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這是一個關(guān)于海水運動PPT模板,這節(jié)課主要是了解海水的理化性質(zhì),海水的物理性質(zhì)。潮汐與潮流,洋流及其分類,行星風(fēng)系下洋流成因,寒、暖流的辨別,大洋水團(tuán)及其環(huán)流等等介紹。海水水體以及海洋中的各種組成物質(zhì),構(gòu)成了對人類生存和發(fā)展有著重要意義的海洋環(huán)境。海水運動是海洋環(huán)境的核心內(nèi)容,主要由四部分構(gòu)成:海水運動形式;洋流的成因;表層洋流的分布;洋流對地理環(huán)境的影響。因月球距地球比太陽近,月球與太陽引潮力之比為11∶5,對海洋而言,月亮潮比太陽潮顯著。地潮、海潮和氣潮的原動力都是日、月對地球各處引力不同而引起的,三者之間互有影響。大洋底部地殼的彈性-塑性潮汐形變,會引起相應(yīng)的海潮,即對海潮來說,存在著地潮效應(yīng)的影響;而海潮引起的海水質(zhì)量的遷移,改變著地殼所承受的負(fù)載,使地殼發(fā)生可復(fù)的變曲。氣潮在海潮之上,它作用于海面上引起其附加的振動,使海潮的變化更趨復(fù)雜。作為完整的潮汐科學(xué),其研究對象應(yīng)將地潮、海潮和氣潮作為一個統(tǒng)一的整體,但由于海潮現(xiàn)象十分明顯,且與人們的生活、經(jīng)濟(jì)活動、交通運輸?shù)汝P(guān)系密切,因而習(xí)慣上將潮汐(tide)一詞狹義理解為海洋潮汐,歡迎點擊下載海水運動PPT模板哦。
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第三節(jié) 海水的運動
一、海水的理化性質(zhì)
(-)海水的化學(xué)性質(zhì)
海洋是地球水圈的主體,是全球水循環(huán)的主要起點和歸宿,也是各大陸外流區(qū)的巖石風(fēng)化產(chǎn)物最終的聚集場所。海水的歷史可追溯到地殼形成的初期,在漫長的歲月里,由于地殼的變動和廣泛的生物活動,改變著海水的某些化學(xué)成分。
1.海水的化學(xué)組成
海水是一種化學(xué)成分復(fù)雜的混合溶液,其中溶解著許多鹽類和氣體。構(gòu)成海水鹽類的主要化學(xué)元素有氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、碳、鍶、硼等,約占海水總鹽分的99%以上,此外,海水中還含有微量的碘、硅等化學(xué)元素,以及溶解于海水中的氧氣和二氧化碳等。海水中溶解的鹽類物質(zhì)以氯化物為最多,約占總鹽類的9/10,其次為硫酸鹽,約占1/10。它所包含的物質(zhì)可分為三類:①溶解物質(zhì),包括各種鹽類、有機(jī)化合物和溶解氣體;②氣泡;③固體物質(zhì),包括有機(jī)固體、無機(jī)固體和膠體顆粒。
海水中鹽分的來源,主要來自兩個方面:一是河流從大陸帶來。河流不斷地將其所溶解的鹽類輸送到海洋里,其成分雖與海水不同(海水中以氯化物為最多,河水則以碳酸鹽類占優(yōu)勢),但是,因為碳酸鹽的溶解度小,流到海洋里以后很容易沉淀。另一方面,海洋生物大量地吸收碳酸鹽構(gòu)成骨胳、甲殼等,當(dāng)這些生物死后,它們的外殼、骨胳等就沉積在海底,這么一來,使海水中的碳酸鹽大為減少。硫酸鹽的收支近于平衡,而氯化物消耗最少。由于長年累月生物作用的結(jié)果,就使海水中的鹽分與河水大不相同。二是海水中的氯和鈉由巖漿活動中分離得來。這從海洋古地理研究和從古代巖鹽的沉積、以及最古老的海洋生物遺體都可證實古海水也是咸的?傊@兩種來源是相輔相成的。
