大洋环流中的动力学能量学问题
摘要：本文就大洋环流根据物理学海洋学有关知识讨论了大洋环流中的力与能量、海流的西向强化现象以及热盐环流。关键词：大洋环流中的能量与力、海流的西向强化、热盐环流
一、大洋环流的定义
大洋环流是指海流在大洋中流动的形式是多种多样的，除表层环流外，还有在下层里偷偷流动的潜流，由下住上的上升流，向底层下沉的下降流，海流水温高于周围海温的暖流，水温低于流经海域的寒流，水流旋转的涡旋流，等等。海流遍布整个海洋，既有主流，也有支流，不断地输送着盐类、溶解氧和热量，使海洋充满了活力。
二、大洋环流的动力学
1、大洋环流中的力与能量
大洋中能量存在的形式有重力位能,动能,内能以及由于海洋中溶解盐分所导致的化学势能。然而，大洋中的能量平衡与大气中的能量平衡有很大区别。大气环流多半由下垫面加热和上边界冷却驱动，可是海洋只是在上边界受到冷却和加热。
重力位能的来源包括太阳和月球引起的潮汐,海表大气压力的脉动以及海表淡水通量。潮汐力来源于地球本身引力和太阳以及月球对于地球的引力之差。如果潮与引潮力总处于严格的平衡状态,引潮力就不会做功,因此引潮力对大洋环流就不会作贡献。但是由于摩擦作用潮总是滞后于引潮力,因而导致潮流,所以潮汐对于海洋中重力位能的贡献就来源于潮汐的耗散。此外蒸发和降水以及径流造成的海-气界面上的淡水通量可以改变大洋的重力位能,这是因为蒸发和降水发生在不同的高度上，然而实际上淡水通量对于大洋环流的重力位能贡献是非常小的。
海洋中内能的直接来源是海表加热和冷却。海表加热主要由于太阳辐射,不过这时候相当于把海-气界面上各种热交换形式笼统地归纳为大气加热和冷却。据估算海-气相互作用对内能的贡献约为15102 W,约等于海洋中由低纬度向高纬度的热输送量。而海洋中由低纬度向高纬度的热输送量大约是地球气候系统中总的热输送量的50%，所以不难看出海洋在气候系统中的作用是举足轻重的。同时我们也不能忽视地热对于海洋热能的贡献，尽管它的贡献只有海表热通量对内能贡献的百分之一二。地热对于大洋环流特别是深海环流影响很大。地热对大洋环流的贡献可以用地热所产生的等价的重力位能来估计，而给出这个表达式需要更深层次的物理知识。
海表大气压力的脉动作用与潮汐力。事实上海平面的大气压力并非常数,而是随时间和地点而变,其变化的幅度大约是±(10～20)hPa。潮汐力和海表大气压力脉动的主要区别是潮汐力是周期性的,但是海表大气压力脉动是随大气环流而变,是非周期性的。但在其他方面,这两种驱动力的实质是非常相似的。目前我们对全球海洋对海表大气压力脉动的响应还不甚了解，有关海表大气压力脉动对于大洋环流的重力位能的贡献有多少也还不清楚。
此外,海气界面的淡水交换能产生一定数量的化学势能,而这种化学势能的存在依赖于海水中溶解盐分的浓度差。淡水与咸水之间化学势之差可以表征为二者电位差或渗透压差。同时由于蒸发和降水也能产生一定的化学势能。
而海表风应力是动能的主要来源，它与海表流速的乘积可以表示它的贡献，这是海洋中最大的机械能来源，然而其中的大部分能量被海洋上层的表面波和湍流所消耗，仅仅海表风应力与次表层中地转流的速度的乘积对于大洋中大尺度地转流的研究有一定意义。
尽管上面所提到能量有很多种，然而四种能量能够相互转化。例如,重力位能与动能同属于机械能,二者可以通过海水的垂直运动项ρGW发生相互转化。动能与内能之间也可以通过海水的压缩和膨胀项P·V而互换。但是能量转换必须遵守热力学第二定律。从中我们不难知道动能可以全部转变为内能,但内能不可能全部转变为动能,而最大的转化效率是由所谓的卡诺效率决定的，即与两个温度差有关且永远小于一，尽管实际中转化无法做到等温膨胀和绝热膨胀，这对于研究转化效率还是很有意义。
四种能量能够相互转化，但作为能汇的只有一个,因为各种途径所输入的能量最终都变成热能而以冷却热的形式返回到的大气中。
2、海流的西向强化
海流的西向强化指的是大洋北（南）赤道流在自东向西抵大洋的西边界处，折向北（南），形成一支流幅变窄，流速加强的海流现象。
根本上说，西边界流强化现象是风应力强迫的结果，在大洋内区风应力旋度强迫的非频散罗斯贝波不断地将海表边界层抽吸引起的扰动能果，量从海洋内区带到西边界流区，造成大洋西部能量的积累，从而导致强的西边界流形成、维持和变动的一个重要因子，也是风应力的非局地强迫作用的重要表现。罗斯贝波西传是β效应引起的，所以β效应是引起西边界流强化现象的另一个重要因子。
引进β效应之后,学者Munk突出侧向水平湍流粘滞性,以侧向水平揣流摩擦代替Stommel模式中的底摩擦,建侧摩擦涡度、行星涡度与风应力涡度三者平衡的方程,获得了对大洋风生环流的全面阐明,特别对海流在大洋西边界的西向强化,在大洋中部的纯漂流性质和从南到北呈现为热带、副热带与副带三个流旋的现象,解释得至为透晰。同时Munk理论也给出了大洋西边界质量运输特点：以纬度向为主、有一个强烈的北向流动，近岸处质量运输很大随着离岸距离的增加而迅速衰减，而这是非线性惯性导致的结果。可是Munk理论是在海水密度均匀、大洋深度一致等假设下提出的.为此,holiand考虑到海水密度的不均匀性和海洋深度的可变性,另引进由海底压强与海深构成的涡度建立四涡度平衡的理论，因此获得在副热带流旋中,由于在大陆架上南向流最增加、作为补偿流因而增加西边界海流西向弧化的流量,但仍不足以克服Munk理论中的一些主要缺陷,而之所以如此,是因为上述这类被称为大洋风生环流粘性理论的理论基础,都是在强调侧向水平湍流粘滞性而忽视大洋边界层中非线性的惯性效应的观念上建立的,事实证明,这在西边界层中是非常不恰当的。因而近代研究海流的西向强化,都重视这个非线性的惯性效应,但也并不因此排除水平湍流粘滞性的作用。
开始重视惯性在西边界层流中的重要性时，例如Stommel、Charney等人的工作，又过分强调它而忽视水平湍流粘滞性作用的缺陷，由此建立的理论便被称之为大洋风生环流的惯性理论。理论的核心是湍流摩擦不存在时的位涡度守恒，可是经过细致的分析研究。Jhonson认为在大西洋边界层中，几种作用的地位同等重要，粘性和惯性的作用应该分别在西边界层的内、外粘性及惯性层中各起主宰作用的。因此，后来的学者都是在同时注意到这两种作用后建立数值计算模式来进行全球性的环流计算。
后来的学者认为在西边界的上层存在着一个沿岸的压强梯度，而它因海水不能流出岸壁而在岸边不能产生地转平衡，也为此首先产生一个向外的流动伴随有岸壁附近的上升流作为补充，其次在近岸地区未被地转平衡的梯度用来加速向北流的边界流，同时克服侧向摩擦。在此情况下，温暖的副热带水会上升，而未被完全消耗的摩擦会形成上层的反气旋涡旋。
而在1975年，另一位学者通过有关水团的分析和观测数据得出过去的结论不够完善，大洋反气旋式流旋以更复杂的形式在循环着，它的流动存在湍流，而它的统计结构可以用非线性的准地转动力学来确定。
而同样有学者认为大洋环流的主要驱动力式穿过海面的热通量，正值的热平衡在副热带还去引起反气旋流旋，而负值的热平衡引起副寒带的气旋流旋，而在海流西向强化中及离开海岸分散过程中海水密度的平流作用起主导作用。
