[理学]02海洋工程环境学.ppt

0.1 海洋环境因素分析 海冰 世界大洋约有3～4%的面积被海冰覆盖， 对船舶航行、海底采矿及极地海洋考察 等形成严重影响，甚至造成灾害。 海冰形成条件及过程 海冰形成的必要条件是，海水温度降至冰点并继续失热、 相对冰点稍有过冷却现象并有凝结核存在。 当盐度低于24.695时，海水结冰情况与淡水相同； 当盐度高于24.695时（通常如此），海水冰点高 于最大密度温度，因此，即使海面降至冰点，但 对流混合仍不停止，只有当对流混合层的温度同 时到达冰点时，海水才会开始结冰。所以海水结 冰可以从海面至对流可达深度内同时开始。海冰 一旦形成，便会浮上海面，形成很厚的冰层。 海水的结冰，首先是纯水的冻结，会将盐分大部排出冰外，而增大了冰下海水的盐度，加强了冰下海水的对流和进一步降低了冰点，又兼冰层阻碍了其下海水热量的散失，因而大大地减缓了冰下海水继续冻结的速度。 水最大密度温度与冰点温度随盐度的变化 * Environmental Mechanics of Ocean Engineering 《海洋工程环境学》 海洋结构物与环境因素的相互作用 海洋环境 0.2 海洋环境因素分析 海洋水的温度是海洋热能的一种表现形式，是海洋水的重要物理性质之一。海洋水温取决于进入海洋的太阳总辐射能量大小，海洋表层水温随纬度和季节而发生变化。此外，同大洋环流特征也有密切关系。 不同海区的年平均水温差异很大，一般在-2-30℃。全球海洋表层水温的年均温为17.4℃。以世界三大洋比较，太平洋所处热带、亚热带面积宽广，所接收太阳总辐射能较高，因此，其年平均表面水湿最高，为19.1℃；大西洋的热带、亚热带海域面积比较窄，而且大西洋与北冰洋水域畅通，两大详的水体可以进行大规模的交换，因而大西洋表层平均温度最低，约16.9℃。印度洋平均表层水温居于两者之间，为17.4℃。 水温 0.2 海洋环境因素分析 中国近海表层海水温度分布的基本特点是：水温从北而南逐渐增高，而年温差则从北往南逐渐减小，这显然与太阳辐射有密切关系。冷暖诲流则改变了地理纬度所决定的水温分布格局。 海域水温的年平均值，渤海为12℃，黄海约为16℃，东海22℃，南海26o左右。一‘年之中，南部海域变化幅度小，北部海域变化大。如南海1992年夏季为29．6℃，冬季为23℃，温差不到7℃，渤海夏季为24℃，冬季只有0.7o，温差高达23℃。 水温 大规模风系：纬度?30o—东信风(贸易风)； 纬度?30o~?60o—偏西风； 纬度?60o~ ?90o—极地东风。 中规模风系：季风, 台风 小规模风系：海陆风，山谷风，龙卷风 3 风 0.2 海洋环境因素分析 地转偏向力（科氏力，Coriolis Force） 研究地球上海水或者大气的大规模运动时，必须考虑地球自转效应，或称为科氏效应。 由于地球绕轴自转，在赤道处的地面便具有约464m/s自西向东的线速度，向两极方向随纬度的增高逐渐减小，在纬度30°处约为402m/s，60°处约为232m/s，两极为零。假定有一物体从赤道沿经圈向高纬（向南或者向北）运动，由于其在赤道具有的较大自西向东的线速度，因此，地面上的观察者会看到，它的运动轨道不断向东偏移。在从高纬向赤道方向运动的过程中，由于其保持在高纬处的较小的自西向东的线速度，因此其运动轨道不断地偏向西。 3 0.2 海洋环境因素分析 大规模风系： 3 0.2 海洋环境因素分析 中规模风系： 台风是热带地区海洋上空的热带气旋在适当的条件下猛烈发展而形成的急速逆时针旋转的低压涡旋。它的出现伴随着狂风、暴雨、巨浪和风暴潮。往往在沿海造成灾害。 台风的生命期一般为3～8天，台风直径一般为600～1000km，最大的可达2000km，最小的只有100km。在北半球台风集中发生在7～10月，尤以8、9月最多。据统计，每年5～11月台风可能影响或登陆我国。 0.2 海洋环境因素分析 热带气旋在我国又称台风，在美洲通常称飓风。它是发生在热带海洋上的具有很大破坏性的低压涡旋。按世界气象组织的标准可划分为四类：热带低压(中心最大风速10.8—17.1米／秒，相当于6—7级风)、热带风暴(中心最大风速17.2—24.4米／秒，相当于8—9级风)、强热带风暴(中心最大风速24.5—32.6米／秒，相当于10一11级风)、台风(中心最大风速＞32.7米／秒以上，相当于12级风以上)。影响我国海域的台风发源地主要有两个区域：一个在菲律宾以东、关岛以西洋面；另一个在南海中部海域。 全球每年平均大约有80个热带气旋发生，其中半数以上可以发展成台风，台风集中发生在