咸水冰。由海水直接冻结而成的冰，称咸
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