【正文】 有正的最大水平速度，在波谷處具有負(fù)的最大水平速度，且其鉛直速度分量w皆為零。其中g(shù)為重力加速度。p 在右手直角坐標(biāo)系中，二維小振幅重力波波面方程為 z = a sin(kxst)，式中z為t時(shí)刻位于坐標(biāo)x處的水面相對于平均靜止水面的位移，a為振幅，kxst為幅角，k和s分別為波數(shù)和圓頻率，且k=2p/l，s=2p/T。第六章 海洋中的波動(dòng)現(xiàn)象p 波峰、波谷p 波高(H)、波長(l)、周期(T)p 波速(c)、波幅(a) 、波陡(H/l)p 波數(shù)(k)、圓頻率(s)p 波峰線、波向線波浪分類p 按成因：風(fēng)浪、涌浪、近岸浪、潮波、風(fēng)暴潮及海嘯等；p 按周期：毛細(xì)波(1s)、重力波(1~30s)、超重力波(數(shù)分鐘~數(shù)小時(shí))、潮波(12~24小時(shí))和長周期波(數(shù)天)；p 按波形：前進(jìn)波和駐波；p 按水深與波長之比：深水波 (h≥l/2)、過渡波(l/20hl/2)及淺水波( h≤l/20)；p 按作用力性質(zhì)：自由波（如涌浪、海嘯）和強(qiáng)迫波（如風(fēng)浪、潮波）p 按發(fā)生深度：表面波和內(nèi)波；p 按振幅與波長之比：小振幅波(或線性波)和有限振幅波。p 風(fēng)海流體積運(yùn)輸在近岸等海域使海水發(fā)生輻散或輻合，由于海水連續(xù)性，輻散處海水自深層向上涌升而形成上升流，輻合處海水自上層下沉而形成下降流。上升流上升流是指海水自深層向上涌升而形成的海流；下降流則是海水自上層下沉而形成的海流。風(fēng)海流引起的水量輸送p 無限深海風(fēng)海流體積運(yùn)輸只發(fā)生在 x 軸方向上，即垂直于風(fēng)矢量并偏于其右方，南半球則偏于左方；淺海風(fēng)海流體積運(yùn)輸在 x 和 y 軸方向上均存在，即其體積運(yùn)輸方向與風(fēng)矢量偏角小于90176。p 對于淺海風(fēng)海流，由于海底摩擦作用，各層流速大小相應(yīng)減小，流向相對于風(fēng)向的偏角也減小。p z = p/a 時(shí)的深度稱為摩擦深度，用D表示，即D = p/a = p/(rwsinf/Kz)1/2，其大小與垂直湍流摩擦系數(shù)Kz和地理緯度f 有關(guān)。當(dāng)深度增加至 z = p/a 時(shí)，V= V0exp(p)≈ V0，流向與 x 軸的夾角為 135186。p 海面以下流速大小V= V0exp(az)，隨深度增加(z0)按指數(shù)減?。涣飨蚺c x 軸的夾角為45186。即偏于風(fēng)矢量之右45186。在北半球無限深廣的海面上，假定：1）穩(wěn)定風(fēng)場只沿 y 軸方向吹，且長時(shí)間作用；2）水深無限，海水密度均勻分布，海面水平；3）只考慮垂直湍流引起的水平摩擦力；4）科氏力不隨緯度變化。p 南半球情形正相反。若不考慮海水的湍應(yīng)力和其它能夠影響海水流動(dòng)的因素，則這種水平壓強(qiáng)梯度力與科氏力取得平衡時(shí)的定常流動(dòng)，稱為地轉(zhuǎn)流。p 運(yùn)動(dòng)方程p 連續(xù)方程p 邊界條件，如海面的運(yùn)動(dòng)學(xué)邊界條件為 w = dζ/dt地轉(zhuǎn)流 ：水平壓強(qiáng)梯度力的作用下，海水將在受力的方向上產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。摩擦力分為分子摩擦力和湍流摩擦力，相應(yīng)的粘滯系數(shù)分別稱為分子粘滯系數(shù)和湍流粘滯系數(shù)，通常后者比前者大數(shù)個(gè)量級，故在海洋學(xué)中通常忽略分子摩擦力。 