《海浪海流和海冰》PPT课件.ppt

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1、第四章 海洋学基础波浪、海流、海冰、水温、盐度复习题21 下列正确的说法是A 气导公司的推荐航线是咨询性质和顾问性质的B 采用气象导航可以减轻船长的工作和责任C AB都对D AB都错22 申请使用气导航线有意义的航区是A 沿岸航行或狭水道航行 B 低纬度海域航行C 横跨中高纬大洋航行 D ABC都对23 一般来说，影响船舶运动速度最主要的海洋气象要素是A 风 B 海浪 C 海流 D 海雾 24 申请气导的船舶A 要有雾航的准备和高纬度冰区航行的准备B 应装备GPS、卫通设备和气象传真接收机C AB都对D AB都错25 下列说法正确的是A 船长必须不折不扣地执行气导公司推荐的航线B 若船舶在气导

2、公司的推荐航线上出现失误，则该机构将承担法律责任C 船长有权决定是否采纳气导公司的推荐航线或中途脱离推荐航线D 气导航线避免大风浪航行、雾航或冰区航行。第一节 海浪一、波浪要素周期、波长、波速、波高二、水质点的运动与波形传播的关系三、海洋波浪的分类重力波：风浪和涌浪深水波、浅水波四、风浪、涌浪和近岸浪1.风浪的成因与特征风力2.风区和风时3.风浪的充分成长4.浅水中风浪的成长风速最小风区最小风时风速最小风区最小风时10102.4323402712183.8344203014285.2365003416406.6386003818558.34071042207510428304722100124

3、4960522413014461100572618617481250632823020501420693028023521610755.涌浪1）涌浪的成因和特征2）涌浪的传播特征6.近岸浪1）波向折射和绕射；2）波长变小，波高增大；3）岬角处浪高，海湾内浪小4）波浪卷倒和破碎7.流波效应8.有效波高9.浪级浪级风浪名称浪高0 无浪01 微浪H1/30.12 小浪0.1H1/30.53 轻浪0.5H1/31.254 中浪1.25H1/32.55 大浪2.5H1/346 巨浪4H1/367 狂浪6H1/398 狂涛9H1/3149 怒涛H1/314五、深水波和浅水波1.浅水波的波速2.深水波的波速

4、六、群波和驻波1.群波2.驻波七、海啸、内波、潮波和风暴潮1.海啸2.风暴潮3.内波 死水 共振3.潮汐波八、波浪传真图和波浪简易预报方法1.大洋波浪分析图2.大洋波浪预报图3.波浪的简易预报方法1）经验公式2）图解法九、世界海洋的风浪概况1.太平洋上的风、浪2.大西洋上的风、浪3.印度洋上的风、浪4.我国近海风浪概况第二节 海流一、海流的分类和表示方法1.海流的分类1）风海流、地转流、补偿流2）暖流、冷流3）海岸带：潮流、余流2.海流的表示方法二、风海流1.风海流的成因1）漂流2）风生流2.表层风海流的大小和方向1）流速2）流向3.Ekman流埃克玛螺线三、地转流及其他类型海流1.倾斜流北半

5、球观测者背流而立，则右边等压面高，左边等压面低。2.密度流北半球观测者背流而立，则流的右侧等压面高，密度小（温度高），流的左侧等压面低，密度大（温度低）3.补偿流和潮流海面上任何地方的实际海流应为该地的定海流、风生流和潮流4.冷流、暖流和中性流四、海底地形对海流的影响北半球 当海流流经水下高地或山脉时，在上爬过程中，水深变浅，流速增大，因柯氏力增大，将发生顺时针方向偏转；流过海脊之后在下坡过程中则相反，流速减少，流向逆时针方向偏转。当海流经过水下凹地时，流速变慢，流向发生逆转；越过凹地后流速又增大，流向发生顺转。复习题1.下列正确的说法是A 在通常情况下，海浪是影响船速的首要因素B 对于特定的

6、船舶，其实际航速主要受制于浪高和周期C AB都对D AB都错2.下列正确的说法是A“无风不起浪”是指风浪 B“无风三尺浪”是指涌浪C AB都对 D AB都错3.在同一海域A 风浪向、涌浪向与海面风向之间均可成任意角度B 风浪向、涌浪向恒与当时的海面风向相同C AB都对D AB都错4.下列正确的说法是A 深水波的波速与波长和周期有关，而与水深无关B 浅水波的波速与波长和周期无关，只取决于水深C AB都对D AB都错5.深水波波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成了一次圆周运动时，A 整个波形就向前传播了一个波长的距离B 相邻水质点落后的相角越大，波长越短C AB都对D AB都错6.实际海浪的波