2.海水的鹽度
每千克海水中溶解的鹽類物質(zhì)的總重量,稱為海水的鹽度,通常用‰表示。世界大洋絕大部分海域表面鹽度變化在 33‰~37‰之間。全球各海區(qū)表層海水鹽度不等,平均為35‰左右,其中鹽度最高的紅海北部高達(dá)42.8‰,而波羅的海北部的波的尼亞灣,鹽度最低時只有3‰左右。
世界海洋表層海水的鹽度分布規(guī)律為:從南北半球的副熱帶海區(qū),分別向兩側(cè)的高緯和低緯遞減,呈馬鞍形分布。海洋表層海水鹽度的分布和變化主要受蒸發(fā)量和降水量的制約,其次受陸地徑流、結(jié)冰和融冰、洋流等因素的影響。一般來說,降水量大于蒸發(fā)量的海區(qū)鹽度偏低。反之,鹽度偏高。暖流流經(jīng)的海區(qū)鹽度偏高,寒流流經(jīng)的海區(qū)鹽度偏低。結(jié)冰時鹽度增高,融冰時鹽度降低。陸地徑流的匯入對海水有稀釋作用。
世界大洋鹽度的空間分布和時間變化,主要取決于影響海水鹽度的各自然環(huán)境因素和各種過程(降水、蒸發(fā)等)。這些因素在不同自然地理區(qū)所起的作用是不同的。在低緯區(qū),降水、蒸發(fā)、洋流和海水的渦動、對流混合起主要作用。降水大于蒸發(fā),使海水沖淡、鹽度降低;蒸發(fā)大于降水,則鹽度升高。鹽度較高的洋流流經(jīng)一海區(qū)時,可使鹽度增加;反之,可使鹽度降低。在高緯區(qū),除受上述因素影響外,結(jié)冰和融冰也能影響鹽度。在大陸沿岸海區(qū),因河流的淡水注人可使鹽度降低。例如,我國長江口附近,在夏季因流量增加,使海水沖淡,鹽度值可降低到11.5×10-3左右。
鹽度從南北半球的副熱帶海區(qū)分別向兩側(cè)
(二)海水的物理性質(zhì)
海水的物理性質(zhì)主要包括溫度、密度、水色、透明度等。
1.海水溫度
海水的溫度取決于海水的熱量收支狀況。海水熱量主要來源于太陽輻射,表層海水水溫一般由低緯向高緯逐漸遞減。海洋表層海水接收太陽輻射后,通過熱傳導(dǎo)和海水運動向深層傳播。海水溫度在垂直方向的變化規(guī)律是隨著深度的增加,溫度呈不均勻遞減,上層溫度變化快,愈向深處溫度變化愈小,水溫愈趨均勻(圖5-30)。海水溫度在時間上,也有明顯的季節(jié)變化和日變化。水溫的季節(jié)變化與日變化主要取決于太陽輻射的季節(jié)變化與日變化。
世界大洋表面的年均溫為17.4℃,其中太平洋最高達(dá)19.l℃,印度洋為17.0℃,大西洋為16.9℃。
世界大洋表面水溫分布具有如下規(guī)律:
(1)水溫從低緯向高緯遞減,等溫線大體呈帶狀分布。
(2)北半球水溫(平均為19.2℃)較南半球水溫(平均為16℃)高。
(3)水溫等溫線從低緯向高緯疏密相間,低、高緯等溫線較疏,緯度40°~50°帶等溫線較密。
(4)大洋東西兩側(cè),水溫分布有明顯差異,在低緯區(qū),水溫西高東低;在高緯區(qū),水溫則東高西低;在緯度40°~50°地帶,等溫線西密東疏。
(5)夏季大洋表面水溫普遍高于冬季,可是水溫水平梯度冬季大于夏季。
世界大洋水溫的垂直分布規(guī)律是:從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢;在南北緯40°之間,海水可分為表層暖水對流層和深層冷水平流層。
