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第三章 海洋环流 中国海洋大学海洋气象系 李子良 (3)海流一般是三维的，即不但水平方向流动，而且在铅直方向上也存在流动，当然，由于海洋的水平尺度(数百至数千千米甚至上万千米)远远大于其铅直尺度，因此水平方向的流动远比铅直方向上的流动强得多。尽管后者相当微弱，但它在海洋学中却有其特殊的重要性。习惯上常把海流的水平运动分量狭义地称为海流，而其铅直分量单独命名为上升流和下降流。 基本要点: 第一节 洋流之原动力, 种类和成因 第二节 世界主要洋流和水团分布 第三节 洋流与气候 第一节 洋流之原动力,种类和成因 一. 洋流的原动力大致可以分成下列两种： (1)热动力(Thermo-dynamic) 海水受辐射热增温，体积增大，而使密度减少；因蒸发作用，盐度增加，导致密度也随之增加，最后因为不同密度的水团，而发生对流作用的水流。 (2)水动力(Hydro-dynamic) 即一般作用于流体的动力，包括重力、摩擦力，压力差和地球自转偏向力（科氏力）等等，造成洋流的流动。 二. 洋流的种类大致可以分成下列的形式 (1)吹送流(Drift current) 当海水受到一定方向的风的长时间吹拂后，空气与海水之间产生的摩擦力，会使海水大致沿着风的方向流动，这种洋流称之为吹送流。 (2)密度流(Density current) 不同温度和盐度特性的水团，形成不同的密度，必然发生水压的差异，从而造成海水的流动，这种洋流称之为密度流。 (3)周期流(Periodic current) 所谓周期流是指在某个时间周期内，会周而复始的流动换句话说是会有一定周期，可以预测其产生时程的，有以下两种： （a）潮流(Tidal current) 海水受到太阳与月亮引力的影响，而产生一种潮波，这种潮波在大洋中并没有随着潮波前进的显著水流，但是在沿岸附近，会随着高潮与低潮的变换，而有涨潮与落潮的产生，是为潮流。 （b）内波流(Current induced by internal wave) 液体内因特殊原因而发生密度变化，形成流体内部密度的不连续现象，因而产生最大振幅的振荡称为内波。这种内波是由于各水层间的温度具有周期性的上下替换所致，其波高在中间深度时最大，水平速度以海面及海底最大，这种因为内波而使海水流动的现象，是为内波流。 (4)永久流(Permanent current) 一年四季中其流向能维持稳定的洋流，是为永久流。其产生的原因系由于海水的密度分配不均匀，而其流向之稳定则完全靠盛行西风或信风来维持，世界最大的洋流如太平洋的黑潮与墨西哥湾的湾流属此类。 (5) 补偿流(Compensation current) 某处的海水流向他处，因为流体有连续性，别处的海水会补其缺空之处，于是发生洋流，是为补流，补流有所谓的上升流和下降流。 为了讨论方便起见，也可根据海水受力情况及其成因等，从不同角度对海流分类和命名。例如，因风而引起的海流称为风海流或漂流，因温度盐度之变化而引起的称为热盐环流；从受力情况分又有地转流、惯性流等称谓；考虑发生的区域不同又有洋流、陆架流、赤道流、东西边界流等。 三. 洋流的成因大致有以下五种学说： （1）、对流说(Convection theory) 海水与陆地上的空气一样，属于流动性的物质，热空气较轻会上升，冷空气较重会下沉，形成对流。海水亦然，赤道上的海水密度小而上浮，会沿着洋面流向两极；而两极的海水密度大而下沉，会沿着较靠近海底流向赤道，因而形成对流，由对流来说明洋流的成因。 （2）、盐分说(Salinity theory) 各地区海水的盐分不一，也由于盐分的不同，所生的比重也不一，在海底比重大的海水会向比重小之方向流去，在海面则相反，由比重小的海水向比重大之方向流去，由盐分之不同来说明洋流的成因。 洋流形成的原因很多，但归纳起来不 外乎两种： 第一是海面上的风力驱动，形成风生海流。 由于海水运动中粘滞性对动量的消耗，这种流动随深度的增大而减弱，直至小到可以忽略，其所涉及的深度通常只为几百米，相对于几千米深的大洋而言是一薄层。 第二是海水的温盐度变化形成热盐环流。 因为海水密度的分布与变化直接受温度、盐度的支配，而密度的分布又决定了海洋压力场的结构。 实际海洋中的等压面往往是倾斜的，即等压面与等势面并不一致