課件15 海流觀測的原理及方法 - 廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院

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1、海流觀測海流主要是指海水運動空間尺度較大（大于5km）、時間尺度較長（周期超過12小時）的運動，其中包括潮流和常流（余流）兩個部分，亂流與波動排除在外。進行海流觀測時，要按一定時間間隔持續(xù)觀測一晝夜或多晝夜，所得到的結(jié)果是常流和潮流運動的合成。對一晝夜或多晝夜獲得的資料，經(jīng)過計算，可將這兩部分分離開來。水平方向周期性的流動稱為潮流，其剩余部分稱為常流，也稱余流。海流觀測意義掌握海水流動的規(guī)律非常重要，它可以直接為國防，生產(chǎn)、海運交通、漁業(yè)、建港等服務(wù)。海流與漁業(yè)的關(guān)系很密切，在寒流和暖流交匯的地方往往形成良好的漁場；在建港中要計算海流對泥沙的搬運；海上

2、交通中要考慮順流節(jié)約時間等。另外，了解海水的運動規(guī)律，對海洋科學(xué)其它領(lǐng)域研究有密切的關(guān)系。如水團的形成，海水內(nèi)部及海氣界面之間熱量的交換等均與海流研究有關(guān)。海流觀測方法海流的觀測包括流向和流速兩項。單位時間內(nèi)海水流動的距離稱為流速，單位為m/s或cm/s，流向指海水流去的方向，單位為度（o），正北為0°，順時針旋轉(zhuǎn)。海流觀測層次參照溫度觀測層次，或根據(jù)需要選定。但海流觀測的表層，規(guī)定為0～3m以內(nèi)的水層。當(dāng)水深H>5.0m時：采用六點法（表層、0.2H、0.4H、0.6H、0.8H、底層）進行海流觀測，其中表層指水面下1m處，底層指離海底1m處。當(dāng)水深

3、3.0

4、標(biāo)漂移測流方法是根據(jù)自由漂移物隨海水流動的情況來確定海水的流速、流向，主要適用于表層流的觀測。最早的漂移物就是船體本身或偶然遇到的漂浮物，以后逐漸發(fā)展成使用人工特制的浮標(biāo)。浮標(biāo)漂移測流法雖然是一種比較古老的方法，但在表層觀測中有其方便實用之優(yōu)點，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已開始應(yīng)用雷達定位、航空攝影、無線電定位等工具來測定浮標(biāo)的移動情況，這樣就可以取得較為精確的海流資料。漂浮法測流是使浮子隨海流運動，再記錄浮子的空間－時間位置。為此，使用了表面浮標(biāo)，中性浮標(biāo)，帶水下帆的浮標(biāo)，浮游冰塊等。這些方法具有主動和被動性質(zhì)，因此，可以借助于岸邊，船上，飛機或者衛(wèi)星

5、上的無線電測向和定位系統(tǒng)跟蹤浮標(biāo)的運動。測較大深度的流速和流向則采用中性浮標(biāo)。浮標(biāo)法的測點在拉格朗日坐標(biāo)系統(tǒng)中進行起始坐標(biāo)，時間間隔：流動坐標(biāo)公式：流速可確定為坐標(biāo)對于時間的導(dǎo)數(shù)：漂流瓶測表層流漂流瓶(又稱郵瓶)通常被用來研究海流的大致情況，根據(jù)漂流瓶的漂移路徑及所花時間就可以大致地確定流速和流向。雙聯(lián)浮筒測表層流雙聯(lián)浮筒是浮標(biāo)測流中常用的一種工具，船只錨定后或在海上平臺等相對穩(wěn)定的載體上，在船尾放出雙聯(lián)浮筒，根據(jù)它的移動情況測定表層流的平均流速和流向。跟蹤浮標(biāo)法(1)船體跟蹤：將一個浮體(或雙聯(lián)浮筒)施放于一選定的海面上，使之自由地隨海水流動，觀測者

6、乘小船始終尾隨浮體移動并按特定的時間間隔從船上定位或從岸邊確定船位，這樣連續(xù)觀測，一般要延續(xù)一個半日潮周期，并畫出浮體在此時間段內(nèi)的運行軌跡，進而得出該海區(qū)相應(yīng)時間段內(nèi)的海水運動的基本狀態(tài)。這種方式必須在良好的天氣狀況下才能進行。我們于1980年在石臼所外海用這種方法研究流體運動軌跡取得良好效果。(2)儀器跟蹤：隨著高科技技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，新的更準(zhǔn)確更方便的儀器跟蹤浮標(biāo)及相應(yīng)的觀測方式相繼產(chǎn)生，并開始應(yīng)用于海流實測之中，有的使用人工特制的隨海水自由流動的浮標(biāo)，在岸上用雷達跟蹤定位；有的浮標(biāo)本身就可定時地發(fā)射無線電訊號，送入天空運行的衛(wèi)星中再返回地面接收

7、系統(tǒng)。還有的使用航空攝影的方式來測定浮標(biāo)的移動情況，從而觀測相應(yīng)的海區(qū)海水流動的狀況等。中性浮子測流深海中下層海流的觀測相對而言是比較困難的，通常的觀測方法都難以實施。而中性浮子由于其本身可調(diào)節(jié)性，可適用于這種深海海流的觀測，如美國Bcnthous公司生產(chǎn)的中性浮子，可適用于0～6000m深范圍內(nèi)的海流測量。實測中，首先根據(jù)溫鹽觀測值，確定出待測海流層的海水密度，按此等效密度調(diào)節(jié)中性浮子，施放的中性浮子在預(yù)定的水層上處于重力和海水浮力相平衡的狀態(tài)下，在這個預(yù)定水層上隨海水一同漂流，觀測船上利用聲納跟蹤中性浮子的漂移，消除掉因船體漂移產(chǎn)生的相對運動，即可

8、測出相應(yīng)水層的流動速度和方向。定點觀測海流以錨定的船只或浮標(biāo)、海上平臺或特制固定架等為承載工具