科氏力fc（又稱地轉(zhuǎn)偏向力）是由地球自轉(zhuǎn)而對運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生的作用力，其方向在北半球垂直于物體運(yùn)動(dòng)方向且指向其右方，南半球正相反；其大小等于物體運(yùn)動(dòng)速率V與科氏參數(shù)f=2ωsinφ之積，即：fc = fV科氏力在x、y及z三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量依次為： fcx = fv， fcy = fu， fcz ≈ 0摩擦力:相鄰兩層海水之間或海水與其邊界之間，因海水相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的切向作用力，稱為摩擦力。當(dāng)海水密度不是常數(shù)，尤其是水平方向上有著明顯差異時(shí)，等壓面相對于等勢面將會傾斜，此時(shí)的壓力場稱為斜壓場。p 海水靜力方程為：dp=ρgdz ρ是海水密度，p為海水壓強(qiáng)，垂直坐標(biāo)軸z向上為正。p 壓力相等的所構(gòu)成的面稱為等壓面?？梢娫跀?shù)值上1位勢米近似等于1幾何米。與重力處處垂直的面稱為等位勢面，靜止?fàn)顟B(tài)下的海平面就是一個(gè)等勢面。因?yàn)楹Ｋ芏鹊姆植寂c變化直接受溫度、鹽度的支配，而密度的分布又決定了海洋壓力場的結(jié)構(gòu)。由于海水運(yùn)動(dòng)中粘滯性對動(dòng)量的消耗，這種流動(dòng)隨深度的增大而減弱，直至小到可以忽略，其所涉及的深度通常只為幾百米，相對于幾千米深的大洋而言是一薄層。海洋環(huán)流一般是指海域中的海流形成首尾相接的相對獨(dú)立的環(huán)流系統(tǒng)或流旋。 第五章、海洋環(huán)流海流是指海水大規(guī)模相對穩(wěn)定的流動(dòng)，是海水重要的普遍運(yùn)動(dòng)形式之一。含量小，但在海水中的總量非常豐富。五節(jié) 海洋的化學(xué)資源海水化學(xué)資源是指海水中所含有具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化學(xué)物質(zhì)。硅：有溶解硅酸鹽和懸浮二氧化硅兩種形式。無機(jī)磷酸鹽又有溶解態(tài)（DIP）和顆粒態(tài)（PIP）兩種。營養(yǎng)鹽隨深度增加而增加，在某一深度達(dá)到最大值，此后不再隨深度變化N、P、Si等營養(yǎng)鹽主要存在形式 等營養(yǎng)鹽主要存在形式氮：溶解氮、無機(jī)氮化物、有機(jī)氮化物等。被生物攝取的N,P,Si等營養(yǎng)鹽轉(zhuǎn)化為生物顆粒有機(jī)物。四節(jié) 海水中的營養(yǎng)元素? 海水中的營養(yǎng)鹽是指海水中由N、P、Si等元素組成的某些鹽類。秋、冬季升高，春、夏季降低；寒流較高、暖流較低生物 春、夏季淺海海水上層溶解氧可能達(dá)到過飽和；深層海洋中的氧化呼吸作用則不斷消耗氧。海洋中的重金屬如汞合成有機(jī)化合物（含農(nóng)藥等）營養(yǎng)物質(zhì)放射性核素二節(jié) 海水中的二氧化碳系統(tǒng)海水的總堿度，是由于碳酸根離子、碳酸氫根負(fù)離子和硼酸根離子形成的堿度是指碳酸根和碳酸氫根濃度之和。一節(jié) 海水的化學(xué)組成二、元素在海水中的逗留時(shí)間元素以固定的速率向海洋輸送，如果要把全部海水中 該元素置換出來所需的平均時(shí)間。大洋真光層里，含量都很低；含量隨深度增加而增大，并在一定深度達(dá)到最大值，之后幾乎不再隨深度而變。