1、Geophysical Fluid Dynamics(地球物理流体力学)1推荐书目 1推荐书目 2余志豪 杨大升 贺海晏等 Grading 成绩成绩 : 成绩评分标准闭/开卷考试:50%平时作业:30% (含展示1-2次)课堂作业: 20%5引言 Introduction Title: Geophysical Fluid Dynamics地球物理流体动力学 适用专业适用专业：气象学 Meteorology 教学目的教学目的：掌握大尺度大气动力学和海洋动力学的共性规律。To understand the common character of large scale atmospheric dy
2、namics and oceanic dynamics.6大尺度海洋动力学和大气动力学 Geophysical Fluid Dynamics (GFD) is the study of the dynamics of large-scale flow of the earth and planets. The principal fluid systems in which we are interested are the atmosphere and the oceans. 对选课学生的要求对选课学生的要求：具备流体力学、动力气象学的知识Prerequisites: Knowledge o
3、n fluid dynamics and dynamic meteorology. 主要内容主要内容: 介绍大尺度大气和海洋动力学的共性特征，即在重力、旋转重力、旋转、层结、粘性和加热条件下，地球流体的动力学行为、层结、粘性和加热条件下，地球流体的动力学行为。内容包括：无粘旋转流体的浅水理论、摩擦和粘性流、海洋无粘旋转流体的浅水理论、摩擦和粘性流、海洋风生环流风生环流、旋转层结流体运动、不稳定理论以及海气耦合动力学Introduction to the common properties of the large scale atmospheric and oceanic dynamics,
4、i.e. the dynamic behavior of geophysical fluid under conditions of gravitation, rotation, stratification, viscosity and heating, which includes: inviscid shallow-water theory, friction and viscous flow, wind-driven oceanic circulation, stratified fluid motion, instability theory and coupled ocean-at
5、mosphere dynamics.71.1重要性和发展历史8木星大红斑木星大红斑 (Jupiters Great Red Spot) 木星大红斑是木星上最大的风暴气旋，长约木星大红斑是木星上最大的风暴气旋，长约25000千米，上千米，上下跨度下跨度12000千米，木星大气层中的大红斑是一团激烈的沿千米，木星大气层中的大红斑是一团激烈的沿逆时针方向运动的上升气流，这个气流物质中含有大量的逆时针方向运动的上升气流，这个气流物质中含有大量的红磷化物，所以发红。红磷化物，所以发红。 910美国飓风(Hurricane)11美国飓风(Hurricane) 路径的预测 可减小危害 (观测 和 预测模拟分
6、析)12气候异常 举例13拉尼娜现象拉尼娜现象 La Nia Phenomenon是指赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏是指赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏冷的现象（与厄尔尼诺现象正好相反）冷的现象（与厄尔尼诺现象正好相反）厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象 El Nino Phenomenon泛指赤道附近的东部太平洋表层海水温度泛指赤道附近的东部太平洋表层海水温度上升引起的气候异常现象。上升引起的气候异常现象。 1415 厄尔尼诺现象。在东南信风的作用下，南半球太平洋大范围内海水被风吹起，向西北方向流动，致使澳大利亚附近洋面比南美洲西部洋面水位高出大约50厘米。当这种作用达到一定程度后，海水
7、就会向相反方向流动，即由西北向东南方向流动。反方向流动的这一洋流是一股暖流，即厄尔尼诺暖流，其尽头为南美西海岸。受其影响，南美西海岸的冷水区变成了暖水区，该区域降水量也大大增加。厄尔尼诺现象的基本特征是：赤道太平洋中、东部海域大范围内海水温度异常升高，海水水位上涨。 至于厄尔尼诺形成原因，则是当代科学之谜。大多科学家认为不外乎两大方面：一是自然因素。赤道信风、地球自转、地热运动等都可能与其有关；二是人为因素。即人类活动加剧气候变暖，也是赤道暖事件剧增的可能原因之一。 16厄尔尼诺现象 对中国的影响首先是台风减少，厄尔尼诺现象发生后，西北太平洋热带风暴（台风）的产生个数及在中国沿海登陆个数均较正
8、常年份少。 其次是中国北方夏季易发生高温、干旱，通常在厄尔尼诺现象发生的当年，中国的夏季风较弱，季风雨带偏南，位于中国中部或长江以南地区，中国北方地区夏季往往容易出现干旱、高温。1997年强厄尔尼诺发生后，中国北方的干旱和高温十分明显。 第三是中国南方易发生低温、洪涝，在厄尔尼诺现象发生后的次年，在中国南方，包括长江流域和江南地区，容易出现洪涝，近百年来发生在中国的严重洪水，如1931年、1954年和1998年，都发生在厄尔尼诺年的次年。中国在1998年遭遇的特大洪水，厄尔尼诺便是最重要的影响因素之一。 最后，在厄尔尼诺现象发生后的冬季，中国北方地区容易出现暖冬 根据近50年的气象资料，厄尔尼
