华北理工海洋调查与观测技术教案第7讲 海流观测1

1课程名称：《海洋调查与观测技术》第7周，第7讲次摘要授课题目（章、节）第七章海流观测7.1海流观测方法本讲目的要求及重点难点：【目的要求】掌握海流观测的方法、要求和注意事项。【重点】掌握海流观测的方法、要求和注意事项。【难点】掌握海流观测的注意事项。内容【本讲课程的引入】掌握海水流动的规律非常重要，它可以直接为国防、生产、海远交通、渔业、建港等服务。【本讲课程的内容】第七章海流观测板书“第七章海流观测”海水远动是乱流、波动、周期特性潮流与稳定的“常流”综合作用的结果。这些流动具有不同尺度、速度与周期，并且随风、季节和年份而变；其强度一般由海表面向深层递减。海流观测主要是指海水运动空间尺度较大（大于5km）、时间尺度较长（周期超过12小时）的远动，其中包括潮流和常流（余流）两个部分。潮流是伴随潮汐涨落现象所作的周期性变化的海水流动。海洋中除了由引潮力引起的周期性潮流运动外，海水还有沿一定路径、方向基本朝向同一个方向的大规模的运动，这种准定运动称为常流（余流）。进行海潮观测时，要按一定时间间隔持续观测一昼夜或多昼夜，所得到的结果是常流和潮流运动的合成。水平方向周期性的流动称为潮流，其剩余部分称为常流，也称余流或称海流。掌握海水流动的规律非常重要，它可以直接为国防、生产、海运交通、渔业、建港等服务。7.1海流观测方法板书“7.1海流观测方法”海流的观测包括流向和流速两项。单位时间内海水的距离称为流速，单位为m/s或cm/s，流向指海水流去的方向，单位长度（°），正北为0°，顺时针旋转，正东为90°，正南为180°，正西为270°。海流观测层次参照温度观测层次，或根据需要选定。但海流观测的表层，规定为0~3m以内的水层，由于船体的影响（流向改变或船磁影响），往往使得流速、流向测量不准。海流连续观测的时间长度不少于25小时，至少每小时观测一次按所采用的方式和手段，观测海流的方法大体划分为随流运动进行观测的拉格朗日方法和定点的欧拉方法。7.1.1浮标漂移测流法板书“7.1.1浮标漂移测流法”浮标漂移测流方法是根据自由漂移物随海水流动的情况来确定海水的流速、流向，主要使用于表层流的观测。同学们对海水海流观测都有哪些了解？2漂浮法测流是使浮子随海流运动，在记录浮子的空间一时间位置。浮标法测流是在拉格朗日坐标系统中进行的，取起始坐标和从开始时间起所经过的时间0为独立变量。流动坐标由下式确定：),()(00000xxxxx，流速可确定为坐标对于时间的导数：),(),(000xxv0),(000dxvxx1.漂流瓶测表层流漂流瓶（又称邮瓶）通常被用来研究海流的大致情况。2.双联浮筒测表层流双联浮筒是浮标测流中常用的一种工具，船只锚定后或在海上平台等相对稳定的载体上，在船尾放出双联浮筒，根据它的移动情况测定表层流的平均流速和流向（图7.1.1）。3跟踪浮标法（1）船体跟踪（2）仪器跟踪4.中性浮子测流中性浮子由于其本身具有可调节性，可适用于这种深海海流的观测。7.1.2定点观测海流板书“7.1.2定点观测海流”海洋水文观测中，通常采用定点方法测流，以锚定的船只或浮标。海上平台或特制固定架等为承载工具，悬挂海流计进行海流观测。1.定点台架方式测流在浅海海流观测中，若能用固定台架悬挂仪器，使海流计处于稳定状态，则可测得比较准确的海流资料并能进行长时间的连续观测。（1）水面台架（2）海底台架2.锚定浮标以锚定浮标为承载工具，悬挂自记海流计进行海流观测，称为锚定浮标测流。有的仅用于观测表层海流，有的则用于同时观测多层海流。前者通常布放在进行周日连续观测的调查船附近，以取得海流周日连续观测资料，观测结束时将浮标收回。后者一般是单独或多个联合使用，以取得长时间海流资料，观测结束后将浮标收回（图7.1.3）。最新发展的大、中型多要素水文气象观测浮标一般都有测流探头，可进行长时间的连续的海流观测。3.锚定船测流以船只为承载工具，利用绞车和钢丝绳悬挂海流计观测海流仍是常用的和最主要的测流方式。7.1.3走航测流板书“7.1.3走航测流”在船只航行的同时观测海流，不仅可以节省时间，提高效益，而且可以同时观测多层海流。7.1.4海流连续观测的准确度要求板书“7.1.4海流连续观测的准确度要求”3流速不大于100cm/s时，水深200m以浅海区流速测量的准确度应为±3cm/s，流向测量的准确度为±10°。流速超过100m/s时，水深在200m以浅的海区，流速测量准确度为±5％；水深在200m以上的海区，流速测量的准确度为±3％，流向测量的准确度均为±10％。随着海流仪器的发展，这些准确度要求也在逐渐提高。7.1.5海流观测的注意事项板书“7.1.5海流观测的注意事项”观测浅层（船吃水的深度三倍以内的水层）海流时，应借助小型锚定浮标或施放小艇进行观测，以消除船体的影响；利用调查船为承载工具测浅层以下各层海流时，若使用非自记海流计，待海流计沉放至预定观测水层后即可进行观测，使用自记海流计，可根据绞车和钢丝绳的负载，串挂多台海流针同时观测多层海流。测流时，必须记录观测开始时间和结束时间。如果用自记海流针悬挂于浮标或潜标上进行海流观测时，投放与回收浮标（或潜标）的船只必须具备专用提吊设备，浮标（或潜标）锚定后记录观测开始时间和浮标（或潜标）准确位置。观测结束，回收浮标（或潜标）前记录观测结束时间。浮标或潜标上的闪光装置须切实水密，保证正常连续闪光。在深海测流时，如船只抛锚且深层流速确实很小，可用“双机法”观测，即在漂移船只上，将一台海流计置于预定观测水层，而将另一台海流计沉放至“无流层”，两层海流针观测结果的矢量差，便是预定水层的海流观测值。当施放海流针的钢丝绳或电缆的倾角超过10°，应进行倾角订正。以船只为承载工具进行海流来女婿观测时，因至少每3小时观测一次船位。如发现船只严重走锚（超过定位准确度要求），应移至原位，重新开始观测。周日连续观测一般不得缺测，凡中断观测2小时以上者，需重新观测。【本讲课程的小结】本讲课程主要介绍了海流观测的方法、要求和注意事项。【本讲课程的作业】复习本讲课程内容，预习下一讲的知识。