海流既有水平方向的,又有铅直方向的三维流动。其中“一定空间范围”指海流的空间尺度可以很大,可在数千米甚至全球范围内流动。“相对稳定”指海流的路径、速率和方向,可以在数月、一年甚至多年的较长时间尺度内基本保持不变。一般将发生在大洋中的海流称为洋流。
海水在一定空间范围内相对稳定的流动,是海水运动的普遍形式之一。
海流既有水平方向的,又有铅直方向的三维流动。其中“一定空间范围”指海流的空间尺度可以很大,可在数千米甚至全球范围内流动。“相对稳定”指海流的路径、速率和方向,可以在数月、一年甚至多年的较长时间尺度内基本保持不变。一般将发生在大洋中的海流称为洋流。
引起海水流动的因素可以是风,也可以是由温、盐差异造成的海水密度分布不均匀(热盐效应)。前者表现为作用于海面的风应力,后者表现为海水中的水平压强梯度力。同时由于地转偏向力、湍流黏性力、海岸以及海底的阻挡与摩擦作用,海水的运动形式既包括水平方向的流动,也包括垂直方向的流动。大洋上层200~300米内为风漂流层,当行星风系作用在海面的应力和水平湍流应力的合力,与地转偏向力平衡后,便生成风漂流。风应力的大小和方向,都随纬度变化,导致上层海水的辐聚和辐散。一方面,它使海水密度重新分布而出现水平压强梯度力,当它和地转偏向力平衡时,形成水平方向的地转流。另一方面,在赤道地区的风漂流层底部,海水从次表层向上流动,或从表层下降进入次表层水,形成了赤道地区的升降流。
大洋海气和陆气界面上的加热和冷却、结冰、融冰、降水和蒸发等热盐效应,会造成海面海水密度在大范围内分布不均匀。极地和高纬度某些海域表层生成的高密度海水,可以下沉到海洋深层和底层。在水平压强梯度力的作用下,主要沿水平方向流动,并可通过上升流等过程回到海洋上层,这就是大洋的热盐环流。
海流的命名和分类主要依照其成因、所在的地域和水文特征。例如,由风引起的海流称为风生流或漂流,由温、盐变化引起的海流称为热盐环流。从受力情况分又有地转流、密度流等。从海流发生的海域不同又可分为洋流、陆架流、赤道流、东西边界流、海峡海流和浅海海流等。海流按其水温低于或高于所流经海域的温度,可分为寒流和暖流两种,前者通常来自水温较低的高纬度海区,后者通常来自水温较高的低纬度海区。
表层海流的水平流速变化较大,从每秒几厘米到每秒300厘米,深层海流的水平流速通常则在每秒10厘米以下。铅直流速很小,通常只有每秒5~10米的量级。海流以海水流去的方向作为流向,恰好与风向(风吹来的方向)的定义相反。
描述海流的方法主要有欧拉方法和拉格朗日方法。欧拉方法较为通用,是描述同一时间里不同地方流动状况的方法,通常在海洋里布设一些监测站,同步进行海流实地监测,用矢量的大小和方向表示各测点海流测量的结果,用流线图来描述海流速度的分布。拉格朗日方法则是通过跟踪水质点来研究它的时空变化,可用漂流瓶或中性浮子等方法来追踪海流的轨迹。
海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程,以及天气和气候变化都产生深刻的影响,故了解和掌握海流的规律、长期变化以及与大气的相互作用,对海洋渔业、航运、沿海排污和海洋倾废的污染物迁移以及军事活动等都有重要意义。