05-4 大洋环流42

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,压强梯度力 科氏力,摩擦力 科氏力,地转流,风海流,2,在北半球，海流运动因感应到科氏力的作用，表层海水会倾向向右侧堆积。左图为运动刚开始时，右图则为达到地转平衡后。,3,南海海面高度与环流,4,风海流,风海流,：海面在稳定风场长时间作用下，当垂直湍流引起的水平摩擦力与水平科氏力平衡时，所形成的海水稳定流动。,在北半球无限深广的海面上,，假定,：,1,）稳定风场只沿,y,轴方向吹，且长时间作用；,2,）水深无限，海水密度均匀分布，海面水平；,3,）只考虑垂直湍流引起的水平摩擦力；,4,）科氏力不随纬度变化。,5,6,7,大洋环流,大洋中相对独立的海流循环系统，可分为风生表层环流和热盐深层环流两大类。,表层环流,主要由大气环流驱动，如北太平洋副热带反气旋涡环流、太平洋亚北极气旋涡环流等。,深层环流,因温盐度分布不均导致密度差异而成，如北大西洋深层水、南极底层水等。,8,大洋环流,海洋表层环流与全球风场分布密切相关。,而全球风场分布又与大气环流相关。,表层环流,9,大洋环流,在一个理想海洋中，风生海流理论上应有的环流型态。,10,大洋环流,压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡，形成大洋表层环流系统。,11,12,一、赤道流系：,1),南、北赤道流对应信风带，亦称信风流。南北不对称，夏季北赤道流在,10,N,到,20,N,25,N,之间，南,3,N,10,S,之间。冬季稍偏南。赤道流自东向西逐渐加强。,2),赤道流系,主要,100,300m,的上层，平均流速,0.25,0.75m/s,。下部有强大的跃层存在，跃层以上温暖高盐的表层水。溶解氧含量高，营养盐低。赤道流是高温、高盐、高水色及透明度大为特征的流系。,3),印度洋赤道流系主要受季风控制。,11,月至翌年,3,月盛行东北季风，,5,9,月盛行西南季风。赤道逆流：对应赤道无风带，平均位置在,3,N,10,N,之间。逆流区有充沛的降水，相对赤道流具有高温、低盐特征。它与北赤道流之间存在辐散上升运动，水色和透明度也相对降低。,赤道潜流：南赤道流区下方温跃层内，与赤道流相反自 西向东的流，成带状分布，厚约,200m,，宽,300km,，最大流速达,1.5m/s,。流轴常与温跃层一致，向东变浅,13,大洋环流,压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡，形成大洋表层环流系统。,14,大洋环流,海水在表层以下向东流动，即赤道潜流。厚约,200m,，宽约,300km,，最大流速高达三节以上，轴心位置在海面下约,100m,处，流量很大，系南北赤道流流到西界的部份补偿流。,15,二、西边界流：大洋西侧沿大陆坡从低纬向高纬的强流。太平洋黑潮和东澳流，大西洋湾流和巴西流，印度洋莫桑比克流。是反气旋环流一部分，赤道流的延续。与近岸水相比，具有高温、高盐、高水色和透明度大等特征。北强南弱。,16,大洋环流,压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡，形成大洋表层环流系统。,17,湾流：佛罗里达流与安的列斯流汇合处视为起点。北上经,1200km,，到哈特拉斯角，又离岸向东，直到,45,W,附近的格陵兰滩以南，行程,2500km,。然后转向东北，横越大西洋,北大西洋流。湾流在海面宽度,100,150km,，表层最大流速,2.5m/s,，最大流速偏在流轴左方，沿途流量不断增大，影响深度可达海底。两侧有自北向南的逆流存在。湾流方向左侧为高密冷水，右侧低密暖水，水平温度梯度高达,10,C/20km,。