2.海水密度
海水密度的分布因溫度、鹽度、壓力的不同而有差異。表層海水由于其壓力可視為零,因而其密度主要取決于海水的溫度和鹽度。赤道地區(qū),表層水溫高,鹽度低,密度小;愈向兩極,水溫下降,密度逐漸增大。在垂直方向,由于海水溫度隨深度增加而下降,因而,其密度則隨深度增加而增大。也就是說,海水具有穩(wěn)定的層結(jié)性,愈往下層,海水密度愈大。
雖然各大洋不同季節(jié)的密度在數(shù)值上有所變化,但其分布規(guī)律大體是相同的,即大洋表面密度隨緯度的增高而增大,等密度線大致與緯線平行。赤道地區(qū)由于溫度很高,降水多,鹽度較低,因而表面海水的密度很小,約1.02300。亞熱帶海區(qū)鹽度雖然很高,但那里的溫度也很高,所以密度仍然不大,一般在1.02400左右。極地海區(qū)由于溫度很低,降水少,所以密度最大。在三大洋的南極海區(qū),密度均很大,可達(dá)1.02700以上。
3.水色
所謂水色,是指自海面及海水中發(fā)出于海面外的光的顏色。它并不是太陽光線透入海水中的光的顏色,也不是日常所說的海水的顏色。它取決于海水的光學(xué)性質(zhì)和光線的強(qiáng)弱,以及海水中懸浮質(zhì)和浮游生物的顏色,也與天空狀況和海底的底質(zhì)有關(guān)。由于水體對光有選擇吸收和散射的作用,即太陽光線中的紅、橙、黃等長光波易被水吸收而增溫,而藍(lán)、綠、青等短光波散射得最強(qiáng),故海水多呈藍(lán)、綠色。
水色常用水色計測定。水色計由21種顏色組成,由深藍(lán)到黃綠直到褐色,并以號碼1~21代表水色。號碼越小,水色越高;號碼越大,水色越低。
4.海水的透明度
海水的透明度,是指海水的能見度。也是指海水清澈的程度。它表示水體透光的能力,但不是光線所能達(dá)到的絕對深度。它決定于光線強(qiáng)度和水中的懸浮物和浮游生物的多少。光線強(qiáng),透明度大,反之則小。水色越高,透明度越大;水色越低,透明度越小。
透明度的測定:用一個直徑30cm的白色圓盤,垂直放到海水中,直到肉眼隱約可見圓盤為止,這時的深度,則為透明度。世界以大西洋中部的馬尾藻海透明度最大,達(dá)的66.5m。我國南海為20~30m,黃海為1~2m。
二、海水的運動
海洋永遠(yuǎn)處于不停的運動之中,海水的運動不僅僅發(fā)生在表層,而且直到近底層的深處。海水的運動不僅輸送水量,而且輸送物質(zhì)和能量,促進(jìn)了海洋生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán),并影響著全球的氣候和天氣。海水運動的原因主要有:天體作用、太陽輻射作用、氣壓梯度等。海水運動主要有:波浪、潮汐和洋流。
(一)波浪
波浪是海洋、湖泊、水庫等寬敞水面上常見的水體運動,其特點是每個水質(zhì)點作周期性運動,所有水質(zhì)點相繼振動,引起水面呈周期性的起伏。因為水是一種流體,它在外力作用下,水質(zhì)點可以離開原來的位置,但在內(nèi)力(重力、水壓力等)作用下,又有恢復(fù)原位的趨勢。這種水質(zhì)點在其平衡位置附近做近似封閉的圓周運動,便產(chǎn)生了波浪,并引起了波形的傳播。因此,波浪的傳播僅是波形的傳播,而不是水質(zhì)點的向前移動。
