2015-10-08 16:11:20

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海流又称洋流,是海水因热辐射、蒸发、降水、冷缩等而形成密度不同的水团,再加上风应力、地转偏向力、引潮力等作用而大规模相对稳定的流动,它是海水的普遍运动形式之一。海洋里有着许多海流,每条海流终年沿着比较固定的路线流动。它象人体的血液循环一样,把整个世界大洋联系在一起,使整个世界大洋得以保持其各种水文、化学要素的长期相对稳定。海洋里那些比较大的海流,多是由强劲而稳定的风吹刮起来的。这种由风直接产生的海流叫作“风海流”,也有人叫作“漂流”.由于海水密度分布不均匀而产生的海水流动,称为“密度流”.也叫“梯度流”或“地转流”.海洋中最著名的海流是黑潮和湾流。由于海水的连续性和不可压缩性,一个地方的海水流走了,相临海区的海水也就流来补充,这样就产生了补偿流。补偿流既有水平方向的,也有垂直方向的.

基本信息

  • 中文名

    海流

  • 外文名

    currents

  • 成因

    风海流;密度流

  • 分类

    寒流和暖流

折叠 编辑本段 基本概念

海流,现代海洋学术语,又名“洋流”。古称“洋”。洋字从水从羊。“水”指水流、水体。“羊”意为“驯顺”。“水”与“羊”联合起来表示“像羊群顺走般流淌的水”,特指大海中浩荡的海流,亘古以来从不逆反,像羊群一般驯顺,可供水手驾驭、利用。

盛行风是洋流的主要动力,海洋里那些比较大的水流,多是由强劲而稳定的风吹刮起来的

海流

。这种由风直接产生的海流叫作“风海流”,也有人叫作“漂流”。由于海水密度分布不均匀而产生的海水流动,称为“密度流”。海流海流​也叫“梯度流”或“地转流”。海洋中最著名的海流是黑潮湾流

在研究海流的过程中,科学家们还常常按温度特性,将海流分为暖流和寒流。还有一种是海水受月球、太阳引潮力而产生的水平流动现象,是同潮汐一起产生的潮流。

由于海水的连续性和不可压缩性,一个地方的海水流走了,相临海区的海水也就流来补充,这样就产生了补偿流。补偿流既有水平方向的,也有垂直方向的。在海洋的大陆架范围或浅海处,由于海岸和海底摩擦显著,加上海流特别强等因素,便形成颇为复杂的大陆架环流、浅内海环流、海峡海流等浅海海流

在科学技术发达的今天,已经可以利用海流选择航线、发电和捕鱼等。

折叠 编辑本段 形成原因

海流海流

海流形成的原因很多,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。海流形成的第二种原因是海水的温盐变化。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,这就在水平方向上产生了一种引起海水流动的力,从而导致了海流的形成。另外海面上的增密效应又可直接地引起海水在铅直方向上的运动。 海流形成之后,由于海水的连续性,在海水产生辐散或辐聚的地方,将导致升、降流的形成。

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,由风引起的海流称为风海流或漂流,由温盐变化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海流、陆架流、赤道流、东西边界流等。

描述海水运动的方法有两种:一是拉格朗日方法,一是欧拉方法。前者是跟踪水质点以描述它的时空变化,这种方法实现起来比较困难,但近代用漂流瓶以及中性浮子等追踪流迹,可近似地了解流的变化规律。

通常多用欧拉方法来测量和描述海流,即在海洋中某些站点同时对海流进行观测,依测量结果,用矢量表示海流的速度大小和方向,绘制流线图来描述流场中速度的分布。如果流场不随时间而变化,那么流线也就代表了水质点的运动轨迹。

海流海流

海流流速的单位,按SI单位制是米每秒,记为m/s;流向以地理方位角表示,指海水流去的方向。例如,海水以0.10m/s的速度向北流去,则流向记为0°(北),向东流动则为90°,向南流动为180°,向西流动为270°,流向与风向的定义恰恰相反,风向指风吹来的方向。绘制海流图时常用箭矢符号,矢长度表示流速大小,箭头方向表示流向。 海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外,海水沿一定途径的大规模流动。引起海流运动的因素可以是风,也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。前者表现为作用于海面的风应力,后者表现为海水中的水平压强梯度力。加上地转偏向力的作用,便造成海水既有水平流动,又有铅直流动。由于海岸和海底的阻挡和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底处的表现,和在开阔海洋上有很大的差别。