等密线倾斜渗达,2000m,以下。绝大部分达海底。有弯曲现象，流轴弯曲足够大，与主流分离，在南侧形成气旋式冷涡，在北侧则形成反气旋式暖涡。空间特征尺度为数百千米，有时存在几年，沿湾流相反方向移动。,18,大洋环流,压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡，形成大洋表层环流系统。,19,黑潮：菲律宾群岛东侧北上，主流从台湾东侧经台湾和与那国岛之间水道进入东海，沿陆坡向东北方向流动。到九州西南方一部分向北层对马暖流，经对马海,峡进入日本海。在此之前也有一部分进入黄海称黄海暖流，具有风生补偿流特征,。,20,大洋环流,压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡，形成大洋表层环流系统。,21,三、西风漂流：,北太平洋漂流,北大西洋漂流,南极绕极流,22,大洋环流,压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡，形成大洋表层环流系统。,23,南极绕极流：,由于南极海域连成一片，南半球西风飘流环绕整个南极大陆，是一支自表至底、自西向东的强大流动，其上部是漂流，下部为地转流。南极锋位于其中,大西洋和印度洋平均位置为,50,S,，太平洋位于,60,S,。极锋两侧海水特性、气候特征有明显差异。极地海区干冷、亚南极海区为极地气团与温带海洋气团轮流控制，季节性明显。,南极辐聚带：风场分布不均，低温、低盐、高溶解氧的表层水在极锋向极一侧辐聚下沉。南极绕极流在太平洋东岸向北分支为秘鲁流，大西洋本格拉流，印度洋西澳流。分别在各大洋中向北汇入南赤道流。,24,大洋环流,压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡，形成大洋表层环流系统。,25,四、东边界流：太平洋的加利福尼亚流、秘鲁流，大西洋的加那利流、本格拉流，印度洋的西澳流，都是寒流。他们的流幅宽、流速小、影响深度浅，水色低、透明度小。上升流是东边界流海区的一个重要水温特征。,原因：信风常年沿岸吹，风速分布不均，近岸小，海面大，海水离岸运动。另外，来自高纬海区的寒流，形成大气冷下垫面，上层大气层结稳定，有利海雾形成，因此干旱少雨。与西边界流区具有气候温暖、雨量充沛的特点形成明显的差异。,26,大洋环流,在一个理想海洋中，风生海流理论上应有的环流型态。,27,总结：世界海洋表层,(0-1000m),环流,南北半球主体存在以副热带高压为中心的,反气旋型,(,北半球为顺时针、南半球为逆时针,),环流,以北半球中高纬度海上低压区为中心的气旋式环流,南半球中高纬海区没有气旋式大洋环流，而被西风漂流所替代,在南极大陆周围形成绕极环流,北印度洋形成季风环流区,海流隔赤道大致呈南北对称而流动,28,印度洋北部的季风环流,29,大洋环流,30,大洋环流,海洋中大尺度海流运动对水平旋转的转速非常敏感，海水总是倾向维持本身固有的水平旋转转速（其中也包含了地球的转速），可是地球的水平旋转转速却会随纬度而变，在北半球愈往北走地球水平旋转转速愈大（到了北极便和地轴转速一致）,当一团原本并末转动的海水,(,棕色部份,),向北移动时，海水相对于地球应逐渐呈现顺钟向旋转，其左侧部份因旋转所产生之流速与整体运动方向相同，右侧则相反，故愈往北移其左侧流速将愈快，这就是造成西方强化现象主要的原因。,31,大洋反气旋环流区内那些流向低纬度地区之海水又会再随着西向海流（北赤道洋流或南赤道洋流）向着大洋西边汇集，最后在海洋西侧陆架边缘汇集形成强劲的、流向高纬度地区的西方边界流（黑潮或湾流均属之），这个现象亦称为西方强化，是物理海洋学中关于海洋环流理论的重要部份。