組成波浪的基本要素有:波峰、波谷、波高、波長、周期、波速等。波浪按波的周期(頻率)分為表面張力波、短周期重力波、長周期重力波、長周期波和長周期潮波;按成因分為風(fēng)浪、涌浪、內(nèi)浪、潮浪、海嘯;按水深分為深水波和淺水波;按波形的傳播性質(zhì)分為前進(jìn)波(進(jìn)行波)、駐波;按作用力情況分為強(qiáng)制波和自由波。
連接不同水層上以勻速旋轉(zhuǎn)的水分子在波峰和波谷中的點而構(gòu)成的曲線,叫余擺線。 水分子的圓形軌跡到了和波長相等的深度就不再存在,這個深度就是波底,即波浪能量向深處傳遞的極限。如下圖所示:
波浪傳至淺水或近岸區(qū)域后,由于受地形影響會產(chǎn)生波向的轉(zhuǎn)折、波浪的折射、波高增大、波浪變形和破碎等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象對港口建筑、航運、停舶等都有一定的影響。波浪的折射是波浪前進(jìn)方向與海岸斜交時波峰線發(fā)生轉(zhuǎn)折的現(xiàn)象。
波浪折射
定義:當(dāng)波浪傳播進(jìn)入淺水區(qū)時,如果波向線與等深線不垂直而成一偏角,則波向線將逐漸偏轉(zhuǎn),趨向于與等深線和岸線垂直,這種現(xiàn)象稱為波浪折射。波浪傳播方向的變化是因為波速隨深度變淺而減小,位于較淺處一端的傳播速度相應(yīng)小于較深一端,這就導(dǎo)致波峰線的偏轉(zhuǎn)。 、
波浪的作用:在水下地形和不規(guī)則的岸線導(dǎo)致等深線曲折的情況下,波浪折射可使某些段落波峰線拉長,也可使另一些段落波峰線縮短,波高也相應(yīng)發(fā)生變化,從而使波能出現(xiàn)輻聚和輻散現(xiàn)象,導(dǎo)致海岸的侵蝕與沉積作用發(fā)生。如在凸出的岬角處波浪出現(xiàn)輻聚,能量集中,海岸受蝕;在凹入的海灣處波浪出現(xiàn)輻散,波能擴(kuò)散,產(chǎn)生沉積。
(二)潮汐與潮流
潮汐是由于月球和太陽的引力引起的地球海水面的周期性升降運動。在潮汐漲落的每一周期內(nèi),當(dāng)水位漲到最高位置時,叫高潮或滿潮;當(dāng)水位下降到最低位置時,叫低潮或干潮。從低潮到高潮過程中,水位逐漸上升,叫漲潮;從高潮到低潮過程中,水位逐漸下降,叫落潮。當(dāng)潮汐達(dá)到高潮或低潮的時候,海面在一段時間內(nèi)既不上升也不下降,分別叫平潮和停潮。平潮的中間時刻叫高潮時;停潮的中間時刻,叫低潮時,相鄰的高潮與低潮的水位差叫潮差。
根據(jù)漲潮周期不同,潮汐分為:半日潮、全日潮、不規(guī)則半日潮、不規(guī)則全日潮。海洋的潮汐現(xiàn)象是由于月球和太陽引力在地球上分布的差異引起的。地球在繞太陽運轉(zhuǎn)的同時,還繞地-月質(zhì)心運動,因此地球同時受太陽和月球的引力作用,但引潮力并不是引力,而是兩天體之間引力和離心力的合力,這種合力才是引起潮汐的原動力。月球質(zhì)量雖然遠(yuǎn)小于太陽,但它與地球的距離比太陽與地球的距離近得多,根據(jù)萬有引力計算可知,月球引潮力是太陽引潮力的2.17倍,可見海洋潮汐主要是由月球引潮力引起的。
海水受月球和太陽引力而發(fā)生潮位升降的同時,還發(fā)生周期性的流動,這就是潮流。潮流分為半日潮流、混合潮流和全日潮流。從潮流流向變化分為回轉(zhuǎn)流和往復(fù)流。
潮汐現(xiàn)象對一些河流和海港的航運具有重要意義。大型船舶可趁漲潮進(jìn)出河流和港口。潮流也可以用來發(fā)電。包括我國在內(nèi)的許多國家已經(jīng)建成了不少潮汐電站。
錢塘潮
分析:錢塘江的成因
