1、海水的運動方程 牛頓第二運動定律,方程左邊：海水質(zhì)點的加速度分量 方程右邊：作用在單位質(zhì)量海水質(zhì)點上的力,Review,海水運動方程,方程左邊：海水質(zhì)點的加速度分量 方程右邊：作用在單位質(zhì)量海水質(zhì)點上的力 第一項：重力 g:9.8m/s2 第二項：壓強梯度力 與等壓面垂直，且指向壓力減小的方向,壓強單位： 數(shù)值上 1dz(米)=1dp(分巴） 數(shù)值上 數(shù)值上 1dz(米)=100hPa=10-2MPa(兆帕斯卡),第三項：科氏力- 第四項：切應(yīng)力 第五項：其他作用力如引潮力等,方向:物體運動方向右方90(北)、物體運動方向左方90(南),特點：只有運動的物體才受力； 科氏力只改變物體的運動方向

2、，不改變速度大??； 赤道為0，極區(qū)最大,連續(xù)性方程,質(zhì)量守恒定律,質(zhì)量連續(xù)方程,體積連續(xù)方程,地轉(zhuǎn)流 在不考慮海水的湍應(yīng)力和其它影響海水流動的因素，水平壓強梯度力與科氏力取得平衡的定常運動就稱為地轉(zhuǎn)流,v,地轉(zhuǎn)方程及其解,B,A,vAB,x,y,Gx,X,A,B,x,-z,tg=z/ x,a) 密度均勻,地轉(zhuǎn)流速公式,流速與tg成正比，越大，流速越大。 北半球，地轉(zhuǎn)流的流向指向等壓面下傾方向右方90。當(dāng)觀測者順流而立時，右側(cè)等壓面高，左側(cè)低，即等壓面自左下方向右上方傾斜，南半球與之相反。,b) 密度不均勻,假設(shè)海區(qū)深層存在水平的等壓面PN，該處流速為0 零面或流速參考零面,又設(shè)零面以上任一水平

3、面上站A、站B，且A B,P為零面上方某一等壓面，hA*、hB*分別表示A、B兩站處等壓面P與零面的垂直距離,PN,海面,x,-z,P,A,B,hA*,hB*,F,E,P,4. 地轉(zhuǎn)流的動力計算,根據(jù)流體靜壓關(guān)系，零面處E、F兩點間的壓強為,當(dāng)水平分布不均勻，就會引起等壓面的傾斜，等壓面從密度較小的站點向密度較大的站下傾。假設(shè)方向與等壓面下傾的方向一致，則對于某一等壓面P,PN,海面,x,-z,P,A,B,hA*,hB*,F,E,P,計算公式,海水的靜壓關(guān)系：,沿垂向積分，可分別求出,海蘭-漢森公式，L為A、B兩站的水平距離，A為A站P等壓面相對于零面的重力勢差，單位m2s-2,即,動力計算例

4、題, 特例，設(shè)A、B 不隨深度變化,實際上A、B隨深度而變化,例：某海區(qū)(=24)A、B兩站相距20km，根據(jù)實測的溫鹽深可算得兩站各深度海水的當(dāng)場比容(s,t, p)，如下表所示。設(shè)2000m深度處的等壓面為零面，試求100m深度處的地轉(zhuǎn)流速。,求和代替求積,解：,(1) 根據(jù)實測海水的比容資料，劃分計算的層次,20MPa,10MPa,5MPa,1MPa,0.5MPa,海面,A,B,(2) 假設(shè)一個適當(dāng)?shù)牧忝妫}目通常給出假設(shè)），求出,a) 第一近似：以求和代替求積,第i個水層的平均比體積,第i層上下兩個等壓面的壓強差,c) 第三近似：以各個深度的比體積值代替各個等壓面的比體積，1m量值上相

5、當(dāng)于10-2MPa,b) 第二近似：由于觀測數(shù)據(jù)是離散的，以兩個等壓面的比體積值的平均作為該水層的平均比體積值,因此,n為零面與等壓面P間的水層數(shù) i為第i個水層的平均比體積,B站和A站1MPa等壓面相對于20MPa等壓面的高度差為,數(shù)值上：1m=10-2MPa=104Pa,(3) 根據(jù),的符號判斷BA兩站P等壓面的傾斜情況，在依據(jù)海區(qū)所在的半球判斷該等壓面上地轉(zhuǎn)流的流向,(4) 求vp,流向向北,(5) 根據(jù)流速流向作出矢量圖,B,A,fp,vP,a) 計算步驟 (1) 劃分計算的層次 (2) 假設(shè)一個適當(dāng)?shù)牧忝妫?求出hP-PN (3) 根據(jù)hP-PN 符號判斷等壓面下傾方向，再據(jù)南北半球

6、判斷流向 (4) 求Vp (5) 作圖,幾點說明：,c) 一般是在被計算海區(qū)選取三個站A、B、C，要求這三個站的連線構(gòu)成一個直角三角形，如下圖。 依直角邊A、B兩站的比體積計算流速在x方向的分量 依直角邊B、C兩站的比體積計算流速在y方向的分量 二者的合成代表整個被計算海區(qū)的地轉(zhuǎn)流 方向也是合成的方向,d) 動力計算在不同的參考零面下所得結(jié)果是不同的，因此選取適當(dāng)?shù)牧忝媸鞘种匾?b) 不能只根據(jù)某深度處的比體積差來判斷地轉(zhuǎn)流的大小和方向，應(yīng)根據(jù) 的正負(fù)和大小來判斷,課堂練習(xí),練習(xí)1 右圖表示海區(qū)有地轉(zhuǎn)流流速1m/s，問A、B兩站哪一站的海面較高？高多少？（注：AB連線與流向垂直，AB相距2

7、00km） 練習(xí)2 假設(shè)30N某海面的傾斜是：沿X方向每增加1km，海面下降1cm；沿Y方向每增加1km，海面下降2cm。求此海域地轉(zhuǎn)流流向及流速，并已箭號表示于下圖.,22,20,o,x,y,練習(xí)3 如右圖所示30S附近海區(qū)有三個觀測站A、B、C，AB相距20km，BC相距60km，ABBC，三站各深度的當(dāng)場比體積(s,t,p)，如下表所示，20MPa等壓面為一個零面，求海表面流速，并以箭號表示方向。,練習(xí)3表 當(dāng)場比體積(m3/kg),課堂講評,練習(xí)1 AB位于南半球，A站比B站高，AB 注：南半球地轉(zhuǎn)流流向指向等壓面下傾方向左方90,22,20,o,y,x,等壓面下傾方向 X方向：由ox

8、 Y方向：由oy 北半球,vy,vx,V,練習(xí)2,練習(xí)3 計算步驟 (1) 劃分計算的層次 (2) 假設(shè)一個適當(dāng)?shù)牧忝?(3) 求出hP-PN(三步近似） (4) 求Vp (5) 作圖,20MPa,15MPa,10MPa,5MPa,1MPa,0MPa,(1),(2),(3),(4),(5),所以，A比B高，C比B高,vAB,vCB,V合,作業(yè),1 夏季高雄水位比汕頭高0.2m，高雄與汕頭之間的距離為360km，=23，求地轉(zhuǎn)流流速并作圖以箭號表示流向。,2 設(shè)臺灣以東24N海區(qū)有三個觀測站（如下圖），AB相距20km，BC相距20km，根據(jù)實測的溫鹽算得各站各深度處海水的當(dāng)場比體積(s,t,p)如下表。已知200