9、诺发生后，中国当年冬季温度偏高的几率较大，第二年中国南部地区夏季降水容易偏多，而北方地区往往出现大范围干旱。 1718地流 的主要 影响因素1.1 太阳辐射和自转的影响19太阳辐射-热机作用（全球 平均334 Watt/m2）2023General Circulation of the atmosphere:represents average air flow around the globe” is created by unequal heating at earths surface general circulations function is to transport heat
10、pole ward 24Single-Cell Model of the General Circulation:If you assume:earth is uniformly covered with water sun is directly over equator no rotation you will end up with a single-cell pattern - called the Hadley Cell warm air rises at the equator, cold air sinks at the poles This single-cell patter
11、n is not observed. what important process have we neglected? The Earths rotation (地球自转的影响地球自转的影响) 25Three-Cell Model of the General Circulation:地球自转的影响Global Precipitation Pattern Produced by the General Circulation0N - low pressure - cloudy 30N - high pressure - sunny 45N-60N - low pressure - cloud
12、y polar latitudes - high pressure - clear Zonal distribution of precipitation around the globe (roughly speaking)Monsoons The word monsoon is derived from the Arabic word mausim which means season. Monsoon is traditionally defined as a seasonal reversing wind accompanied by seasonal changes in preci
13、pitation, but is now used to describe seasonal changes in atmospheric circulation and precipitation associated with the asymmetric heating of land and sea. Usually, the term monsoon is used to refer to the rainy phase of a seasonally-changing pattern, although technically there is also a dry phase.T
14、he major monsoon systems of the world consist of the West African and Asia-Australian monsoons. The inclusion of the North and South American monsoons with incomplete wind reversal may be debated.Monsoons 季风 由于大陆及邻近海洋之间存在的温度差异而形成大范围盛行的，风向随季节有显著变化的风系，具有这种大气环流特征的风称为季风。 世界上季风明显的地区主要有南亚、东亚、非洲中部、北美东南部、南美
15、巴西东部以及澳大利亚北部，其中以印度季风和东亚季风最著名。有季风的地区都可出现雨季和旱季等季风气候。夏季时，吹向大陆的风将湿润的海洋空气输进内陆，往往在那里被迫上升成云致雨，形成雨季；冬季时，风自大陆吹向海洋，空气干燥，伴以下沉，天气晴好，形成旱季。28Sea / land breezesMountain and valley breezesA mountain breeze and a valley breeze are two related, localized winds that occur one after the other on a daily cycle. Mountain
16、 and valley breezes form through a process similar to sea and land breezes. During the day, the sun heats up valley air rapidly. This causes it to rise, causing a warm, upslope wind. At night, the process is reversed. Mountain air cools rapidly at night and falls downslope, causing a wind going in t
17、he other direction.人体热羽流：密度差 引起 垂直力 （重力与浮力），影响流动 (lighter air rise up) Plume velocity 0.2 m/s常规流动：从高压到低压，压力差很重要3233Observed average surface pressure and winds during January百慕大高压百慕大高压阿留申低压阿留申低压冰岛低压冰岛低压西伯利亚高压西伯利亚高压 地球自转的影响：流动不再从高压到低压 ？高压高压低压低压34Observed average surface pressure and winds during JulyS