然而，关于西向强化的海流，何以后来离开海岸向东流去的现象，Veronis 曾通过两层海模式阐述风生大洋环流和热生大洋环流的机制。他认为，前者Ekman漂流在中纬度产生的向赤道质量输送不是地转平衡的，需要一个向北的西向强化流去平衡，西边界流吸收ekman漂流产生的额外压力头又会使温跃层在某个较北纬处向海面上升，导致西向强化流在那个纬度处与海岸分离向正东流去。关于后者，他认为由于表层海水因铅直混和发生热通量的往下传递会使次表层海水增温,但增温不能超过一定限度,终因冷水向上升而使向下热通量趋于平衡,于是产生西边流以吸收来自上升区的海水以形成环流与此同时,只要温跃层向海面升起,西边界一流就会离开海岸向正东流去,因此较高纬度北方海盆有受限制的强冷却区域会使得较少量的海水下降,而在较低纬度处再使海水上升。
进之后走上了一条光辉大道。而热盐环流的理论研究主要有两种类型。一种是重视密度湍流扩散,像Stommel和Veronis那样的考虑一个水平层,顶部均匀受热而在其底部,外加一个余弦式的温度扰动，形成非均匀地冷却的模式。出于数学处理的困难，在他们的非线性方程中并没有直接考虑到密度对流项，只是作为一个线性化的扰动加入的。而另一种则是重视密度对流的研究，像Welander那样的他出于怀疑湍流扩散作用是否在大洋环流中起重要作用，索性忽视它而单纯重视密度对流的作用,注意到大洋东边界的存在，以束缚纬向的流动，并认为这样的流动，是由于在海面经常存在着一个子午向的温度梯度而生的。然而由于他没有引进垂直子午向边界，因而结论中就不能预示出有个像湾流及其他类似的边界现象。
而近代对于热盐环流的研究则统筹考虑了这两种情况。有两名学者曾考虑一个平面的大洋模式，由给定的风应力和海面的热通量来形成风生热盐环流。假定水平的与铅直的热扩散达成平衡,即在大洋顶部有一净受热,而后由穿越极地边界的水平向热扩散与其平衡,这样的热扩散意味着形成深水时的热损失。伴随这个基础温度场,在大洋上层产生一个东向斜压流动,而在其下则形成一个向西的返转流动,两者通过大洋两侧的薄升降流层构成一个封闭环流的。加在这个热盐环流之上的,便是大洋风生环流。
三、研究展望
对于海洋的研究一直以来离不开物理学知识，而海洋科学家也大多拥有丰富的物理知识，然而从对于上面几点的研究中我们不难看出海洋还有很多未解之谜，等待着后来的海洋科学家去探索。另外一点，在查阅相关资料论文的过程中我也注意到近现代的海洋学研究中贡献突出者大多是外国人，少有中国人，作为海洋大国，这不能不说是我们的一大痛处。然而要谈到真正的海洋科技与海洋经济，今天世界各主要国家已经认识到两者的重要性,学术界对于海洋科技的研究也越来越完善。国外对海洋科技的理论研究已有半个多世纪的历史,而国内的相关研究则是在改革开放以后才正式开始,但是在近年来取得越来越丰富的成果，所以我们有理由相信中国对于海洋的研究总有一天会领先于世界。
参考文献：
（1）景振华.大洋环流动力学理论的进展[J]山东海洋学院学报1979，2，
73-81
（2）黄瑞新.论大洋环流的能量平衡[J]大气科学1998，22，562-573
（3）黄瑞新.大洋环流[M]北京：高等教育出版社，2012
（4）Joseph.大洋环流理论[M].吴德星,陈学恩,译.北京:海洋出版社,2002.（5）冯士筰.论f-和β-坐标系[J].中国海洋大学学报自然科学版1982，12，1-10
（6）冯士筰.大洋风生-热盐环流模型[J].中国海洋大学学报自然科学版1979，3，1-14
大洋环流模式图 1．洋流的分布
2.北印度洋海区冬、夏季环流系统 在北印度洋海区，由于受季风影响，洋流流向具有明显的季节变化。 (1)冬季，盛行东北风，季风洋流向西流，环流系统由季风洋流、索马里暖流和赤道逆流组成，呈逆时针方向流动。(见下图甲) (2)夏季，盛行西南风，季风洋流向东流，此时索马里暖流和赤道逆流消失，索马里沿岸受上升流的影响，形成与冬季流向相反的索马里寒流，整个环流系统由季风洋流、索马里寒流和南赤道暖流组成，呈顺时针方向流动。(见图乙) 洋流的判定方法 1．判定洋流所处的半球 (1)依据等温线的数值变化规律，确定洋流所处的半球。等温线数值自南向北递减，则位于北半球(图1)；反之则位于南半球。 (2)依据纬度和环流方向组合图，确定洋流所处的半球。如图2是以副极地(纬度60°)为中心逆时针的大洋环流，则该大洋环流位于北半球中高纬度海区；图3是以副热带(纬度30°)为中心顺时针的大洋环流，则该大洋环流位于北半球中低纬度海区；同理，图4大洋环流位于南半球中低纬度海区。
2.判定洋流流向 洋流位于海水等温线弯曲度最大处，并与等温线垂直，洋流流向与等温线凸出方向一致(图1中的洋流M和N)。 3.判定洋流性质 (1)由水温高处流向水温低处的洋流为暖流(图1中的洋流M)；反之则为寒流(图1中的洋流N)。 (2)通过判定洋流所处的半球，在北半球，自南向北的洋流为暖流，反之则为寒流；南半球情况相反。 (3)通过纬线的度数变化规律，由较低纬度流向较高纬度的洋流一般为暖流，反之则为寒流。 4．判定洋流名称 (1)利用等温线图或纬度—环流方向组合图，判定洋流名称程序如下：判定洋流所处的南北半球；判定洋流所处的纬度带；判定洋流所在的大洋以及洋流所处大洋环流的位置，最终确定洋流的具体名称。 (2)利用大陆或岛屿同洋流的相对位置判定洋流名称：依据已知的大陆或岛屿形状确定大陆或岛屿的名称；根据大陆或岛屿同洋流的相对位置关系知识，确定洋流名称。 (3)利用经纬线地图，直接锁定洋流的位置，结合所掌握的世界洋流分布知识，确定洋流名称。
《结构动力学》读书报告 学院 专业 学号 指导老师 2013 年 5月 28日
摘要：本书在介绍基本概念和基础理论的同时，也介绍了结构动力学领域的若干前沿研究课题。既注重读者对基本知识的掌握，也注重读者对结构振动领域研究发展方向的掌握。主要容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构动力学的前沿研究课题。侧重介绍单自由度体系和多自由度体系，重点突出，同时也着重介绍了在抗震中的应用。 1 概述 1.1结构动力学的发展及其研究容： 结构动力学，作为一门课程也可称作振动力学，广泛地应用于工程领域的各个学科，诸如航天工程，航空工程，机械工程，能源工程，动力工程，交通工程，土木工程，工程力学等等。作为固体力学的一门主要分支学科，结构动力学起源于经典牛顿力学，就是牛顿质点力学。质点力学的基本问题是用牛顿第二定律来建立公式的。牛顿质点力学，拉格朗日力学和哈密尔顿力学是结构动力学基本理论体系组成的三大支柱。 经典动力学的理论体系早在19世纪中叶就已建立，。但和弹性力学类似，理论体系虽早已建立，但由于数学求解上的异常困难，能够用来解析求解的实际问题实在是少之又少，能够通过手算完成的也不过仅仅限于几个自由度的结构动力体系。因此，在很长一段时间，动力学的求解思想在工程实际中并未得到很好的应用，人们依然习惯于在静力学的畴用静力学的方法来解决工程实际问题。 随着汽车，飞机等新时代交通工具的出现，后工业革命时代各种大型机械的创造发明，以及越来越多的摩天大楼的拔地而起，工程界日新月异的发展和变化对工程师们提出了越来越高的要求，传统的只考虑静力荷载的设计理念和设计方法显然已经跟不上时代的要求了。