海洋学第6章海流.doc

第六章 海 流 海流是指海水的大规模相对稳定的流动 §6— 1 地转流 水平压强梯度力和科氏力达到平衡时的稳定海流，叫做地转流。 一、地转流的成因 斜压场→水平压强梯度力→海水在受力方向上运动→科氏力→水平压强梯度力=科氏力→地转流 二、地转流方程及其解 设等压面只沿x方向倾斜，夹角为β,则有 （6-22） （6-23） 由（6-22）得 6— 24 根据等压面方程，有 6— 25 利用式（6—23）可得 由图可知 6— 27 所以 6— 28 由（6— 28）式知： 内压场引起的地转流流速v：与等压面倾角的正切成正比; 与科氏参量f成反比；随深度增大而减小; 等压面与等势面平行时，流速为零 在赤道处：，f=0,式(6—28)不适用。 外压场引起的地转流（倾斜流）： 自表至底(不考虑底摩擦)流速相同 地转流流向：在等压面与等势面的交线上流动 在北半球垂直指向压强梯度力的右方 观测者顺流而立时，右侧等压面高，左侧低。 在南半球正好相反。 §6—2 风海流 一. 无限深海风海流 1.基本假定 北半球；稳定风场；无限广阔；海面水平； 、、、f、为常量。 2.运动方程、边界条件及解的形式 动量方程： (1) (2)分析：流速为常量；方程左边均为0; 只考虑切应力(摩擦力)与科氏力. （3）； （4） （5）； （6） （1）、（2）式简化为： （7） 以代上式得 （8） （9） 引入复平面 令 复平面 （9）×i+(8)得 （10） 解方程得 V=A （11） 在海底: V=0 ； B=0 在海面: 设风只沿 y轴方向吹，则海面的边界条件为 = ; ; （11）式对z求导 （12） 由上式得 z=0时 式中: () 3.对解的讨论 (1)流速的量值，随深度呈指数减小 (2)流矢量与x轴的夹角： (450+az) (3)z＝0时：流速为V0，与成正比，在风矢量右方450 (在南半球则左偏) (4)时： 流速为； 为摩擦深度，用D表示 流向为450—π=-1350，恰与表面流向相反。 4.求的经验公式 求的经验公式 ＝4.3 二、浅海风海流 h/D ↓→流矢量与风矢量的方向趋于一致； h/D＞0.5与无限深海相似； h/D＞2 可作为无限深海处理。 三.风海流的体积运输 在x与 y方向上通过单位宽度自表面到流动消失处的体积运输分别为 利用分步积分公式:∫udv = uv - ∫vdu有: 结论（北半球）： 深海风海流 体积运输方向与风矢量垂直，指向右方。在南半球相反。 浅海风海流 体积运输在x方向与y方向上都存在， 其合成方向偏离风矢量的角度小于900， 水深愈小，偏角愈小。 §6—3 惯性流 只有科氏力作用的海流称为惯性流 一、运动方程 （1） 由（1）式得：