水平分布：取決于生物活動(dòng)、大陸徑流、水文狀況、沉積作用和人類活動(dòng)等因素。氣體交換速率:海面風(fēng)速, 溫度有關(guān)，氣體的種類(如在相同的分壓情況下，氧氣的交換速率比氮?dú)饪煲槐?。海水中的有機(jī)物質(zhì)：如氨基酸、腐植質(zhì)、葉綠素等。營養(yǎng)元素：主要是與海洋植物生長有關(guān)的要素，通常是指 N，P及Si等。與下層相連的上層底部低鹽水快速加熱升溫而變輕，而與上層相連的下層頂部高鹽水迅速降溫變重，結(jié)果在界面上層的高溫低鹽水上升，界面下層的低溫高鹽水下降，形成對流。鹽指形成后，在原來的溫、鹽、密度垂直結(jié)構(gòu)（躍層）上產(chǎn)生了細(xì)微結(jié)構(gòu)。當(dāng)界面存在擾動(dòng)時(shí)，由于水溫的分子擴(kuò)散系數(shù)大于鹽度，所以進(jìn)入上層后的低鹽水迅速被加熱從而變輕，而進(jìn)入下層的高鹽水由于快速失去熱量而降溫并因此變重。分鹽指(salt finger)和穩(wěn)定過剩(overstabilizing)2類。海洋細(xì)微結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制較復(fù)雜，如內(nèi)波破碎作用說、雙擴(kuò)散對流說、側(cè)向雙擴(kuò)散侵入說、邊界混合作用說、海水混合增密說、斜壓渦動(dòng)說等。60年代以來，隨著各種海洋精密儀器的開發(fā)，觀測發(fā)現(xiàn)到海水溫、鹽、密度等要素的時(shí)空分布并非傳統(tǒng)概念的光滑連續(xù)結(jié)構(gòu)，而是存在著許多時(shí)空尺度較小的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，呈異常切變的形狀，具有大量的垂直尺度為幾厘米至幾十米的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，這種現(xiàn)象在躍層、深層和上混合層大都有發(fā)現(xiàn)。l 對流混合：由海水對流運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的海水混合。由于分子熱擴(kuò)散系數(shù)約為分子鹽擴(kuò)散系數(shù)的100倍，因此在穩(wěn)定海洋中會出現(xiàn)所謂的雙擴(kuò)散現(xiàn)象。l 分子混合：由海水分子及其中溶質(zhì)分子的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的混合。 兩個(gè)或更多水團(tuán)之間疊置相交時(shí)產(chǎn)生混合效應(yīng)，它們的交界面即水團(tuán)邊界，或稱混合區(qū)、交匯區(qū)、過渡帶、鋒面、躍層等。混合：在動(dòng)力和熱鹽等因素作用下，具有不同水文特征的海水不斷地相互交換、混雜，從而使一定范圍內(nèi)海水水文要素的分布逐漸趨向均勻，這類海水運(yùn)動(dòng)稱為海水混合。 湍流可看作由平均運(yùn)動(dòng)與流體微團(tuán)不規(guī)則脈動(dòng)疊加而成。湍流是相對于層流而言的，所謂層流是海洋中流速大小和方向相對恒定的層狀海水運(yùn)動(dòng)。水系：“符合一個(gè)給定條件的水團(tuán)的集合”。n 溫鹽圖解：，具體方法系指以溫度為縱坐標(biāo)，以鹽度為橫坐標(biāo)，將測站上不同層次的實(shí)測溫鹽值對應(yīng)地點(diǎn)在溫鹽坐標(biāo)系中，然后自表至底有序的把各點(diǎn)連結(jié)起來的曲線（折線）圖。l 隨著深度增加，密度的水平差異如溫度和鹽度一樣，不斷減小，至大洋底層則已相當(dāng)均勻。