也正是从这个时候起，结构动力学作为一门学科，也开始受到工程界越来越高的重视，从而带动了结构动力学的快速发展。 结构动力学这门学科在过去几十年来所经历的深刻变革，其主要原因也正是由于电子计算机的问世使得大型结构动力体系数值解的得到成为可能。由于电子计算机的超快速度的计算能力，使得在过去凭借手工根本无法求解的问题得到了解决。目前，由于广泛地应用了快速傅立叶变换（FFT），促使结构动力学分析发生了更加深刻地变化，而且使得结构动力学分析与结构动力试验之间的相互关系也开始得以沟通。总之，计算机革命带来了结构动力学求解方法的本质改变。 作为一门课程，结构动力学的基本体系和容主要包括以下几个部分：单自由度系统结构动力学，；多自由度系统结构动力学，；连续系统结构动力学。此外，如果系统上所施加的动力荷载是确定性的，该系统就称为确定性结构动力系统；而如果系统上所施加的动力荷载是非确定性的，该系统就称为概率性结构动力系统。 1.2主要理论分析 结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某些简单结构，这些方程才有可能直接求解。对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数值方法。作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模
四大气环流及其对气候的影响（1） 一、选择题 读北半球大气环流示意图，回答1～2题。 1．受①②气压带、风带交替控制形成的气候类型是( ) A．地中海气候 B．热带草原气候 C．亚热带季风气候 D．热带沙漠气候2．当气压带⑤被切断时，下列说法正确的是 ( ) A．正值北半球夏季，北京盛行东南风 B．南亚盛行东北风 C．北印度洋的季风洋流呈顺时针流动 D．我国东南沿海常受台风影响下图为某月沿0°经线海平面平均气压分布图。读图，回答3～4题。 3．上述“某月”是( ) A．1月 B．4月 C．7月 D．10月 4．该月份甲地盛行( ) A．东南风 B．东北风 C．西南风 D．西北风 读我国东部某地某月的气温分布情况图，回答5～6题。 5．造成等温线在D处发生弯曲的主要因素是( ) A．地形影响 B．大气环流 C．太阳辐射 D．人为活动 6．从气温分布情况判断，F处(图中阴影部分)可能为( ) ①山峰②高原③湖泊④城市 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 下图示意某月份海平面平均气压沿两条纬线的变化状况。读图，回答7～8题。 7．该月份可能是( ) A．1月 B．4月 C．7月 D．10月 8．图示区域50°N纬线的东西气压差大于30°N的，其主要影响因素是( ) A．太阳辐射 B．海陆分布C．大气环流 D．地势起伏 气压系统分两类，一类始终与三圈环流形成的气压带保持一致，终年存在，称为永久性气压系统；另一类由海陆热力差异形成，主要限于低空且具有季节性，称为半永久性气压系统。读北半球某月气压中心分布图，回答9～10题。
9．图中气压中心气压状况出现的时间和P地的风向分别为( ) A．1月东南风 B．7月西北风C．7月东南风 D．1月西北风 10．图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个气压中心，属于永久性气压系统的是( ) A．Ⅰ、Ⅲ B．Ⅱ、Ⅳ C．Ⅰ、Ⅳ D．Ⅱ、Ⅲ 读某半岛及周边区域示意图，回答11～12题。 11．关于甲、乙两地降水的差异及原因的叙述，正确的是( ) A．甲地多于乙地，甲地距海洋近 B．甲地少于乙地，乙地多地形雨 C．甲地多于乙地，甲地受副高控制 D．甲地少于乙地，乙地受西风控制时间长12．该半岛1月和7月盛行风向有明显的变化，根本原因是( ) A．地形差异 B．海陆位置差异 C．植被差异 D．地球的公转 二、综合题 13．下图为世界部分地区气候类型分布图。读图，回答下列问题。 (1)在图的左侧用箭头画出风带的风向。 (2)图中反映的是北半球________(季节)气压带风带位置，其中甲气压带的名称是____________。 (3)图中①气候的特点是______________。②气候的成因是________________，该气候在地中海沿岸面积最大，主要原因有____________等。③地发展种植业的优势条件是________；④处为________气候； ⑤地在图示季节盛行风向为______________。 (4)澳大利亚大陆降水从北、东、南三面向中西部减少，其中澳大利亚北部________(1、7)月份多雨，其原因是________________________________________________________________________。 14．下图为某季节沿60°N纬线海平面气压变化柱状图(单位：百帕)。读图，回答下列问题。
本章要点： 1. 理解海洋在全球热量平衡收支中的作用 2. 掌握全球大洋温度、盐度以及密度的时空变化特征，以及由它们所决定的大洋层化结构，并能据此解释全球大洋深层环流 3. 了解通过何种手段能够简便地测量大洋深层温度、盐度 判断题 1. 海水蒸发或者结冰都会导致盐度上升 2. 海水几乎是不可压的，所以海水密度与深度无关 3. 太平洋的层状结构被研究的最充分 4. 热带没有四季变化 5. 海洋学家观测海水密度可以精确到小数点后5位 6. 在中纬度，太阳光的直射角随季节变化明显 7. 陆地的热容量要小于海洋 8. 中层海洋海水的盐度是由全球蒸发-降水分布决定的 9. 温度与盐度的不同组合可以导致一个相同的密度 10. 全球大洋的混合层可以扩展到表层以下500米的距离 11. 海水密度随深度增加是一种不稳定结构 12. 海表面风或海水辐聚会导致上升流 13. 上升流和下降流是一个非常缓慢的过程 14. 北大西洋底层水是全球海水中密度最大的 15. 地中海的海水从1000米深度处溢流至大西洋 16. 印度洋的海水混合混匀 17. 南极洲底层水是一个水团 选择题 1. 海表处吸收的热量通过向下传送 A. 风 B. 波浪 C. 海流 D. 下降流 E. 以上全部 2. 大洋的层状结构是因为 A. 海表吸收的热量更多 B. 海表蒸发和降水 C. 表层海水受风的作用而运动 D. 以上都有 E. B和C 3. 海洋上混合层大约有米厚 A. 50 B. 100 C. 500 D. 800 E. 1,000 4. 海洋中温度迅速变化的那一层称作