大洋中深度小于二三百米的表层为风漂流层,行星风系(见大气运动的平衡状态)作用在海面的风应力和水平湍流应力的合力,与地转偏向力平衡后,便生成风漂流。行星风系风力的大小和方向,都随纬度变化,导致海面海水的辐合和辐散。一方面,它使海水密度重新分布而出现水平压强梯度力,当它和地转偏向力平衡时,在相当厚的水平层中形成水平方向的地转流;另一方面,在赤道地区的风漂流层底部,海水从次表层水中向上流动,或下降而流入次表层水中,形成了赤道地区的升降流。

大洋上的结冰、融冰、降水和蒸发等热盐效应,造成海水密度在大范围海面分布不均匀,可使极地和高纬度某些海域表层生成高密度的海水,而下沉到深层和底层。在水平压强梯度力的作用下,作水平方向的流动,并可通过中层水底部向上再流到表层,这就是大洋的热盐环流。

大洋表层生成的风漂流,构成大洋表层的风生环流。其中,位于低纬度和中纬度处的北赤道流和南赤道流,在大洋的西边界处受海岸的阻挡,其主流便分别转而向北和向南流动,由于科里奥利参量随纬度的变化(β-效应)和水平湍流摩擦力的作用,形成流辐变窄、流速加大的大洋西向强化流(见大洋环流西向强化)。每年由赤道地区传输到地球的高纬地带的热量中,有一半是大洋西边界西向强化流传输的。进入大洋上层的热盐环流,在北半球由于和大洋西向强化流的方向相同,使流速增大;但在南半球则因方向相反,流速减缓,故大洋环流西向强化现象不太显著。

大洋表层风生环流在南半球的中纬度和高纬度地带,由于没有大陆海岸阻挡,形成了一支环绕南极大陆连续流动的南极绕极流。

在大洋的东部和近岸海域,当风力长期地、几乎沿海岸平行地均匀吹刮时,一方面生成风漂流,发生海水的水平辐合和辐散,而出现上升流和下降流;另一方面因海水在近岸处积聚和流失而造成海面倾斜,发生水平压强梯度力而产生沿岸流,就形成沿岸的升降流。

大洋西向强化流在北半球向北(南半球向南)流动,而后折向东流,至某特定地区时,流动开始不稳定,流轴在其平均位置附近便发生波状的弯曲,出现海流弯曲(或蛇行)现象,最后形成环状流而脱离母体,生成了中央分别为来自大陆架的冷水的冷流环和来自海洋内部的暖水的暖流环。这是一类具有中等尺度的中尺度涡。此外,在大洋的其他部分,由于海流的不稳定,也能形成其他种类的中尺度涡。这些中尺度涡集中了海洋中很大一部分能量,形成了叠加在大洋气候式平均环流场之上的各种天气式涡旋,使大洋环流更加复杂。

在海洋的大陆架范围或浅海处,由于海岸和海底摩擦显著,加上潮流特别强等因素,便形成颇为复杂的大陆架环流、浅内海环流、海峡海流等浅海海流。

海流按其水温低于或高于所流经的海域的水温,可分为寒流和暖流两种,前者来自水温低处,后者来自水温高处。表层海流的水平流速从几厘米/秒到 300厘米/秒,深处的水平流速则在10厘米/秒以下。铅直流速很小,从几厘米/天到几十厘米/时。海流以流去的方向作为流向,恰和风向的定义相反。

海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程,以及海洋上空的气候和天气的形成及变化,都有影响和制约的作用,故了解和掌握海流的规律、大尺度海-气相互作用和长时期的气候变化,对渔业、航运、排污和军事等都有重要意义。

折叠 编辑本段 海流分类

海流按其水温低于或高于所流经的海域的水温,可分为寒流和暖流两种,前者来自水温低处,后者来自水温高处。表层海流的水平流速从几厘米/秒到300厘米/秒,深处的水平流速则在10厘米/秒以下。铅直流速很小,从几厘米/天到几十厘米/时。海流以流去的方向作为流向,恰和风向的定义相反。