18、emi-permanent pressure areas:Bermuda HighPacific HighIclandic Low地球自转的影响：流动不再从高压到低压 ？地球自转角速度 （？）3557.3 10 VF 2Coriolis force 科氏力 (大小与方向?)做功特点?VFRotation effect in geophysical fluid dynamics 地流的旋转效应Motion of sea and atmosphere are large scale. Monitor data are from rotating coordinate Frames. Rotatio
19、n effect is significant.地球上的大气和海洋运动以及监测站数据等均为相对于地球的运动 惯性参照系惯性参照系: :牛顿定律成立的参考系。一切相对于牛顿定律成立的参考系。一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性参照系。惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性参照系。非惯性参照系非惯性参照系: :相对于惯性系作加速运动的参考系。相对于惯性系作加速运动的参考系。在非惯性参照系内牛顿定律不成立。在非惯性参照系内牛顿定律不成立。38旋转地球坐标系是非旋转地球坐标系是非惯性坐标系惯性坐标系 m弹力弹力真实弹力真实弹力还受惯性力还受惯性力惯性离心力惯性离心力惯性系惯性系S设圆盘匀速转动
20、，物体设圆盘匀速转动，物体m相对圆盘相对圆盘静止静止转动系中的惯性力转动系中的惯性力转动系转动系S这时，惯性力只是惯性离心力。这时，惯性力只是惯性离心力。394041惯性离心力mOr, k弹簧平衡惯性力地面参照系2m Fr圆盘参照系2rmFr弹簧提供给小球向心力惯性离心力沿半径向外例如：当我们乘坐汽车拐弯时，我们体验到的被甩向弯道外侧例如：当我们乘坐汽车拐弯时，我们体验到的被甩向弯道外侧的的“力力”，就是这种惯性离心力。，就是这种惯性离心力。42物体相对圆盘物体相对圆盘运动运动时还要受时还要受科里奥利力科里奥利力：误解：惯性离心力是向心力的反作用力。惯性离心力是向心力的反作用力。1. 向心力作
21、用在运动物体上使之产生向心加速度。惯性离心力向心力作用在运动物体上使之产生向心加速度。惯性离心力也是作用在运动物体上。既然作用在同一物体上，也就谈不也是作用在运动物体上。既然作用在同一物体上，也就谈不上作用和反作用。上作用和反作用。2. 向心力是真实力作用的表现，它可能有真实的反作用力。但向心力是真实力作用的表现，它可能有真实的反作用力。但惯性离心力是虚拟力惯性离心力是虚拟力，因此不能说向心力和惯性离心力是一，因此不能说向心力和惯性离心力是一对作用力和反作用力。对作用力和反作用力。43 科氏力与离心力一样，都不科氏力与离心力一样，都不是真实存在的力，而是惯性效应是真实存在的力，而是惯性效应在非
22、惯性系内在非惯性系内 (此例中，即旋转此例中，即旋转系统内系统内) 的体现。也就是说，从的体现。也就是说，从惯性系的角度看，这力是不存在惯性系的角度看，这力是不存在的。的。441835年，法国气象学家科里奥利提出，为了描述旋转体系的运动，他在运动方程中引入了一个假想的力科氏力，这样人们就可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系，因而科氏力很快在流体运动领域取得了成功的应用。45那么现在很明显，随着纬度不同，地表每个点的运动速率都不一样（因为半径那么现在很明显，随着纬度不同，地表每个点的运动速率都不一样（因为半径不同），但是地表
23、各点运动角速度是一样的。那么当一个物体从低纬向高纬地不同），但是地表各点运动角速度是一样的。那么当一个物体从低纬向高纬地区运动的话（比如说从赤道向北极运动，对应北半球的情况），这个物体线速区运动的话（比如说从赤道向北极运动，对应北半球的情况），这个物体线速度越来越小。可是物体都是有惯性的，这物体有保持自己运动线速度的趋势，度越来越小。可是物体都是有惯性的，这物体有保持自己运动线速度的趋势，也就是说在一个相对地表静止的地方（相对地表静止的参照系）来观察这个物也就是说在一个相对地表静止的地方（相对地表静止的参照系）来观察这个物体，会发现它在向北运动的过程中老是有种向东的运动的趋势（因为地球自西体，
24、会发现它在向北运动的过程中老是有种向东的运动的趋势（因为地球自西向东转，赤道向东运动速率最大，南北极点最小）。可是根据牛顿的运动定律，向东转，赤道向东运动速率最大，南北极点最小）。可是根据牛顿的运动定律，要改变物体的运动状态或者运动趋势必须有外力。那么也就是说这个在北半球要改变物体的运动状态或者运动趋势必须有外力。那么也就是说这个在北半球从南向北运动的物体受到了一个向东的力。这个力我们就叫做科里奥利力。从南向北运动的物体受到了一个向东的力。这个力我们就叫做科里奥利力。46AB22FVV Coriolis force 科氏力 (方向永远与速度方向垂直)科氏力 不做功,只改变运动方向VFVFA48
25、运动量纲分析运动量纲分析罗斯贝数罗斯贝数 (Ro, Rossby number): Horizontal velocity U m/s; Time scale: L/U f -1 Velocity scale: UL f Force scale: 惯性力惯性力/科氏力科氏力Ro=U/(L*f)=(U2/L)/(f *U); f = 2 sin is the Coriolis frequency, the latitude 纬度地球自转角速度 =7.29*10-5s-1地流地流,主要为中高纬度的大尺度运动主要为中高纬度的大尺度运动旋转刚性旋转刚性 （快速转动时，垂直变化小）（快速转动时，垂直变化
