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物理海洋学()研究海洋與鄰近之大氣的各种物理性质,以及牽涉海洋所发生的各种物理现象。主要研究主題包括海流、潮汐、波浪、海水循環、海水及海底沉积物的物理性質、海水與大氣間的關係等。物理海洋学是海洋学的几个子领域之一,其他包括海洋生物学、海洋化学和海洋地质学。
物理海洋學可以細分為描述性海洋學和動態物理海洋學
。描述性物理海洋學旨在通過觀察和復雜數值模型研究海洋,描述盡可能精確的流體運動。動態物理海洋學則主要側重於控制流體運動的過程,強調理論研究和數值模型。 這些與氣象學共同是(GFD)大型領域的一部分。
地理環境
地球約97%的水都在海洋之中。海洋是絕大多數水汽的來源,大氣中的水汽凝結,形成陸地上的降水。海洋巨大的熱容緩和了地球的氣候,吸收各種氣體影響大氣的組成。
溫度的垂直結構可分為三個基本層,梯度低的表面混合層、梯度高的溫躍層,以及深水層。在溫度方面,海洋分層與緯度高度相依; 溫躍層在熱帶地區明顯,但在極地水域不存在地表吸收的太陽光量隨緯度變化顯著,赤道地區遠大於兩極地區,這導致大氣和海洋中流體運動,從而將熱量從赤道重新分配到兩極,進而降低了在沒有流體運動的情況下會存在的溫度梯度。大約四分之三的熱量由大氣攜帶,其餘部分由海洋攜帶。
大氣層自下而上受熱,導致對流,其中最顯著的表現形式是哈德里環流。與之相反,海洋自上而下受熱,這往往會抑制對流。取而代之的是,在極地地區,冰冷的鹹水在相對有限的區域下沉,形成深層海水。這就是溫鹽環流的起源。
洋流主要受表層風應力的驅動;因此,大尺度大氣環流對於理解海洋環流至關重要。哈德里環流導致熱帶地區出現東風,中緯度地區則出現西風。這使得副熱帶海洋盆地的大部分區域都出現緩慢向赤道流動的現象(即斯韋德魯普平衡)。回流則以一股強勁、狹窄且向極地流動的西部邊界流形式出現。與大氣層相似,海洋的寬度遠大於其深度,因此水平運動通常遠比垂直運動更快。在南半球,存在一條連續的海洋帶,因此中緯度的西風驅動了強勁的南極繞極流。在北半球,陸地阻隔了這種現象,導致大西洋和太平洋盆地的海洋環流被分割成較小的環流。
科里奥利力
埃克曼傳輸
朗繆爾環流
行星波
;开尔文波
;罗斯贝波
參見
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- 上升流
- 下沉流
- 溫鹽環流
- 氣候變遷
- 全球海平面觀測系統
參考資料
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