海流按其成因大致可分为以下几类:

(1)、漂流:由风的拖曳效应形成的海流。

(2)、地转流:在忽略湍流摩擦力作用的海洋中,海水水平压强梯度力和水平地转偏向力平衡时的稳定海流。

(3)、潮流:海洋潮汐在涨落的同时,还有周期性的水平流动,这种水平流动称为潮流。

(4)、补偿流:由另一海域的海水流来补充海水流失而形成的海流。有水平补偿流和铅直补偿流

(5)、河川泄流:由于河川径流的入海,在河口附近的海区所引起的海水流动称为河川泄流。

(6)、裂流:海浪由外海向海岸传播至波浪破碎带破碎时产生的由岸向深水方向的海流。

(7)、顺岸流:海浪由外海向海岸传播至破碎带破碎后产生的一支平行于海岸运动的海流。

折叠 编辑本段 海流作用

海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程,以及海洋上空的气候和天气的形成及变化,都有影响和制约的作用:

1.暖流对沿岸气候有增温增湿作用,寒流对对沿岸气候有降温减湿作用。

2.寒暖流交汇的海区,海水受到扰动,可以讲下层营养盐类带到表层,有利于鱼类大量繁殖,为鱼类提供诱饵;两种海流还可以形成“水障”,阻碍鱼类活动, 使得鱼鱼群集中,易于形成大规模渔场,如纽芬兰渔场和日本北海道渔场;有些海区受离岸风影响,深层海水上涌把大量的营养物质带到表层,从而形成渔场,如秘鲁渔场。

3.海轮顺海流航行可以节约燃料,加快速度。暖寒流相遇,往往形成海雾,对海上航行不利。此外,每海流从北极地区携带冰山南下,给海上航运造成较大威胁。

4.海流还可以把近海的污染物质携带到其他海域,有利于污染的扩散,加快净化速度。但是,其他海域也可能因此受到污染,是污染范围更大。

故了解和掌握海流的规律、大尺度海-气相互作用和长时期的气候变化,对渔业、航运、排污和军事等都有重要意义。

折叠 编辑本段 海流能

海流海流

海流能是指海水流动的动能,主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量,是另一种以动能形态出现的海洋能。

海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言,海流能的变化要平稳且有规律得多。潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。一般来说,最大流速在2m/s以上的水道,其海流能均有实际开发的价值。

全世界海流能的理论估算值约为10^8kW量级。利用中国沿海130个水道、航门的各种观测及分析资料, 计算统计获得中国沿海海流能的年平均功率理论值约为1.4X10^7kW。属于世界上功率密度最大的地区之一,其中辽宁山东浙江福建台湾沿海的海流能较为丰富,不少水道的能量密度为15~30kW/m^2,具有良好的开发值。特别是浙江的舟山群岛的金塘、龟山和西候门水道,平均功率密度在20kW/m2以上,开发环境和条件很好。

海流能的利用方式主要是发电,其原理和风力发电相似,几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流能发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍,且必须放置于水下,故海流发电存在着一系列的关键技术问题,包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。此外,海流发电装置和风力发电装置的固定形式和透平设计也有很大的不同。海流装置可以安装固定于海底,也可以安装于浮体的底部,而浮体通过锚链固定于海上。海流中的透平设计也是一项关键技术。

折叠 编辑本段 海流发电

海流海流

在海洋运动中,海流则对地球的气候和生态平衡扮演着重要的角色。海流循着一定的路线周而复始地运动着,其规模比起陆地上的巨江大川则要大出成千上万倍。海水流动可以推动涡轮机发电,为人们输送绿色能源。中国的海流能源也很丰富,沿海海流的理论平均功率为1.4亿千瓦。 在所有的海流中,有一条规模十分巨大,堪称海流中的“巨人”,这就是著名的美国墨西哥湾流。它宽60公里~80公里,厚700米,总流量达到7400万立方米/秒~9300万立方米/秒,比世界第二大海流——北太平洋上的黑潮要大将近1倍,比陆地上所有河流的总量则要超出80倍。若与我国的河流相比,它大约相当于长江流量的2600倍,或黄河的57000倍。墨西哥湾流与北大西洋海流和加那利海流共同作用后,调节西欧与北欧的气候。