26、小）49Geoffrey Ingram Taylor1886 1975 BritishConsidered one of the great physicists of the 20th century, Sir Geoffrey Taylor contributedenormously to our understanding of fluid dynamics. Although he did not envision the birthand development of geophysical fluid dynamics, his research on rotating fluid
27、s laid the foundationfor the discipline. His numerous contributions to science also include seminal workon turbulence, aeronautics, and solid mechanics. With a staff consisting of a single assistantengineer,he maintained a very modest laboratory, constantly preferring to undertake entirelynew proble
28、ms and to work alone. (Photo courtesy of Cambridge University Press)21750旋转流体具有反抗形变的倾向，即存在着克服使流体柱弯曲形变的外力。 51Taylor-Proudman theorem 旋转以后,短柱体平移时,其上部会形成一相应的流体柱, 并且该流体柱具有旋转刚性,会跟着其下部的短柱体一起挺直的移动Taylor-Proudman ColumnIf relative motion is created in a rotating container by heating or stirring with an obst
29、acle at the bottom of the tank, the moving fluid must flow around it, then the streamlines will form a column, going around the obstacle as if it extends to the top. Taylors column52地球上，大尺度运动时，地球自转重要，有类似性质531.2 地流的尺度地流的尺度运动运动量纲分析罗斯贝数罗斯贝数 (Ro, Rossby number): Horizontal velocity U m/s; Angular freque
30、ncy of planetary rotation (s-1) ( =7.29*10-5 s-1)Time scale: L/U -1 Velocity scale: UL Force scale: 惯性力惯性力/科氏力科氏力Ro=U/(L*f)=(U2/L)/(f *U); f = 2 sin is the Coriolis frequency, the latitude 纬度Rossby数是表明旋转作用相对重要的动力学参量数是表明旋转作用相对重要的动力学参量旋转时间尺度/ 平流时间尺度Ro1 小尺度, Coriolis force can be neglected; Ro1 中尺度，bot
31、h are important; Ro1 大尺度，inertial force can be neglected55L=800km; U=60m/s; T=?大尺度运动大尺度运动量纲分析罗斯贝数罗斯贝数 (Ro, Rossby number): ( =7.29*10-5 s-1)Time scale: L/U -1 Velocity scale: UL Force scale: 惯性力惯性力/科氏力科氏力Ro=U/(L*f)=(U2/L)/(f *U); f = 2 sin 地转流地转流 : 中高纬度的大尺度运动中高纬度的大尺度运动As L 100km to 104 km in atmosph
32、ere; For example, in atmosphereL100km, U10m/s; Time scale T=L/U105 sRotation time scale: 2p p/ 105 sRo= (U2/L)/(f *U)1Rotation is important.In Ocean, U 0.5 m/s, L 50 km, then Ro10-100 km大气运动10 m/s; L100-1000km大气特征速度海洋特征速度Room/building/street/district/city scales: Coriolis force can be neglected (L=1
33、0m10km)不需要考虑科氏力的尺度不需要考虑科氏力的尺度是关于大尺度大气和海洋运动基本动力学是关于大尺度大气和海洋运动基本动力学概念的科学概念的科学 is the subject whose concerns are the fundamental dynamical concepts of large-scale phenomena in the atmosphere and the oceans地球物理流体动力学导论 Introduction to Geophysical Fluid Dynamics6061旋转旋转-层结流体动力学层结流体动力学当太阳不再上升的时候当地球不再转动当春夏秋