l 隨著緯度增高，鹽度劇降，但因水溫降低引起的增密效應(yīng)比降鹽減密效應(yīng)更大，故密度繼續(xù)增大。l 赤道區(qū)溫度最高，鹽度也較低，故表層海水密度最小，由此向兩極方向，密度逐漸增大。三．密度分布l 海水密度是溫度、鹽度和壓力的函數(shù)。③亞寒帶，表層最小，隨深度增加而增加1500－2000m以下不變化。 ①赤道，表面低，向下增大，至100－200m層鹽度達(dá)最大值,以后逐漸減小，至中層800—1500m層鹽度達(dá)最小值，以后又緩慢上升，至2000－3000m鹽度均勻。③大洋邊緣鹽度?。ń邓看螅10176。⑥在沿海近岸受地形影響大，等溫線與等深線平行，夏季近岸高，遠(yuǎn)岸低，冬季相反。④在寒暖流交匯處或二個(gè)物質(zhì)不同的水團(tuán)交匯處，等溫線密集。當(dāng)然，在個(gè)別海區(qū)它也可由平流造成分布特點(diǎn)：①等溫線基本沿緯度分布，幾乎與緯度平行，這與太陽輻射的分布規(guī)律極為相似。冬季甚至在上層出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，其深度可達(dá)100m，夏季表層增溫后，由于混合作用，在逆溫層的頂部形成一厚度不大的均勻?qū)?。冬季，因表層降溫，對流過程發(fā)展，混合層向下擴(kuò)展，導(dǎo)致季節(jié)性躍層消失。（三）非規(guī)則變化：西班牙圣嬰ELNino現(xiàn)象。近海大于大洋。C。C，最大值出現(xiàn)副熱帶海域89176。（二）年變化：表層受制太陽輻射年變化。：表層水溫的日變化，通過海水內(nèi)部的熱交換向深層傳播。：相比之下，晴天比多云大；無風(fēng)比有風(fēng)大；低緯比高緯大；夏季比冬季大；近岸比外海大。日較差：最高溫與最低溫之差。水溫的變化（一）日變化：很小，176。海面有效回輻射定義：海面向大氣的長波輻射與大氣向海洋的長波輻射之差。C、經(jīng)向梯度夏半年小于冬半年。維恩定律：輻射能量的最大波長與輻射體表面的絕對溫度成反比。 ?海冰密度低于純水冰（含有氣泡） ?新冰———————914 915kg/m179。S 五、海冰的鹽度定義：海冰融化后海水的鹽度，一般為37 “鹽泡”和“氣泡”：結(jié)冰時(shí)來不及流走的鹽分以鹵汁的形式 被包圍在冰晶之間的空隙里形成“鹽泡”；結(jié)冰時(shí)來不及逸出的氣體被包圍在冰晶之間的空隙里形成“氣泡”。 4555176。S；印度洋N；冰山：發(fā)源地——格陵蘭；平均冰界線40176。只有當(dāng)對流混合層的溫度同時(shí)到達(dá)冰點(diǎn)，海水才會在整個(gè)對流混合層同時(shí)結(jié)冰。二、海冰的形成形成條件：海水溫度降至冰點(diǎn)；相對冰點(diǎn)稍有過冷現(xiàn)象；有凝結(jié)核存在。海冰：由海水凍結(jié)而成的冰稱為海冰。Vt = V Vt =()103 海水狀態(tài)方程“一個(gè)大氣壓國際海水狀態(tài)方程(EOS80)”：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(海面為0)下，海水密度r(S,T,0)與實(shí)用鹽度S和溫度T(℃)的關(guān)系為r(S,T,0)=rw+AS+BS3/2+CS2上式中 A=103T+105T2 107T3+109T4 B=103+106T2 C=104 純水項(xiàng) rw=+103T2 +106T4+109T5 適用范圍：T=2~40℃，S=0~42。 