美国伍兹霍尔海洋研究所的研究人员指出,墨西哥湾流受到风力、地球自转和朝向北极前进的热量所驱使,所带来的能量等同于美国发电能力的2000倍。若能成功利用这股强大的海流,驱动设置在海底的涡轮发电机,就足以产生相当10座核能发电厂的电能,供应佛罗里达州三分之一的电力需求。佛罗里达大西洋大学的研究人员计划于几个月内测试一座小型的涡轮发电机。

佛罗里达大西洋大学“海洋科技中心”的研究人员说:“佛罗里达是世界上发展海流发电的首选之地,因为这里常年都有强大的海流。在这里建立的海流发电厂可以全天候发电,一年到头都可发电。”但是,由于海流发电相关技术还不成熟,不但建设电厂的经费无法估算,一些未知因素和可能造成的危险尚待克服。比如,海底运转的涡轮机螺旋桨有可能让鱼类和其他海洋生物致死。如果海流发电厂不能解决生态问题,它将会遭受动物爱好者的反对。

美国西岸的加利福尼亚海流不充沛,那里的研究人员因而转向海浪发电。加拿大一家电力公司将与北加州的电力公司合作,建造一座发电量达2000千瓦的“海浪发电农场”,预计于2012年竣工,届时将供应600户家庭用电,但电力公司希望最终可以提供3万户家庭的用电。

美国电力研究中心在一项报告中分析认为,海浪与潮汐发电将可满足6.5%的电力需求。未来若是海流、海浪与潮汐发电技术纯熟,将不失为沿海国家解决能源问题的福音。海洋发电的支持者表示,海洋发电即便不能解决所有的需求,但是非常值得考虑的一种低污染、取之不尽的能源来源。

在浩瀚的海洋上,奔腾着许多巨大的海流,它们在风和其它动力的推动下,循着一定的路线周而复始的运动着,其规模比起陆地上的巨江大川则要大出成千上万倍。而所有的海流中,有一条规模十分巨大,堪称海流中的“巨人”,这就是著名的墨西哥湾暖流,简称为湾流。

湾流的规模非常宏大。它宽60—80公里,厚700米,总流量达到7400万到9300万立方米/秒,比世界第二大海流——北太平洋上的黑潮要大将近1倍,比陆地上所有河流的总量则要超出80倍。若与我国的河流相比,它大约要相当于长江流量的2600倍,或黄河的57000倍。