34、冬不再变换当花草树木全部凋残我还是不能和你分散环珠格格主题歌环珠格格主题歌 !（地转和太阳辐射）（地转和太阳辐射）当山峰没有棱角的时候当河水不再流当时间停住日月不分天地万物化为虚有我还是不能和你分手1.3层结结构的背景知识介绍6263Atmosphere 大气大气分层分层结构 整个地球大气层，按其成分、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化，5层楼结构：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。密度分层密度分层 （大气对流层（大气对流层 troposphere）大气对流层H10km, L1000 km对流层对流层是紧贴地面的一层，它受地面的影响最大。因为地面附
35、近的空气受热上升，因为地面附近的空气受热上升，而位于上面的冷空气下沉，这样就发生了对流运动，所以把这层叫做对流层。而位于上面的冷空气下沉，这样就发生了对流运动，所以把这层叫做对流层。它的下界是地面，上界因纬度和季节而不同。据观测，在低纬度地区其上界为17-18公里；在中纬度地区为10-12公里；在高纬度地区仅为8-9公里。夏季的对流层厚度大于冬季。以南京为例，夏季的对流层厚度达17公里，而冬季只有11公里，冬夏厚度之差达6公里之多。Z (km)Lapse rate of atmosphere 大气温度垂直梯度大气温度垂直梯度 A lapse rate is the change of temp
36、erature with unit rise of elevation. Under adiabatic condition, the lapse rate near the Earth surface is -9.8 K km-1. For calculation purposes, meteorologists and engineers have defined a standard atmospheric lapse rate of about by -6.5 K km-1 by the approximate average of all observations. It simpl
37、y indicates the adiabatic assumption is not too appropriate.dzdT我们主要关注我们主要关注 大气对流层大气对流层 (troposphere)Fluid parcel theory流体微团绝热运动 Suppose an air parcel is at point A on the figure. If it is displaced suddenly upward or downward, fast enough to be considered reversible and adiabatic. It would then mov
38、e to B or C. Fluid parcelBC流体微团绝热运动过程，流体微团绝热运动过程，熵熵 entropy (s) 不变不变 ds=0A)(1)()(2222zzzggdtzdgmmdtzdmgmmFPPPpp稳定层结中：流体微元在稳定层结中：流体微元在z高度上下的浮力振荡高度上下的浮力振荡 (buoyancy oscillation of fluid parcel-water or gas)Fluid parcelat ABCp is density of fluid parcel=(z) is the environment densityThe above 2nd order
39、 differential equation has straightforward solutions :20Ntezzis the Brunt-Visl frequencyzzgNP)(请解释：As N20, stable ; As N20, unstable; As N2=0, neutral0subadiabatic, stable 0adiabatic, neutral 0superadiabatic, unstable pdTgdzc稳定中性不稳定dzdTLapse rate大气温度垂直梯度空气层结稳定性的判据空气层结稳定性的判据(stratification stability)
40、A 不稳定C (中性)B 稳定T0T0 - dTT0 + dTz0 + dzz0 - dzz0空气位温的定义 The potential temperature of a parcel of air at pressure is the temperature that the parcel would acquire if adiabatically brought to a standard reference pressure, usually 1000 millibars. The potential temperature is denoted and气体从原有的压强与温度出发，绝热
41、膨胀或压缩到标准压强时(p0=1000mb)的温度。可用来比较不同气压下的气体热状态。vvpCRCCppT/1/,10比绝对温度更有意义 is constantif dry adiabatic (no heating, cooling, evaporation, condensation)10ppT位温位温potential temperaturepcgdzdTTdzdppdzdTTdzd11111不稳定中性稳定 unstable atic,superadiab neutral adiabatic, stable ic,subadiabat000pcgdzdTTdzddzdTLapse rat
42、e大气温度垂直梯度空气层结稳定性的判据空气层结稳定性的判据(stratification stability)AC (中性)BT0T0 - dTT0 + dTz0 + dzz0 - dzz0zzgNP)(Brunt-Visl frequency N for idea gas/sea For ideal gas/ )1(0)(ppT For Sea: 小位移中压缩性影响可近似为0zdgN2/100)(ppRpzzgN)(2大气平流圈比对流圈稳定，在对流圈中夏季比冬季不稳定对流圈对流圈平流圈平流圈zzgNP)(T(z) in North Sea to Brunt-Visl oscillation