7、面形状很接近群波A 深水波的群速和波速相等 B 浅水波的群速等于波速的1/2C AB都对 D AB都错7.下列正确的说法是A 驻波是两列波向与振幅相同，波长和周期稍有差别的正弦波相互叠加B 群波是两列振幅、波长和周期相同，波向相反的正弦波相互叠加C AB都对D AB都错8.风浪成长三要素是指A 风速、风区、风时 B 水深、风区、风时 C AB都对 D AB都错9.下列正确的说法是A 当风很小或风浪处于初始成长阶段是，浅水与深水中风浪的尺寸没有差异B 随着风浪的不断增大，浅水区中的风浪尺寸比深水中的校，差异逐渐变大C AB都对D AB都错10.涌浪在传播过程中A 波高逐渐增大 B 周期和波长减小

8、C AB都对 D AB都错11.当波浪由深水区传至浅水或近岸区域，A 波长增大 B 波高减小 C AB都对 D AB都错12.流波效应显示，如果流向与浪向成一定夹角，则波浪通过海流后A 波高、波长发上变化 B 波向发上改变C AB都对 D AB都错13.冬季北太平洋日本关东东部黑潮流域，有时出现比预料高23倍的异常大浪，有魔鬼海域之称，其原因是A 这一海域的水-气温差可达510以上，再加上流波效应B 这一海域常有气旋爆发性发展C AB都对D AB都错14 风暴潮是指台风等强风暴引起的海面异常升高现象，A 当强风吹响V型海湾，海面升高会明显加剧B 如果适逢天文大潮，则可能有所缓解C AB都对D

9、AB都错15 海啸在外海的主要特征是A 波长很长，波速很大，波高很高 B 波长很长，波速很大，波高不明显C 波长很短，波速很大，波高不明显 D 波长很短，波速较慢，波高很高16下列正确的说法是A 在海洋内部密度相差较大的水层界面上产生的波动称为内波B 内波的振幅常达几十米，甚至上百米C AB都对D AB都错17 JMH西北太平洋海浪分析图的图名标题为A ASAS B FUAS C AWPN D FWPN18 波浪分析图上等波高线是A 风浪高 B 涌浪高 C 有效波高H1/3 D 风浪与涌浪的合成波高19.下列正确的说法是A 地转流是风对海面的切应力、地转偏向力、黏滞摩擦力达到平衡时形成的稳定海

10、流B 地转流是海水的水平压力梯度与地转偏向力平衡时形成的稳定流动C AB都对D AB都错20 下列正确的是说法是A 潮流是潮波运动中，水质点沿垂直方向的周期流动B 潮流的类型有半日潮、全日潮和混合潮三种类型C AB都对D AB都错五、世界大洋表层海流模式1.信风流2.赤道逆流3.西边界流4.西风漂流5.东边界流6.高纬冷水环流和南极海流六、世界海洋表层海流系统1.太平洋的海流系统2.大西洋的海流系统3.印度洋的海流系统4.红海和亚丁湾5.地中海和黑海6.中国近海及邻近海区的海流系统1）渤海、黄海和东海的海流外海流系沿岸流系2）南海的海流七、海流传真图1.海流实况图2.海流预报图第三节 海冰一、

11、海冰的形成和分类1.海水的结冰过程；2.海冰的分类和特征海冰发展阶段：初生冰、尼罗冰、饼状冰、初期冰、一年冰、老年冰固定冰、流冰3.冰山4.船体结冰二、海冰的漂移规律与海冰临近的征兆1.海冰的漂移规律无风与流一致；有风，北半球风去向之右28速度为风速的1/50。2.船舶临近冰区的征兆降温小块浮冰雾反光风浪减弱碎裂声回声海市蜃楼三、世界海洋冰况1.北太平洋2.北大西洋3.南大洋四、冰况传真图1.冰况图2.海冰预报图第四节 海水温度 海水温度海水温度是反映海水热状况的一个物理量。世界海洋的水温变化一般在-230之间，其中年平均水温超过20的区域占整个海洋面积的一半以上。海水温度日变化很小，变化水深