折叠 编辑本段 世界海流列表

(一) 太平洋

海流海流

海流名称 地 理 位 置 出现频率 (%) 流速 (公里/小时) 北赤道暖流 大体沿北纬10°流动 25-75 0.9-2.8

台湾暖流(日本暖流,即黑潮) 沿台湾省东岸、日本群岛南岸及东岸流动 25-75以上 0.9-2.8

北太平洋暖流 平行于北纬40°流动 25-75 0.9-1.9

阿拉斯加暖流 沿阿拉斯加湾岸流动 夏季25-50,冬季25-75 0.9-1.9

堪察加寒流(亲潮) 沿堪察加半岛东岸流动 25-75 ≤0.9

千岛寒流(亲潮) 沿千岛群岛东岸流动 25-75 ≤0.9

滨海寒流 沿苏联远东区滨海边区南部沿岸流动 夏季25-50,冬季25-75 ≤0.9

加利福尼亚寒流 沿北美洲西岸流动 ≤25 ≤0.9

赤道逆流(反赤道流,系暖流) 大体平等于北纬5°-8°流动 冬季25-75夏季25-75以上 0.9-2.8以上

棉兰老暖流 沿菲律宾棉兰老岛东岸流动 25-75 0.9-2.8以上

南赤道暖流 沿赤道南侧流动 25-75以上 0.9-2.8

东澳大利亚暖流 沿澳大利亚东岸流动 25-75 0.9-1.9

西风漂流(寒流) 平行于南纬45°-50°流动 25-50 0.9-1.9

合恩角寒流 沿火地岛西南岸流动 25-75 0.9-1.9

秘鲁寒流(洪堡德海流) 沿南美洲西岸流动 25-75 ≤0.9

埃尔.尼纽暖流 南美洲秘鲁西北岸附近 —— 约1

(二) 大西洋

海流海流

海流名称 地 理 位 置 出现频率 (%) 流速(公里/小时) 北赤道暖流 平行于北纬15°-20°流动 25-75以上 0.9-1.9

圭亚那暖流 沿南美洲东北岸流动 25-75以上 0.9-2.8

加勒比海暖流 沿安的列斯群岛往南 25-75以上 0.9-2.8以上

佛罗里达暖流 佛罗里达半岛东南海域 ≥75 ≥2.8

安的列斯暖流 沿安的列斯群岛往北 25-75以上 0.9-1.9

墨西哥湾暖流 (简称湾流) 沿北美洲东南岸往北到西经40°附近 25-75以上 0.9-2.8以上

北大西洋暖流 从西经40°附件往北到不列颠群岛北岸 25-75 0.9-1.9

伊尔敏格尔暖流 冰岛以南海域 25-75 <0.9

西格陵兰暖流 沿格陵兰岛西南岸流动 25-75 0.9-1.9

拉布拉多寒流 沿加拿大拉布拉多半岛东北岸流动 25-75 0.9-1.9

加那利寒流 沿非洲西北岸流动 25-75 0.9-1.9

赤道逆流(暖流) 沿平行于北纬5-10°流动 25-75 0.9-2.8

几内亚暖流 沿非洲几内亚湾岸流动 25-75以上 0.9-2.8以上

南赤道暖流 沿赤道南侧流动 25-75以上 0.9-2.8

巴西暖流 沿南美大陆东南岸流动 25-75 0.9-1.9

合恩角寒流 沿南美洲南端流动 25-75 ≤0.9

马尔维纳斯(福克兰)寒流 由马尔维纳斯(福克兰)群岛往北 25-75 0.9(冬季达1.9)

西风漂流(寒流) 平行于南纬42-48°流动 25-75 0.9-1.9

本格拉寒流 沿南部非洲西岸流动 25-75 0.9-1.9

厄加勒斯暖流 沿非洲大陆以南海域流动 25-75 0.9-2.8

(三) 印度洋

海流名称 地 理 位 置 出现频率 (%) 流速(公里/小时)

季风暖流 印度洋北部赤道以北海域 25-75以上 0.9-2.8

赤道逆流(暖流) 沿平等于南纬5°流动 25-75 0.9-1.9

南赤道逆流 沿平行于南纬10°-15°流动 25-75以上 0.9-2.8

索马里暖流 沿索马里半岛沿岸流动 50-75以上 夏季0.9-2.8 冬季0.9-1.9

莫桑比克暖流 沿莫桑比克海峡的大陆沿岸流动 25-75以上 冬季0.9-2.8 夏季0.9-1.9

马达加斯加暖流 沿马达加斯加岛东岸流动 25-75以上 0.9-1.9

厄加勒斯暖流 沿非洲大陆东南岸流动 25-75以上 0.9-2.8以上

西风漂流(寒流) 位于南纬40°-50°间 25-75 0.9-1.9

西澳大利亚寒流 沿澳大利亚西岸流动 25-75 ≤0.9

(四) 北冰洋

海流名称 地 理 位 置 出现频率 (%) 流速(公里/小时)

挪威暖流 沿挪威西岸流动 25-75 0.9-1.9

北角暖流 沿挪威北岸流动 ≤25 0.9-1.9

斯匹次卑尔根暖流 沿斯匹次卑尔根群岛西南、西岸流动 25-75 0.9-1.9

北冰洋寒流 沿北冰洋北极地区大陆架流动 25-75 0.9-1.9

东格陵兰寒流 沿格陵兰岛东岸流动 25-75 0.9-1.9

东冰岛寒流 沿冰岛东北岸流动 25-50 0.9-1.9

折叠 编辑本段 参考书目

1,增泽让太郎:<海洋物理>Ⅱ,《海洋科学基础講座》,日本東海大学出版会,東京,1974。

2,<海流原理>,科学出版社,北京,1966。

3,http://219.226.9.43/RESOURCE/CZ/CZDL/DLBL/DLTS0122/15364_SR.HTM

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