A. 温跃层 B. 盐跃层 C. 密跃层 5. 渗透压会 A. 随着温度的增加而增加 B. 驱动盐水穿过半透膜流入淡水 C. 驱动淡水穿过半透膜流入咸水 D. A和B正确 E. 以上都不正确 6. 赤道中层海洋水温年际变化范围约为℃ A. 1-5 B. 0-2 C. 3-6 D. 2-4 E. 6-8 7. 海洋中密度迅速变化的那一层称作 A. 温跃层 B. 盐跃层 C. 密跃层 8. 海盆中密度较高的海水 A. 自南极洲沿着海床向北流动 B. 生成于威德尔海 C. 其流动是全球热盐环流的一部分 D. A和C正确 E. 以上都正确 9. 在开阔大洋中 A. 相较于盐度，温度对密度的影响更重要 B. 相较于温度，盐度对密度的影响更重要 C. 相较于压强，盐度对密度的影响更重要 D. A和C都正确 E. B和C都正确 10. 如果海水的密度随深度增加而增大，海水 A. 混合均匀 B. 稳定 C. 辐聚 D. 不稳定 E. 中性 11. 上升流和下降流的流速约为 A. 0.5-1.0 m/day B. 0.3-2.5 m/s C. 0.1-1.5 m/day D. 1-4 m/s E. 2-6 m/day 12. 某一层海水的厚度和扩展范围取决于 A. 形成于哪一个维度 B. 自表层以何种速率下沉 C. 下沉区域的面积 D. B和C正确 E．以上都正确 13. 热带夏季海表面温度约为℃ A. 25-30 B. 10-15 C. 5-20 D. 40-45 E. 50-60
1大气环流及其对气候的影响
四大气环流及其对气候的影响（1） 一、选择题 读北半球大气环流示意图，回答1～2题。 1．受①②气压带、风带交替控制形成的气候类型是( ) A．地中海气候 B．热带草原气候 C．亚热带季风气候 D．热带沙漠气候 2．当气压带⑤被切断时，下列说法正确的是 ( ) A．正值北半球夏季，北京盛行东南风 B．南亚盛行东北风 C．北印度洋的季风洋流呈顺时针流动 D．我国东南沿海常受台风影响 下图为某月沿0°经线海平面平均气压分布图。读图，回答3～4题。 3．上述“某月”是( ) A．1月 B．4月 C．7月 D．10月 4．该月份甲地盛行( ) A．东南风 B．东北风 C．西南风 D．西北风读我国东部某地某月的气温分布情况图，回答5～6题。 2
3 5．造成等温线在D 处发生弯曲的主要因素是( ) A ．地形影响 B ．大气环流 C ．太阳辐射 D ．人为活动 6．从气温分布情况判断，F 处(图中阴影部分)可能为( ) ①山峰 ②高原 ③湖泊 ④城市 A ．①② B ．②③ C ．①④ D ．③④ 下图示意某月份海平面平均气压沿两条纬线的变化状况。读图，回答7～8题。 7．该月份可能是( ) A ．1月 B ．4月 C ．7月 D ．10月 8．图示区域50°N 纬线的东西气压差大于30°N 的，其主要影响因素是( ) A ．太阳辐射 B ．海陆分布 C ．大气环流 D ．地势起伏 气压系统分两类，一类始终与三圈环流形成的气压带保持一致，终年存在，称为永久性气压系统；另一类由海陆热力差异形成，主要限于低空且具有季节性，称为半永久性气压系统。读北半球某月气压中心分布图，回答9～10题。
大洋环流对气候的影响 大洋环流是维持地球热量平衡的重要因素。暖流对大洋沿岸的气候可以起到增温增湿的作用，寒流对大洋沿岸的气候则起到减温减湿的作用。赤道附近的温暖海水通过环流流向南北极海域，极地寒冷的海水通过环流流向赤道海域，构成了世界大洋的环流。 洋流对气候的影响主要可以分为三个方面。 一、全球大洋环流可以促进高低纬度之间的热量和水分的输送和交换，调节全球热量和水分的平衡。 例如，低纬度海区水温不会持续上升。 二、洋流对大陆沿岸气候影响很大。 暖流对沿岸气候有增温增湿作用，寒流对沿岸气候有降温减湿作用。例如，北大西洋暖流将热量源源不断地输往欧州西北部，使得 55°N~70°N 之间大西洋东岸最冷月均温比西岸高 16 ~20℃。因此，在此影响下，大西洋两岸自然景观截然不同，大洋西岸的拉布拉多半岛北部呈现苔原景观，大洋东岸呈现森林景观。副热带大陆西岸寒流例如秘鲁寒流，其水温比邻近海区低 7 ~10℃，受秘鲁寒流和地形影响南美洲西海岸分布着世界上南北延伸最长、最靠近赤道的热带荒漠。 三、海洋环流沿大洋底部在南北半球间输送热量和水分的同时也运输二氧化碳。 研究人员表示，270万年前地球的大严寒和北半球的陆地结冰现象与海洋环流改变正好吻合。这次环流改变将热量和二氧化碳转移至大西洋中，并在大洋底部从北至南将其输送并释放到太平洋。罗格斯大学通过对250至-330万年前的海洋沉积物岩芯样本进行分析，对当今气候变化的机制有了更深入的理解。科学家们认为，在北半球冰川面积大幅增加、海平面大幅下降的同时，海洋环流系统也发生了变化。南极海冰阻止了海洋表面的热交换，并迫使其进入海洋底部，同时引发了当时的全球气候变化，而不是大气中的二氧化碳。
20题动力学方法和能量观点的综合应用 直线运动中动力学方法和能量观点 的应用 直线运动中多运动过程组合主要是指直线多过程或直线与斜面运动的组合问题 (1)解题策略 ①动力学方法观点：牛顿运动定律、运动学基本规律. ②能量观点：动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律. (2)解题关键 ①抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程，将物理过程分解成几个简单的子过程. ②两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带，也是解题的关键. 例1在物资运转过程中常使用如图1所示的传送带.已知某传送带与水平面成θ＝37°角，传送带的AB部分长L＝5.8m，传送带以恒定的速率v＝4m/s按图示方向传送，若在B端无初速度地放置一个质量m＝50 kg的物资P(可视为质点)，P与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5(g取10 m/s2，sin37°＝0.6).求： 图1 (1)物资P从B端开始运动时的加速度大小； (2)物资P到达A端时的动能. 传送带模型是高中物理中比较常见的模型，典型的有水平和倾斜两种情况.一般设问的角度有两个： (1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系. (2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解. 变式题组 1.如图2甲所示，一质量为m＝1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，从t＝0时刻开始，物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动，第3s末物块运动到B点时速度刚好为0，第5s末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ＝0.2(g 取10m/s2)，求：