43、（重力内波）水位温的定义 把某一水样从任一深度以绝热方式提升到海面时所具有的温度，叫做位温位温。常以表示，即位温=M-，M为水样的现场水温，为因绝热冷却而降低的温度，随温度、盐度和压力的改变而变化。 比如现场水温M=5，把它从6000米深处绝热提升到海面时的=0.80，故海水位温=5-0.80= 4.20。 位温可根据绝热温度梯度计算，由于海水具有压缩性，当水块上升时，因压力减小而体积膨胀，内能减小，温度降低；当水块下降时，因压力加大而使其体积缩小，内能增加，温度升高。位温不是深度的函数，它是海水热性质的一种指标，可用来研究水团运动的途径。76 Sea 海水海水 分层分层结构海水的层结结构：（
44、1）季节变层 或上混合层（0-50 or 100m)。表层海流0.01 m/s to 0.3 m/s（2）主跃层(50 or 100m -1000m): 温度(thermocline)，密度 (pycnocline)，盐度(halocline) 具有阶跃性变化。（3）下均匀层(100-3700m), T=constant, velocity0.1 m/s A.冬季， 表层混合均匀B.春季，风力混合作用弱C.秋季，风力混合作用强D.夏季, 表层强烈受热,形成很稳定的季节性温度跃层海水的温度分层海水的温度分层the Atlantic Ocean near the Bahamas(from a we
45、bsite)温度跃层盐度跃层密度跃层实用盐度实用盐度 s st海洋中的实用密度 st=(-1)*103= 28.152-0.0735T-0.00469T2+(0.802-0.002T)(s-35)海洋中，密度跃层是很强的层结稳定层Brunt-Visl frequency N for seaAnnual mean sea surface salinity (from World Ocean Atlas) On average, seawater in the worlds oceans has a salinity of about 3.5% (35 g/L). Average density
46、at the surface is 1.025 g/ml. =(T, p, s), s is the salinity 盐度(或氯度，1kg海水中含盐的克数) 实用密度或现场条件密度 st=(-1)*103Effect of stratification 上轻下重的层结 Density (r, P, T) stratification limit the large-scale vertical motion. 层结的存在将强烈抑制强烈抑制大尺度垂直运动，并以一种重要方式把大尺度的微弱垂直运动与一阶近似的地转场耦合起来。831.4 海气 异同(1)8485大气和海洋运动，驱动模式不同：大气为热
47、力驱动，海洋为风力驱动大气和海洋运动，驱动模式不同：大气为热力驱动，海洋为风力驱动+海气相互作用海气相互作用大气无侧边界，海洋有侧边界；大气和海洋层结流动中，山脊有重要作用。大气无侧边界，海洋有侧边界；大气和海洋层结流动中，山脊有重要作用。World wind and pressure map大尺度大气运动，主要为热力驱动+地转+边界86World pressure map (January)World pressure map (July)Oceanic wind-driven surface current due to shear by wind above the sea level
48、大尺度海流主要为风生流，其特征与大气底层风场非常一致。(解释解释Gulf stream ? 风力驱动风力驱动+边界边界)From a website1.海流主要为风力驱动。2.海洋相对于大气是一个巨大的热库，虽不能构成他们在地流中的共性部分，但却在海气相互作用、调节大气气候变化等方面起着重要作用。尚有小部分热盐流，例如 热盐环流 (thermohaline circulation,): A large-scale circulation of horizontally stratified water masses, occurs in the ocean. The entire circul
49、ation pattern takes about 2000 years.Broecker, 1991u 来自海表的风应力、热通量和淡水通量强迫是大洋环流形成的根本原因。来自海表的风应力、热通量和淡水通量强迫是大洋环流形成的根本原因。u 受海面风的应力作用产生的海流，称作风生流；受海面风的应力作用产生的海流，称作风生流；u 由于海面受热冷却不均、蒸发降水不匀所产生的温度和盐度变化，导致密度分由于海面受热冷却不均、蒸发降水不匀所产生的温度和盐度变化，导致密度分布不均匀形成的热力学海流，因为海水的密度主要由温度和盐度决定，所以这布不均匀形成的热力学海流，因为海水的密度主要由温度和盐度决定，所以这种
50、由密度梯度驱动的深层洋流，被称为种由密度梯度驱动的深层洋流，被称为“温盐流温盐流”（或热盐流）。（或热盐流）。u 风生流和温盐流的作用区域有所区别，前者限于大洋的上层和中层，即在密度风生流和温盐流的作用区域有所区别，前者限于大洋的上层和中层，即在密度跃层以上，后者则主要集中在大洋深层。跃层以上，后者则主要集中在大洋深层。u 全球大洋全球大洋10%10%的水体受风生流影响，的水体受风生流影响，90%90%的水体受热盐流影响。的水体受热盐流影响。 T. Garrison Oceanography u研究热盐环流，重点关注北大西洋研究热盐环流，重点关注北大西洋u 北大西洋的水龄，比北太平洋要年轻得多