,大洋环流,32,但是，海流并非作单一方向持续流动的，它包含着许多变动流成分。,过去人们认为北太平洋中部及北大西洋中部等亚热带环流内侧是几乎无流动的平静海域，但近年来观测发现这些海域自海面至海底充满了被称为中尺度涡、直径,100-200km,、周期约,100,天、外围流速,10cm/sec,左右的涡旋运动。,中尺度涡发现于,70,年代的大规模海洋观测,Mid Ocean Dynamics Experment,，故也称其打头字母的,MODE,。,有关中尺度涡的形成、消长机制还不十分清楚，但可以相信中尺度涡对热量的南北输送起着很大作用,。,大洋环流,33,湾流卫星遥感及其示意图,大洋环流,34,35,通常春夏期是鲣鱼北上的季节，但只有在黑潮势力强盛、前锋抵达北方时，鲣鱼也跟着北上，其余年份则不然。,另外，太平洋金枪鱼于菲律宾近海至冲绳八重山群岛一带产卵、孵化，,1,年后随黑潮离开日本，,2,龄时一部分滞留于加里弗尼亚沿岸，成长至,4-5,龄后又随北赤道海流回到日本附近产卵。,连接黑潮、北太平洋海流、加里弗尼亚海流、北赤道海流的亚热带环流，环绕北太平洋一周大约需六年时间。,大洋环流,北太平洋副热带海域流系,36,大洋环流,南极海区环流：南极大陆边缘一个很窄范围内，极地东风作用，形成一支自东向西绕南极大陆边缘的小环流，称为极地东风环流。与南极绕极流间，形成南极辐散带。与南极大陆间形成海水沿陆架的辐聚下沉，即南极大陆辐聚区，亦是南极陆架表层海水下沉的动力学原因。,37,大洋环流,深海环流,起源于极地或副极地附近，由于海水冷却下沉或海冰造成高盐海水下沉而形成。,世界海洋的深层水主要形成于格陵兰岛南侧的伊尔明加海和南极的威德尔海,(Weddell Sea),，在这些海域冷却变重的海水沉降至深海，并在世界范围的深层蔓延开来。,太平洋北部也有冷却变重的海水，因盐度低、水深浅而不能形成深层水。,38,39,深层流由于流速小，故不能直接用流速仪测得，但可以通过测定海水中碳的放射性同位素浓度来间接推定其流动方向，即测定半衰期为,5570,年的,14,C,和稳定同位素,12,C,之比。,大气中的,14,C/,12,C,比值是一定的，但海水沉降后，与大气的接触被隔绝，,14,C/,12,C,值以时间的指数函数递减，因此如果测定,14,C/,12,C,比值，就可以倒过来推算该处海水与大气隔绝以后的时间即海水年龄。,这样测得太平洋和大西洋海水的年龄分布，大西洋北部伊尔明加海附近的深层水年龄最轻，太平洋北部的中层海水年龄最大，为,2000,岁。,大洋环流,40,大洋环流,若考虑深层水是从年龄小的海域向年龄大的海域流动，在伊尔明加海沉降的深层水南下大西洋，到达南极时要花,700,年；再东拐至澳大利亚南端需,600,年；然后北上太平洋，到达北太平洋北部还需,700,年。,因为深层水是一边沿水平流动，一边逐渐上升至表层，所以北太平洋中层的海水是世界上最古老,(,与大气的接触被隔绝以后,),的海水。,深层大循环把大量的热从赤道区域输送到极地区域，其强弱的变化对于地球的气候变动起着重要作用，但具体情况还不很明了。,41,中国近海的环流,简述海流的定义、形成原因及表示方法。,引起海水运动的力有哪些？,何谓地转流？它与哪些力有关？,简述风海流理论的基本内容。,风生大洋环流理论的基本结论有哪些？,何谓热盐环流？它在世界大洋环流中扮演什么角色？,简述赤道流系的主要海流及其形成原因及水文特征。,北半球有哪几支西边界流？有哪些显著特点？,为什么北海道与南美西岸能成为世界有名的大渔场？,何谓大洋中尺度涡？有何基本特征？,思 考 题,42,课堂练习,画出陆海轮廓,画出世界表层主要洋流（箭头和文字标明 主要海流名称，如赤道流，湾流，黑潮等）,姓名 学号,