(三)洋流
⒈洋流及其分類
洋流是指海洋中具有相對穩(wěn)定的流速和流向的海水,從一個海區(qū)水平地或垂直地向另一個海區(qū)大規(guī)模的非周期性運動。
洋流按成因分為:①風(fēng)海流:是在風(fēng)力作用下形成的,全球絕大部分洋流屬于風(fēng)海流;②密度流:是由于海水密度分布不均引起的海水運動,如大西洋表層的海水經(jīng)直布羅陀海峽流向地中海,底層海水則由地中海流回大西洋;③補償流:是由于某種原因海水從一個海區(qū)大量流出,而另一個海區(qū)海水流來補充而形成的。補償流既可以在水平方向上發(fā)生,也可以在垂直方向上發(fā)生;垂直補償流又可以分為上升流和下降流,如秘魯寒流屬于上升補償流。
此外,洋流按本身與周圍海水溫度的差異分為暖流和寒流。暖流指洋流水溫比流經(jīng)海區(qū)水溫高的洋流;寒流則相反。洋流按其流經(jīng)的地理位置又可分為赤道流、大洋流、極地流、沿岸流等。
作用于洋流的力主要有風(fēng)對海水的應(yīng)力和海水的壓強(qiáng)梯度力。在這些力的作用下,當(dāng)海水運動起來后,還產(chǎn)生一系列派生的力,如摩擦力、地轉(zhuǎn)偏向力和離心力等。在這些力的綜合作用下,形成復(fù)雜的洋流系統(tǒng)。
(2)30°~60°N的西南風(fēng)使上層水流向東南,60°~90°的東北風(fēng)又使上層水流向西北,導(dǎo)致以60°N為中心形成一個低凹。如下圖所示:
(3)赤道無風(fēng)帶兩側(cè),因北半球的東北風(fēng)和南半球的東南風(fēng),上層水流必然從赤道向外流動。圍繞赤道低壓系統(tǒng),北半球部分的洋面流最終將呈反時針方向,而南半球部分則是順時針方向。由于二者方向相反,因而就形成兩個赤道環(huán)流。如下圖所示:
⒉表層洋流分布規(guī)律
從圖上不難看出,洋流分布有以下特點:
⑴ 以南北回歸線的副熱帶高壓為中心形成反氣旋型大洋環(huán)流:北半球是順勢針大洋環(huán)流,南半球是逆時針大洋環(huán)流;性質(zhì)是大洋的西岸暖東岸寒。
⑵ 以北半球中高緯海上低壓區(qū)為中心形成的逆時針大洋環(huán)流,性質(zhì)是大洋的東岸暖西岸寒。
⑶ 南半球中高緯度為連續(xù)性的西風(fēng)漂流。
⑷ 在南極大陸形成繞極環(huán)流。
⑸ 北印度洋形成季風(fēng)環(huán)流。冬季北印度洋盛行東北季風(fēng),形成反時針方向的東北季風(fēng)漂流;夏季,北印度洋盛行西南季風(fēng),形成順時針方向的西南季風(fēng)漂流。影響中國的洋流有黑潮及季風(fēng)漂流等。
4.厄爾尼諾現(xiàn)象
在赤道太平洋東部的厄瓜多爾和秘魯沿岸,通常由于盛行東向信風(fēng),表層海水在風(fēng)和地轉(zhuǎn)偏向力聯(lián)合作用下,產(chǎn)生離岸流動,于是深層較冷的海水便上涌來補償。因此,這一帶海面溫度較低,大氣穩(wěn)定,氣候干旱,沿岸是著名的沙漠帶。在海洋里,由于上涌的深層海水富含營養(yǎng)物質(zhì),為魚類提供了豐富的餌料,所以那里魚類資源豐富,形成著名的秘魯漁場。但每過幾年,東向信風(fēng)減弱,導(dǎo)致沿岸上升流也隨之減弱或消失,暖水倒流,水溫上升,大氣對流逐漸變得活躍,干旱少雨的南美洲西部地區(qū)連降大雨。而在海洋里由于上升流的減弱,表層海水的營養(yǎng)物質(zhì)含量減少,并且由于溫度的升高,魚類大量死亡,使秘魯漁場大幅度減產(chǎn)。這種現(xiàn)象就稱為厄爾尼諾事件。每次厄爾尼諾事件的大小是由它的強(qiáng)度、持續(xù)時間及造成的后果來確定的。