四大气环流及其对气候的影响（1）一、选择题 读北半球大气环流示意图，回答1～2题。 1．受①②气压带、风带交替控制形成的气候类型是( ) A．地中海气候 B．热带草原气候C．亚热带季风气候 D．热带沙漠气候2．当气压带⑤被切断时，下列说法正确的是 ( ) A．正值北半球夏季，北京盛行东南风B．南亚盛行东北风 C．北印度洋的季风洋流呈顺时针流动D．我国东南沿海常受台风影响 下图为某月沿0°经线海平面平均气压分布图。读图，回答3～4题。 3．上述“某月”是( ) A．1月 B．4月 C．7月 D．10月 4．该月份甲地盛行( ) A．东南风 B．东北风 C．西南风 D．西北风 读我国东部某地某月的气温分布情况图，回答5～6题。 5．造成等温线在D处发生弯曲的主要因素是( ) A．地形影响 B．大气环流C．太阳辐射 D．人为活动 6．从气温分布情况判断，F处(图中阴影部分)可能为( ) ①山峰②高原③湖泊④城市 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 下图示意某月份海平面平均气压沿两条纬线的变化状况。读图，回答7～8题。 7．该月份可能是( ) A．1月 B．4月 C．7月 D．10月 8．图示区域50°N纬线的东西气压差大于30°N的，其主要影响因素是( ) A．太阳辐射 B．海陆分布C．大气环流 D．地势起伏 1 / 7
2 / 7 气压系统分两类，一类始终与三圈环流形成的气压带保持一致，终年存在，称为永久性气压系统；另一类由海陆热力差异形成，主要限于低空且具有季节性，称为半永久性气压系统。读北半球某月气压中心分布图，回答9～10题。 9．图中气压中心气压状况出现的时间和P 地的风向分别为( ) A ．1月 东南风 B ．7月 西北风C ．7月 东南风 D ．1月 西北风 10．图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个气压中心，属于永久性气压系统的是( ) A ．Ⅰ、Ⅲ B ．Ⅱ、ⅣC ．Ⅰ、Ⅳ D ．Ⅱ、Ⅲ 读某半岛及周边区域示意图，回答11～12题。 11．关于甲、乙两地降水的差异及原因的叙述，正确的是( ) A ．甲地多于乙地，甲地距海洋近 B ．甲地少于乙地，乙地多地形雨 C ．甲地多于乙地，甲地受副高控制 D ．甲地少于乙地，乙地受西风控制时间长 12．该半岛1月和7月盛行风向有明显的变化，根本原因是( ) A ．地形差异 B ．海陆位置差异 C ．植被差异 D ．地球的公转 二、综合题 13．下图为世界部分地区气候类型分布图。读图，回答下列问题。 (1)在图的左侧用箭头画出风带的风向。 (2)图中反映的是北半球________(季节)气压带风带位置，其中甲气压带的名称是____________。 (3)图中①气候的特点是______________。②气候的成因是________________，该气候在地中海沿岸面积最大，主要原因有____________等。③地发展种植业的优势条件是________；④处为________气候；⑤地在图示季节盛行风向为______________。 (4)澳大利亚大陆降水从北、东、南三面向中西部减少，其中澳大利亚北部________(1、7)月份多雨，其原因是________________________________________________________________________。 14．下图为某季节沿60°N 纬线海平面气压变化柱状图(单位：百帕)。读图，回答下列问题。
（读世界洋流模式图） 1．请你依次说出全球的盛行风带名称。 答：由北到南依次是：极地东风、盛行西风、东北信风、东南信风、盛行西风、极地东风。 2．海水在盛行风吹拂下，以及受地转偏向的作用在大洋的东西两岸之间相应纬度呈什么方向流动？具体形成那些洋流？ 答：驱动赤道南北两侧的海水游动向西流动。北面的称为北赤道暖流，南面的成为南赤道暖流。赤道暖流到达大洋西岸时，受陆地阻挡，其中一小股回头向东形成赤道逆流；大部分受地转偏向力的影响，沿海岸向较高的纬度流去，至中纬地区受西风吹动形成西风漂流。当它们到达大洋东岸时，一部分沿大陆西岸折向地纬，成为赤道暖流的补偿流；另一部分沿大陆西岸折向高纬，构成极地环流。 3．由于风海流及密度流的原因，此时在大洋东西两岸的高低纬之间海水量的多少是否一样？由于海水具有连续性要求，在大洋东西两岸海水呈什么方向流动？形成什么类型的洋流？ 答：不一样。形成补偿流。在中纬从大洋西岸向东岸流动，高纬从东岸向西岸运动。形成风海流。 4．在赤道附近地区，有一股海水自西向东流，形成什么样流，属于哪种类型？ 答：形成赤道逆流。属于补偿流。 5．在南北半球各形成几个大洋环流圈？以哪个海域为中心，呈什么时针方向运动？在大洋东西两岸分别是寒流还是暖流？ 答：北半球有北太平洋、大西洋、印度洋环流，南半球有南太平洋、大西洋、印度洋环流。它们各自以太平洋、大西洋、印度洋海域为中心，北半球呈顺时针、南半球呈逆时针方向运动。在大洋东岸是寒流，西岸是暖流。 （读密度流形成示意图） 1．海水的密度受到那些因素的影响？这些因素与密度之间呈什么关系？ 答：受海水的温度、盐度因素影响。温度高的海域，海水的盐度高，密度大；温度低的海域，海水的盐度低，密度小。 2．底层和表层的海水各呈什么方向的流动，哪支属于密度流？ 答：底层从密度大的一侧向密度小的一侧流动，属于密度流。表层则从密度小的一侧流向密度大的一侧，不属于密度流。 （读直布罗陀海峡附近海域密度流的形成示意图） 1．为什么底层洋流自地中海流向大西洋？属于什么类型的洋流？ 答：因为地中海的海水密度大于大西洋，所以流向大西洋，属于密度流。 2．表层海水自大西洋流向地中海，是由于什么动力呢？形成什么类型的洋流？ 答：是由于密度差产生的动力。形成密度流。 （读秘鲁沿岸上升流的形成示意图） 1．秘鲁沿岸盛行什么风向，从而使得沿岸表层海水减少造成海面下降？ 答：盛行西风。 2．秘鲁沿岸底层海水呈什么方向运动，形成秘鲁沿岸上升流？ 答：秘鲁沿岸底层海水呈上升运动，形成补偿上升流。 3．秘鲁寒流对秘鲁渔场的形成有什么影响？ 答：秘鲁寒流通常沿秘鲁海岸向西北流动。寒冷的表层海水中有丰富的浮游生物，是鱼类的良好饵料，对秘鲁渔场的形成有积极影响。 （读世界表层洋流分布图） 1．看图：南北半球各有几个大洋环流圈？各以什么海域为中心？呈什么时针方向运动？大洋的东西两岸是寒流还是暖流？ 答：北半球、南半球各有两个大洋环流圈，分别以副热带和副极地海域为中心。北半球以副热带海域为中心的大洋环流圈呈顺时针、南半球呈逆时针方向运动，北半球以副极地海域为中心的大洋环流圈呈逆时针、南半球呈顺时针方向运动。北半球中纬在大洋东岸是寒流，西岸是暖流。高纬在大洋东岸是暖流，西岸是寒流。 1
