最早是由挪威物理海洋学家V.W.埃克曼(Vagn Walfrid Ekman,1874~1954)推算出来的,因此称之为埃克曼漂流〔1893~1896年,挪威海洋调查船“前进”号横越北冰洋时,挪威探险家和海洋学家F.W.-J.南森(Fridtjof Wedel-Jarlsberg Nansen,1861~1930)观察到冰山不是顺风漂移,而是沿着风向右方20°~40°的方向移动。1905年,埃克曼研究了这种现象,得出了著名的埃克曼漂流理论〕。
海面风应力作用于表层海洋,并通过湍流黏性力向下传递。由于地转偏向力的作用,在北(南)半球,埃克曼漂流的表面流速,偏向于风向右(左)方45°。表层以下的海水随着深度的增加,流向不断右(左)偏,流速也不断减小,直至某深度处流向和表面流向完全相反时,流速便约为表面流速的4%。此深度称为摩擦影响深度。从海面至此深度处的水层称为埃克曼层,摩擦影响深度又称埃克曼层深度。埃克曼漂流的流速矢端在空间所构成的曲线称为埃克曼螺旋,其在水平面上的投影便称为埃克曼螺线。
在北(南)纬10°以外的海区,漂流的表面流速,与风速
间的经验关系为:
代入埃克曼漂流理论的表面流速公式中,便可求得埃克曼层深度的经验式:
埃克曼漂流的流速,虽然随深度的增加而改变其方向,但在埃克曼层中总流量的方向,在北(南)半球则位于风向的右(左)侧并与风向垂直。
埃克曼漂流虽然是一种理想海流,但它能近似地反映出大洋近表层的海水在行星风系作用下的风海流,且能近似地反映出大洋深厚的下层海水中有密度流和地转流的存在。由于大洋表面的行星风系随纬度而改变其方向和大小,风应力旋度的强弱,也随纬度变化,这就产生了埃克曼漂流总流量的辐聚或辐散。此过程在埃克曼层底部产生向下或向上的铅直流动,这就是埃克曼抽吸作用。
由密度分布不均匀所产生的,流速的大小随深度而改变的地转流,或由海面增水所产生的,流速的大小不随深度而改变的倾斜流,在接近海底处,流速会因海底摩擦力和地转偏向力的作用,而产生和埃克曼漂流相似的底埃克曼漂流、底埃克曼层、底埃克曼螺旋和底埃克曼螺线。底埃克曼层的厚度和埃克曼层相同,但底埃克曼螺旋和底埃克曼螺线的转向则正好分别与埃克曼螺旋和埃克曼螺线相反,其转向在北(南)半球偏于地转流流向的左(右)方。
海洋深度等于或超过2D时的埃克曼漂流,称为无限深海漂流,反之称为有限深海漂流。后者的表面流速,由于水深的不同,其流向在北(南)半球偏于风向的右(左)侧,但偏角小于45°,甚至几乎可以平行于风向。总流量的方向不与风向垂直,但有与风向垂直的分量,导致沿岸的升降流和平行于海岸的倾斜流。后者在近海底处受底摩擦的影响,产生底埃克曼漂流。