12、范围从030米处，而年变化可到达水深350米左右处。在水深350米左右处，有一恒温层。但随深度增加，水温逐渐下降（每深1000米，约下降12），在水深30004000米处，温度达到2-1。1.海洋锋ocean front，特性明显不同的两种或几种水体之间的狭窄过渡带。它们可用温度、盐度、密度、速度、颜色、叶绿素等要素的水平梯度，或它们的更高阶微商来描述；即一个锋带的位置可以用一个或几个上述要素的特征量的强度来确定它。海洋锋的规模小至几分之一米，大至 104公里，存在于海洋的表层、中层和近底层，一般可分为以下6类：行星尺度锋。通常与大洋表层埃克曼输送（见埃克曼漂流）的辐合区有关，它们与全球气候带

13、的划分和大气环流有密切的关系。如大西洋中的亚热带辐合锋、南极锋和南极辐合锋，太平洋中的赤道无风带盐度锋、亚热带锋和亚北极锋，都属于这种类型。此外，有证据表明，南极锋的分布与南大洋的海底地形有一定的联系。强西边界流的边缘锋。由于热带的高温高盐水向高纬度侵入而形成一个斜压性很强的锋面（如黑潮、湾流），随着流轴的弯曲及其季节变化，经常导致锋面层次的变化和位置的南北摆动。陆架坡折锋。位于大陆架沿岸水和高密度的陆坡水之间的过渡带，这种锋的延伸方向与陆架边缘平行。在中大西洋湾内和新斯科舍近海发现过此类锋。上升流锋。基本上属于倾斜的密度跃层，并出现于海面的现象，通常在沿岸上升流区形成。它们是由于沿岸风应力有

14、关的表层埃克曼离岸输送的结果。在美国、秘鲁、西北非的西海岸等海区，存在这种类型的海洋锋。羽状锋。出现于江河径流，如亚马孙河、哥伦比亚河、哈德孙河、长江、黄河等流入沿岸水域的边界处。锋生的驱动机制是较轻的水在海面堆积并产生倾斜的界面从而产生压强梯度，和被分隔的羽状的下伏周围水体，在反方向上发生界面倾斜所产生的水平压强梯度共同引起的，只有这两种水体的辐合，才使这种锋能够持久存在。浅海锋。出现于浅海、河口、岛屿周围、海角和浅滩处，常位于风潮混合的近岸浅水域与层化而较深的外海水域的交界处，或者与岬角、海滩附近的潮流有关。岬角附近锋面时间尺度小，可以在一个潮汐周期内完成其发生和消失的全过程，其长度尺度一

15、般也不超过一个潮程。2.温跃层（温跃层（Thermocline）是位于海面以下100200 米左右的、温度和密度有巨大变化的薄薄一层，是上层的薄暖水层与下层的厚冷水层间出现水温急剧下降的层。温跃层的内部结构温跃层的内部结构 在北赤道流与赤道逆流的边界附近，跃层在赤道海域内不仅最浅，且层内水温垂直梯度也最大。在赤道附近的赤道潜流中，可把跃层分为两部分：在赤道上，上部跃层为峰，下部跃层为谷，中间（潜流的中心）是水温较为均匀的水层。跃层内的水温梯度，从赤道逆流往北（或从日本以南往东）有变小的趋势，但在黑潮流域内则再度增大。在赤道海域以外，一般在海面附近出现另一类温跃层，它直接反映着海面的热收支情况：

16、夏季旺盛，冬季消失，故称为季节性温跃层。如在北海道东南方的亲潮海域，在冬季对流期，会形成0左右的深厚上混合层，但在春、夏季，海面所吸收的热量积蓄于表层，并使海面附近的水温显著上升。加之由融冰形成的低盐水使表层的垂直稳定度进一步增大，因而妨碍了热量向下层扩散，导致季节性跃层特别发达。3、厄尔尼诺和拉尼娜第四节 海水盐度1.盐度的概念每千克海水中在碳酸盐转化为氧化物、溴和碘被等当量的氯置换、有机物全部被氧化后，所含固体物质的总克数。2.影响盐度大小的因素与沿岸径流量、降水及海面蒸发密切相关 3.海洋表面盐度的分布和变化 地球上盐度最高的海域：红海，盐度在3.6 3.8%之间；盐度最低的海域：波罗的