第一章 单自由度系统 1.1 总结求单自由度系统固有频率的方法和步骤。 单自由度系统固有频率求法有：牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法和能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围：所有的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1） 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力； （2） 利用牛顿第二定律∑=F x m && ,得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围：绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1） 对系统进行受力分析和动量距分析； （2） 利用动量距定理J ∑=M θ &&,得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法： 适用范围：所有的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1）设系统的广义坐标为θ，写出系统对于坐标θ的动能T 和势能U 的表达式；进一步写求出拉格朗日函数的表达式：L=T-U ； （2）由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )(&=0，得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围：所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤：（1）对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 和势能U 的表达式；进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const （2）将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ，进一步得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 1.2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法和步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个：衰减曲线法和共振法。 方法一：衰减曲线法。 求解步骤：（1）利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线，并测得周期和相邻波峰和波谷的幅值i A 、1+i A 。 （2）由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ， 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= ，
第二章第一节大气的热状况与大气受热过程 【教学目标】 了解空气的流向对地球气候的影响，掌握大气环流对气候影响的规律。 理解单个的气压带或风带控制下地区的气候特征，以及气压带和风带交替控制下的气候特征。通过对不同的气候类型进行分析，让学生掌握单一的各气压带或风带控制下地区的气候特征。【教学重难点】 教学重点：各气压带或风带控制下形成的气候类型以及特征。 教学难点：单一的气压带或风带控制下的气候特征以及气压带和风带交替控制下的气候特征。【课前准备】 课件制作、收集资料、设置导学案 【教学方法】 讲述法、多媒体辅助教学法、讨论法 【教学过程】 一、复习导入 同学们还记得我们之前所学的三圈环流吗？下面，我们一起来回忆一下三圈环流的形成。 赤道：赤道附近是地球接受太阳辐射量最多的地区，其气温 高，空气上升形成低气压带。 极地：空气受冷下沉，形成高气压带。 ３０°附近：受重力的影响高空空气下沉，形成高气压带。 ６０°附近：两只气流相互挤压上升，形成低气压。 下面同学们再来分析一下各风带的空气流向。 （信风带——高纬向低纬，中纬西风带——低纬向高纬，极 地东风带——高纬向低纬） 二、讲授新课 今天，我们要学习的就是大气环流对气候的影响，首先，我们先回忆一下气候的要素。 气温 降水 气候风向 风速 今天，我们重点讨论气候的降水与气温。 同学们阅读教材，思考带起环流是怎样影响气候的，完成导学案。 （一）大气运动对气候的影响 学生讨论：大气运动的垂直方向有哪些，分别会形成怎样的气候特征？ 大气运动的水平方向有哪些，分别会形成怎样的气候特征？（提示：维度变化方向） 1、气流方向对气候的影响 （1）垂直方向上的气流变化 气流上升：湿润，降水多 气流下沉：干燥，降水少 （2）水平方向上的气流变化
动力学和能量问题综合应用 一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中1～6为单选，7～10为多选) 1． 北京获得2022年冬奥会举办权，冰壶是冬奥会的比赛项目。将一个冰壶以一定初速度推出后将运动一段距离停下来。换一个材料相同、质量更大的冰壶，以相同的初速度推出后，冰壶运动的距离将( ) A ．不变 B ．变小 C ．变大 D ．无法判断 答案 A 解析 冰壶在冰面上以一定初速度被推出后，在滑动摩擦力作用下做匀减速 运动，根据动能定理有－μmgs ＝0－12m v 2，得s ＝v 22μg ，两种冰壶的初速度相等，材料相同，故运动的位移大小相等。故选A 。 2. 如图所示，质量为m 的物体始终静止在斜面上，在斜面体从图中实线位置沿水平面向右匀速运动到虚线位置的过程中，下列关于物体所受各力做功的说法正确的是( ) A ．重力不做功 B ．支持力不做功 C ．摩擦力不做功 D ．合力做正功 答案 A 解析 物体在水平方向移动，在重力方向上没有位移，所以重力对物体做功为零，A 正确；由题图知，斜面体对物体的支持力与位移的夹角小于90°，则支持力对物体做正功，B 错误；摩擦力方向沿斜面向上，与位移的夹角为钝角，所以摩擦力对物体做负功，C 错误；物体匀速运动时，合力为零，合力对物体做功为零，D 错误。 3．把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，
这样的客车车厢叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组。带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。设动车组运行过程中的阻力与质量成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150 km/h。当开动二节动车带三节拖车时，最大速度可达到( ) A．200 km/h B．240 km/h C．280 km/h D．300 km/h 答案 B 解析若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150 km/h。设动车的功率为P，每节车厢所受的阻力为f，当达到最大速度时动车的牵引力等于整体的阻力，则有：P＝4f v，当开动二节动车带三节拖车时，有2P＝5f v′，联立两式解得v′＝240 km/h。B正确，A、C、D错误。 4．如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在拉力F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知() A．物体加速度大小为2 m/s2 B．F的大小为21 N C．4 s末F的功率为42 W D．4 s内F的平均功率为42 W 答案 C 解析由题图乙可知，v－t图象的斜率表示物体加速度的大小，即a＝0.5 m/s2，由2F－mg＝ma可得：F＝10.5 N，A、B均错误；4 s末F的作用点的速度大小为v F＝2v物＝4 m/s，故4 s末F的功率为P＝F v F＝42 W，C正确；4 s 内物体上升的高度h＝4 m，力F的作用点的位移l＝2h＝8 m，拉力F所做的功