1982-1983年發(fā)生的厄爾尼諾事件為本世紀(jì)以來較強(qiáng)的一次,它引起全球性的異常。秘魯?shù)壤∶乐迖蚁铝舜笥,河水泛濫,美國中西部遭到風(fēng)雨、凍雨和低溫的襲擊,太平洋西岸印尼、澳大利亞等國出現(xiàn)了嚴(yán)重的干旱,歐洲則出現(xiàn)了異常暖冬,我國南方夏季低溫多雨,長江流域出現(xiàn)了歷史罕見的大洪水。
厄爾尼諾事件是海洋和大氣間不穩(wěn)定的相互作用引起的。由于厄爾尼諾與人類關(guān)系密切,因此科學(xué)家們正在利用衛(wèi)星監(jiān)視海洋和大氣,以及對厄爾尼諾現(xiàn)象事件作出預(yù)報。
5.洋流的作用
巨大的大洋洋流系統(tǒng)可以促進(jìn)高、低緯間熱量的輸送和交換,對全球熱量的平衡具有重要的作用。洋流對沿岸氣候的影響很大,暖流對沿岸的氣候起到增溫增濕作用,而寒流對沿岸氣候起到降溫減濕作用。
洋流對海洋生物資源的分布,世界漁場的地理分布都有顯著的影響。在寒暖流交匯的海區(qū),海水受到擾動,可以把下層豐富的營養(yǎng)鹽類帶到表層,使浮游生物大量繁殖,各種魚類到此覓食。同時,兩種洋流匯合可以形成“潮峰”,是魚類游動的障壁,魚群集中,形成漁場。世界著名的三大漁場:日本的北海道漁場、西北歐的北海漁場和加拿大的紐芬蘭漁場都是處在寒暖流交匯的海域。此外,有明顯上升流的海域也形成漁場,如秘魯漁場。
洋流對海洋航運也有顯著的影響。一般海輪順洋流航行時,航速要比逆洋流航行快得多。當(dāng)然,有些洋流對海上航行也會帶來一些麻煩。例如,北大西洋西北南下的拉布拉多寒流在紐芬蘭島東南海域同北上的墨西哥灣暖流相遇,冷暖流交匯,使這里形成一條茫茫的海霧帶影響海上航運。另外,從北冰洋或格陵蘭海每年帶來數(shù)百座高大的冰山漂浮南下,有的進(jìn)入灣流或北大西洋暖流中,也給海上航運帶來嚴(yán)重的威脅。
陸地上的許多污染物隨著地表徑流進(jìn)入海洋,洋流又把污染物攜帶到更加廣闊的海洋中,從而加快了污染物的凈化。但同時,由于洋流的運動,近岸海域的污染物被輸送到遠(yuǎn)離陸地的大洋中,從而擴(kuò)大了海洋污染的范圍。
(四)大洋水團(tuán)及其環(huán)流
1.定義和分類:大洋中具有特別溫度和鹽度值的、性質(zhì)
相同的大團(tuán)水體,稱為水團(tuán)。
水團(tuán)的分類即以垂直方向上的密度平衡面和形成水團(tuán)的
源地為根據(jù)。以深度為標(biāo)準(zhǔn)劃分的水團(tuán)有:
(1)表層水團(tuán),可深達(dá)100m;
(2)中心水團(tuán),深達(dá)主要變溫層底部;
(3)中層水團(tuán),從中心水團(tuán)以下至3000m;
(4)深層與底層水團(tuán)則充滿大洋盆。
2.幾個大洋的水團(tuán)情況
(1)大西洋的水團(tuán)情況
如下圖所示:
(2)太平洋的水團(tuán)情況
(3)印度洋的水團(tuán)情況
印度洋基本上沒有深入北半球,其北部邊緣連很小的深層水團(tuán)都沒有。但是南部有范圍清楚的底層水團(tuán)。赤道上的淺層水團(tuán)不清晰。
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