海水的密度與海水狀態(tài)方程海水密度ρ：單位體積海水的質(zhì)量（g /cm3）比容α：單位質(zhì)量海水的體積（cm3 /g） 海水的密度和比容都是溫、鹽、壓力的函數(shù)，用ρS，T，P和αS，T，P表示現(xiàn)場密度：在現(xiàn)場溫度和壓力下的海水密度，稱為“現(xiàn)場密度”， 或 條件密度：大氣壓力下的海水密度稱為“條件密度”бt （大氣壓力為0）海水比容：= (. P –)1000 現(xiàn)場比容：在現(xiàn)場溫度、鹽度、壓力下的海水比容，稱為：“現(xiàn)場比容”。海水中雜質(zhì)增多也會使表面張力減小。在液體自由表面上，由于分子之間的吸引力所形成的合力，使自由表面趨向最小，這就是表面張力。分子粘滯系數(shù)只取決于海水性質(zhì)，而渦動(dòng)粘滯系數(shù)則與海水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)若在海水與淡水之間放置一個(gè)半滲透膜，水分子可以透過，但鹽分子不能透過，則淡水側(cè)的水慢慢滲向海水側(cè)，使之壓力增大，直至達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)膜兩邊的壓力差稱為滲透壓。在討論大尺度湍流狀態(tài)下的海水運(yùn)動(dòng)時(shí)，其粘滯性可以忽略不計(jì)。m隨鹽度增大略有增大，但隨溫度升高卻迅速減小。s；m/r稱為運(yùn)動(dòng)(學(xué))粘滯系數(shù)，單位記m2 摩擦(切)應(yīng)力的大小與兩海水間的速度梯度成比例。冰點(diǎn)溫度隨鹽度ｓ的增加而降低。主要和海水的運(yùn)動(dòng)狀況有關(guān)。主要與海水的性質(zhì)有關(guān)。熱流率：單位時(shí)間內(nèi)通過某一截面的熱量。蒸發(fā)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是水分子由水面逃逸而出的過程。海水微團(tuán)此時(shí)的相應(yīng)密度稱為位密，記為rQ比蒸發(fā)潛能熱：使單位質(zhì)量海水化為同濕度的蒸汽所需的熱量。絕熱下沉?xí)r，P增大→V縮小，外力對海水微團(tuán)作功→內(nèi)能增加→T升高；反之，絕熱上升時(shí)，V膨脹→消耗內(nèi)能→T降低。壓縮性:單位體積的海水，當(dāng)壓力增加1Pa時(shí)，其體積的負(fù)增量稱為壓縮系數(shù)。rTRp是壓力對電導(dǎo)比影響， Rp = f(p，T，R)rT為標(biāo)準(zhǔn)海水的溫度系數(shù)， rT = f(T)在求出Rp、rT和已知R的情況下可求得RT，（R，Rp，rT→RT→△S→S→SA） 海水的主要熱學(xué)性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)熱容：海水溫度升高1k(1℃)時(shí)吸收的熱量?，F(xiàn)場CTD測出R、T、P要經(jīng)過修正才能得到含鹽度考慮溫度影響時(shí): S=∑aiRi/2 + ΔS 現(xiàn)場測得電導(dǎo)比R，經(jīng)過處理得到海水鹽度：R=Rp鹽度公式：1978年實(shí)用鹽標(biāo)S=∑aiK15 ∑ai= 2≤ S ≤ 42 公式建立采用稀釋和濃縮得到35‰標(biāo)準(zhǔn)海水。 鹽度：1千克海水中所含溶解物質(zhì)的總克數(shù) 氯度：一千克海水中，將溴和碘以氯代替后所含氯的總克數(shù)稱為氯度。0 ℃水結(jié)冰時(shí)，水分子全部締合成一個(gè)巨大的分子晶體，體積增大，密度減小，所以冰總是浮在水面上。水分子締合成分子晶體，其晶格排列松散，體積增大，故密度減小。若充分分解，1m3的天然氣水合物可釋放150m3的甲烷氣，是世界天然氣探明儲量的10多多倍。分為