海洋中的洋流：大规模非周期性的水量交换

洋流即海流，是指海洋中具有相对稳定的流速和流向的海水，从一个海区水平地或垂直地向另一海区大规模的非周期性的运动。洋流具有非常大的规模，如湾流，它的流量相当于世界陆地总径流量的20余倍。所以洋流是促成不同海区间进行大规模水量交换的主要因子。伴随着大规模的水量交换，还有热量交换、盐分交换和溶解气体交换等。所以洋流对气候、海洋生物、海洋沉积、海上交通，以及海洋环境等方面都有巨大影响。

洋流的分类洋流按成因可分三类：①风海流：是在风力作用下形成的；②密度流：是由于海水密度分布不均匀引起的，当摩擦力可以忽略不计时，密度流又称地转流或梯度流；③补偿流：是由于海水从一个海区大量流出，而另一个海区海水流来补充而形成的。补偿流可以在水平方向上发生，也可在垂直方向上发生。垂直方向的补偿流又可分为上升流和下降流。

洋流按本身与周围海水温度的差异又可分为暖流和寒流两类。暖流是指本身水温较周围海水温度高；寒流则相反。洋流按其流经的地理位置又可分为赤道流、大洋流、极地流及沿岸流等。

在生产实践中，有时把海岸带的海流分为潮流和余流两种。在海岸带实测到的海流通常是潮流、风海流、地转流等叠加的合成海流，这种合成海流可分解为：周期性海流—潮流和非周期性海流—余流。

实际上，仅由单一原因产生的海流极少，往往是几种原因共同作用的结果，但也有主次之分。如近海以潮流为主，外海以风海流和梯度流为主。

作用于洋流的力主要有风对海水的应力和海水的压强梯度力。在这些力的作用下，当海水运动起来后，还产生一系列派生的力，如摩擦力、地转偏向力和离心力等。

（1）风的应力

风对海水的应力包括两个方面，一是风对海面的摩擦力（切应力），二是风施加在海浪迎风面上的压力（正压力）。所以，风作用于海面，除形成波浪外，还会产生海水的前进运动，即洋流。

（2）压强梯度力(www.xing528.com)

单位面积所受到的压力称之压强，而流体内部任一点压强，只取决于液柱的自重，而与方向无关，随着海水深度的增加，压强愈来愈大。所谓梯度，是相对空间的变化率。

梯度是沿压强变化最大的方向，压强随距离而改变，其方向指向压力增加的方向。在两个等压面之间，垂直等压面的方向就是压强变化的最大方向，也就是压强梯度的方向。由压强梯度引起的力，叫压强梯度力，它是由压力大的方向指向压力小的方向，即与压强梯度的方向相反。在海洋里，它是指向上的。压强梯度力的方向可以这样来理解，当外加压力增大时，液体受到进一步压缩，处于压缩状态下的流体，能产生向外膨胀的力，这种力可以看成是一种弹性力。在液体中，可以认为是排列得很紧密的液体分子间相互作用的排斥力。

（3）摩擦力

当海水做相对运动时，流速不同的海水之间就会发生动量交换，表现为内切应力的摩擦力。这是海水分子不规则的热运动或海水微团、小块的杂乱运动导致的。其结果是使流速大的海水减速，流速小的海水加速，以致最后使它们的速度趋于均匀化。

例如当表层海水具有一定的速度时，下层海水也将被带动而具有速度，结果使表层海水速度减小，下层海水速度增大，上下层海水速度逐渐趋于均匀化。

（4）地转偏向力

当物体在地球上做相对运动时，就会受到偏向力的作用，其性质与惯性力类同。地转偏向力在北半球偏右，与流速方向垂直。地转偏向力的量值极小，因此在大多数情况下，由于作用于物体上的力远较地转偏向力大，故可略去不计，这就是将地球近似看成惯性系的原因。但在讨论大气和海水运动时，却不能略去。这是因为作用于大气和海水的其他力也很小，如海洋里等压面倾斜的坡度，在1000米的水平距离内，海面仅上升或下降1厘米左右。