17、海，盐度只有7 8。南北纬3040度为全球最高，赤道较低。因为中纬度地区蒸发量大于降水量，而赤道地区，虽然受赤道低压影响，气温较高，但降水量大，所以盐度低。极地地区全年封冻，水分不易蒸发，也没有多少降水，所以盐度也高。4.盐度的测量1902年ICES提出的定义为：“每一千克的水内，将溴和碘化物计算为氯化物，将碳酸盐计算为氧化物，将所有有机化合物计算为完全氧化的状态，溶解物质的克数。”由于盐度和氯度（海洋内的氯的含量，约为55.3%）相关，加上氯度很易测得，因此有了一条经验公式：S=0.03+1.805Cl。其中氯度的定义为“令海水样本中所有卤素沈淀的所需银的质量”。联合国教科文组织和其他国际团

18、体设立的专家小组JPOTS，在1966年提出此式应是S=1.80655 Cl，同时又推荐海洋学家提出使用海水的导电性来定义盐度。1978年JPOTS提出实用盐度实用盐度（Practical Salinity Scale）为现时最广泛采用的专业定义：S=0.0080-0.1692 Rt0.5+25.3851 Rt+14.0941 Rt1.5-7.0261 Rt2+2.7081 Rt2.5+S S=(t-15)/(1+0.0162(t-15)+0.005-0.0056 Rt0.5-0.0066 Rt-0.0375 Rt1.5+0.636 Rt2-0.0144 Rt2.5 t是摄氏度摄氏度 C(S,

19、t,0)表示海水在t度和标准大气压力下的导电性 C(KCl,t,0)表示32.4356克的KCl溶于1千克的水的溶液，在t度和标准大气压力下的导电性 此公式的准确度为 0.003。实验课：水深、透明度、水色的测量记录实验项目、时间、地点、实验原理和内容、实验结果、签名。每个小组一式六份透明度的观测透明度：透明度盘铅直沉入海水中的最大可见深度。海水透明度必须用透明度盘进行观测。透明度盘为直径30cm，底部系有重锤，上部系有绳索的木质或金属质白色圆盘。绳索上有米为单位的长度标记。绳索长度应根据观测海区透明度的大小确定。观测应在主甲板的北阳光处进行。观测时将透明度盘铅直放入水中，沉到刚好看不见的深度

20、，在慢慢提升到白色圆盘隐约可见时的读取绳索在水面的标记数值，即为该次观测的透明度值。水色的观测观测时，在船舷的背光一侧，将透明度盘沉放在等于海水透明度一半深度处，然后俯视透明度板以上水柱的颜色，同时与水色计的颜色进行对比，取颜色最接近的水色计的颜色为该海区的水色。现场水深的测量1.指现场测得的自海面至海底的铅直距离。2.测量深度的准确度为2%。100m以浅，记录一位小数；超过100m记录取整数。3.当水深不大于100m时，可利用钢丝绳测深法测量水深。测量前，应先求得计数器的校正系数，以便对钢丝绳计数器的器差校正。测量时若钢丝绳倾斜，应用偏角器量取钢丝绳倾角。倾角超过10时，应进行钢丝绳的倾角订

21、正，倾角超过30时，应加大铅垂重量或利用船上侧推使倾角控制在30以内。水温的测量见书本P74.实验课：颠倒采水器、水温的测量颠倒采水器由一个两端具有活门的镀镍黄铜（或不锈钢）圆筒构成,总长度为65厘米，容积约1升。圆筒两端的活门由螺旋形弹簧调节松紧，在两个活门较粗端装有两根平行的杠杆，并由连接杆连在一起，使两个活门可以同时开关。通过采水器下端的固定夹和上端的释放器把采水器固定在钢丝绳上，释放器由撞击开关和挡片构成。采水器沉放到规定水层之前，挡片将采水器上端扣在钢丝绳上。当使锤投下时,撞击开关,挡片移开，采水器上端离开钢丝绳，整个采水器以固定夹为中心旋转180，两个活门自动关闭。采水器颠倒时，连结杆上的圆锥体移到弹簧片后面，使活门更加密闭。释放器离开钢丝绳时，使锤沿着钢丝绳滑下击在固定架的小杠杆上，使下面的第二个使锤滑落在下一个采水器的撞击开关上，下面的采水器也自动颠倒过来。如此反复可以使成颠倒采水器工作。