世界大洋海流和水团分布 世界大洋上层主要水平环流 总特征世界大洋上层环流的总特征可以用风生环流理论加 以解释。太平洋与大西洋的环流型有相似之处：在 南北半球都存在一个与副热带高压对应的巨大反气 旋式大环流(北半球为顺时针方向，南半球为逆时针 方向)；在它们之间为赤道逆流；两大洋北半球的西 边界流(在大西洋称为湾流，在太平洋称为黑潮)都 非常强大，而南半球的西边界流(巴西海流与东澳海 流)则较弱；北太平洋与北大西洋沿洋盆西侧都有来 自北方的寒流；在主涡旋北部有一小型气旋式环流。赤道流系与两半球信风带对应的分别为西向的南赤道流与 北赤道流，亦称信风流。这是两支比较稳定的由信 风引起的风生漂流，它们都是南北半球巨大气旋式 环流的一个组成部分。在南北信风流之间与赤道无 风带相对应是一支向东运动的赤道逆流，流幅约 300～500km。由于赤道无风带的平均位置在3°～ 10°N之间，因此南北赤道流也与赤道不对称。夏季 (8月)，北赤道流约在10°N与20°～25°N之间， 南赤道流约在3°N与20°S之间。冬季则稍偏南。 赤道流自东向西逐渐加强。在洋盆边缘不论赤道 逆流或信风流都变得更为复杂。 赤道流是一支高温、高盐、高水色及透明度大为 特征的流系。 湾流和人们通常把由北赤道流和南赤道流跨过赤道的部分 组成的、沿南美北岸的流动称为圭亚那流和小安的 列斯流，经尤卡坦海峡进入墨西哥湾以后称为佛罗 里达流，佛罗里达流经佛罗里达海峡进入大西洋后 与安的列斯流汇合处视为湾流的起点。此后它沿北 美陆坡北上，约经1200km，到哈特拉斯角(35°N附 近)又离岸向东，直到45°W附近的格兰德滩以南， 海流都保持在比较狭窄的水带内，行程约2500km， 此段称为湾流(也有人认为湾流起点为哈特拉斯 角)。然后转向东北，横越大西洋，称为北大西洋流。 佛罗里达流、湾流和北大西洋流合称为湾流流系 湾流方向的左侧是高密的冷海水，右侧为低密而温 暖的海水，其水平温度梯度高达10℃/20km。等密线 的倾斜渗达2000m以下，说明在该深度内地转流性 质仍明显存在。 黑潮黑潮与湾流相似，黑潮是北太平洋的一支西边界。 在洋盆西侧，北赤道流的一支向南汇入赤道逆流，
第一章 单自由度系统 1、1 总结求单自由度系统固有频率的方法与步骤。 单自由度系统固有频率求法有:牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法与能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力; (2) 利用牛顿第二定律∑=F x m && ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围:绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析与动量距分析; (2) 利用动量距定理J ∑=M θ &&,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法: 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1)设系统的广义坐标为θ,写出系统对于坐标θ的动能T 与势能U 的表达式;进一步写求出拉格朗日函数的表达式:L=T-U ; (2)由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )(&=0,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围:所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤:(1)对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 与势能U 的表达式;进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const (2)将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ,进一步得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 1、2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法与步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个:衰减曲线法与共振法。 方法一:衰减曲线法。 求解步骤:(1)利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线,并测得周期与相邻波峰与波谷的幅值i A 、1+i A 。 (2)由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ, 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= ,
大气环流形成的主要因素 （一）太阳辐射作用 大气运动需要能量，而能量几乎都来源于太阳辐射的转化。大气不仅吸收太阳辐射、地面辐射和地球给予大气的其它类型能量，同时大气本身也向外放射辐射。然而这种吸收和放射的差额在大气中的分布是很不均匀的，沿纬圈平均在35°S—35°N之间是辐射差额的正值区，即净得能量区。由35°S向南和由35°N向北是辐射差额的负值区，即净失能量区。这样自赤道向两极形成了辐射梯度，并以中纬度地区净辐射梯度最大。净辐射梯度分布引起了地球上高、低纬度间的大气热量收支不平衡，使大气中出现了有效位能，形成了向极的温度梯度。大气是低粘性、可压缩流体，温度和气压的改变可能引起膨胀或收缩。结果，低纬大气因净得热量不断增温并膨胀上升，极地大气因净失热量不断冷却并收缩下沉。在这种温度梯度下，为保持静力平衡，对流层高层必然出现向极地的气压梯度，低层出现向低纬的气压梯度。假设地球表面性质均一和没有地转偏向力，则气压梯度力的作用将使赤道和极地间构成一个大的理想的直接热力环流圈，见图4·31。环流使高低纬度间不同温度的空气得以交换，并把低纬度的净收入热量向高纬度输送，以补偿高纬热量的净支出，从而维持了纬度间的热量平衡。因此，太阳辐射对大气系统加热不均是大气产生大规模运动的根本原因，而大气在高低纬间的热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动力。 （二）地球自转作用 大气是在自转的地球上运动着，地球自转产生的偏转力迫使运动空气的方向偏离气压梯度力方向。在北半球，气流向右偏转，结果使直接热力环流圈中自极地低空流向赤道的气流偏转成东风，而不能迳直到达赤道；同样，自赤道高空流向极地的气流，随纬度增高，偏转程度增大，逐渐变成与纬圈相平行的西风。可见，在偏转力的作用下，理想的单一的经圈环流，既不能生成也难以维持，因而形成了几乎遍及全球（赤道地区除外）的纬向环流。纬向风带的出现，阻挡着经向气流的逾越，引起某些地区空气质量的辐合和一些地区空气质量的辐散，使一些地区的高压带和另一些地区的低压带得以形成和维持。结果，全球气压水平分布在热力和动力因子作用下，呈现出规则的纬向气压带，而且高低气压带交互排列（图4.34）。而气压带的生成和维持又是经圈环流形成的必需条件。因而地球自转是全球大气环流形成和维持的重要因子。 （三）地表性质作用 地球表面有广阔的海洋、大片的陆地，陆地上又有高山峻岭、低地平原、广大沙漠以及极地冷源，因此是一个性质不均匀的复杂的下垫面。从对大气环流的影响来说，海陆间热力性质的差异所造成的冷热源分布和山脉的机械阻滞作用，都是重要的热力和动力因素。 海洋与陆地的热力性质有很大差异。夏季，陆地上形成相对热源，海洋上成为相对冷源；冬季，陆地成为相对冷源，海洋却成为相对热源。这种冷热源分布直接影响到海陆间的气压分布，使完整的纬向气压带分裂成一个个闭合的高压和低压。同时，冬夏海、陆间的热力差异引起的气压梯度驱动着海陆间的大气流动，这种随季节而转换的环流是季风形成的重要因素。北半球陆地辽阔，海陆东西相间分布，在冬季，大陆是冷源，纬向西风气流流经大陆时，气流温度逐渐
第五讲海洋环流 一、概述 1.1海流:大规模相对稳定的海水的流动。 （洋流） 1.2海洋环流：大洋环流，海区的环流 1.3海流的成因 1.3.1外部的原因：风生海流 1.3.2内部的原因 ①内部压力场：海水密度分布不均匀；增减水 ②海水连续性：补偿流 1.4海流的分类和命名 ⒈4.1依受力及成因分：风海流、倾斜流；热盐环流 1.4.2依温度特征分：暖流、寒流 1.4.3 依区域特征分：陆架流、赤道流、西边界流 1.4.4依所在层次分：表层流、潜流、中层流、深层流 1.4.5注意：流向指流去的方向，与风有区别 研究意义:国防、航运、渔业、气候
1.5欧拉方法和拉格朗日方法： 1.5.1拉格朗日方法：跟踪水质点，研究其时间变化。可用漂流瓶、中性浮子、浮标、示踪剂等追踪流迹。 1.5.2欧拉方法：描述或测量空间点处流的情况。依各点处流速的大小方向，描述流场。 二、描述海流运动的有关方程简介 2.1 运动方程 2.1.1单位质量海水的运动方程：ma=F
2.1.2重力和重力位势 ①重力: 单位质量物体所受的重力，与重力加速度量值相等。 g与地理纬度φ，水深z 有关。 在海面z=0，赤道与极地, Δg = 0.052m/s2 在φ=45°处，海面与深万米处，Δg=0.031m/s2 一般取 g = 9.80m/s2，视为常量。
②重力位势： ⑴海平面：静态海洋，海面处处与重力垂直。 ⑵水平面：处处与重力垂直的面。可以有多个。 ⑶重力位势：从一个水平面逆重力方向移动单位质量物到某一高度所做的功，即 ⑷等势面：位势相等的面。静态海面（海平面）也是一个等势面；不同深度的水平面，各是一个等势面。 ⑸位势差的量度——位势米、位势高度、位势深度 A.位势米（gpm）：不同等势面之间的位势差 dΦ(gpm)=gdz/9.8 ∣Φ1－Φ2∣/(gpm)=∣z1－z2∣/(m),位势差可用深度差表示。 B.位势高度：由下等势面向上计算的位势差。 C.位势深度：由上等势面向下计算的位势差。 D.注意： 严格说：因g =9.8，故∣Φ1－Φ2∣≠∣z1－ z2∣；但实用时，φ为同处，z1与z2差别不会超万米，故近似相等。
大洋环流形成 大洋中的海水从来都不是静止不动的。它像陆地上的河流那样，长年累月沿着比较固定的路线流动着，这就是"海流"。 不过，河流两岸是陆地，而海流两岸仍是海水。在一般情况下，用肉眼是很难看出来的。世界上最大的海流，有几百公里宽、上千公里长、数百米深。大洋中的海流规模非常大。海流并不都是朝着一个方向流动的。在北太平洋，表层有一个顺时针环流外;在南太平洋也有一个方向相反的环流。它们由南赤道流、东澳大利亚流、西风漂流和秘鲁海流组成的反时针方向的环流。在大西洋的南部和北部也各有一个环流，模样大体与太平洋相仿。北大西洋环流由北赤道流、墨西哥湾流、北大西洋流和加那利海流组成;南大西洋环流由 南赤道流、巴西海流、西风漂流和本格拉海流组成。印度洋
有点特殊，只在赤道以南有个环流，位于印度洋中部赤道以北，洋域太小，又受陆地影响，形不成长年稳定的环流。由于季节不同，印度洋北部的海流方向，随着季风改变，夏季是自东向西流，并在孟加拉湾和阿拉伯海形成两个顺时针的小环流;冬季则相反，海流由西向东流。北冰洋由于位置特殊，又受大西洋海流的支配，也只形成一个顺时针的环流。 大洋环流的形成，原因是多方面的。风、大洋的位置、海陆分布形态、地球自转产生的偏向力(称为科氏力)等都施加了影响，可以说是许多因素综合作用的结果。风不仅能掀起浪，还能吹送海水成流。常年稳定的风力作用，可以形成一支长盛不衰的海流。经久不停的赤道流，就是被信风带吹刮的偏东风而形成的。稳定的西风漂流，则要归功于强有力的西风带。所以，有人把海洋表层流，称为"风海流"。但是，大洋环流形成的"环"，却不能把功劳都记在风的账簿上，大陆的分布和地转偏向力的作用，都占着重要的位置。当赤道
大气环流对气候的影响（高三复习课）高考分析：历年高考中，大气运动（气候）相关考查分值较高，其中直接或者间接考查气候类型的判断、气候特征及其成因等出现的频率较频繁，比如今年新课标Ⅰ第37题，做该题必须知道其受什么大气环流影响，盛行风是什么，结合地形给当地气候带来什么影响，从而影响整个地理环境。 学情分析：学生对全球气候分布有一定的认知，关于大气环流对气候的影响也有所认知，但所掌握的知识有点散乱，没有形成系统化、规律化的认识。 学习目标：1、全球季风气候的分布、特点及其形成的原因 2、三圈环流影响的范围，气压带、风带影响下的气候类型分布、特点及原因 一、全球性的大气环流包含三圈环流和季风环流。 1、三圈环流： 学生应掌握的知识储备：（前面课堂中需掌握的知识点） （1）气压带、风带的纬度分布以及风带的风向。 （2）气压带、风带的季节性移动。 （3）气压带、风带的干湿冷暖性质。 2、季风环流
学生应掌握的知识储备：（前面课堂中需掌握的知识点） （1）季风环流形成的原因（2）不同地区季风的风向（为什么？） （3）不同季风的干湿冷暖性质 二、季风环流对气候的影响 季风环流主要影响大陆的东岸。最典型地区为亚洲东部。 以亚洲为例，自主探讨： 1、季风气候有几种类型？主要分布地区？主要参照什么因素作为划分的依据？ 2、季风气候特征有什么共同点？为什么？ 查看全球气候分布图（地图册），自主探讨： 1、大陆东岸地区一定受季风影响吗？举例说明？ 2、除了亚洲，其他有季风气候的大洲只有亚热带季风性湿润气候，而没有温带季风气候和热带季风气候，为什么？ 例题1、读世界两区域略图，完成下题 （1）．①、②两地在气候上的共同点是 A．冬季盛行风向相同B．夏季有梅雨和伏旱 C．气温年较差都较大D．冬季降水量都较多 （2）．影响①、②两地气候共同点的主要因素是 A．纬度高低和洋流性质 B．盛行风向和下垫面状况 C．距海远近和纬度高低 D．海陆热力差异和风带移动