浅海地转流速的计算

地转流是海洋中的一种基本流动。准确地计算和预报海洋中的地转流速,对于国防军事、航海运输以及渔业生产等方面都具有极其重要的实践意义。因此,各国海洋科学工作者,历来对地转流速的计算极为重视。本世纪初, Sandst?m 及 Helland-Hansen根据Bjerknes的环流理论,于1903年首次发表了应用温、盐度资料计算地转流速的著名的“Helland- Hansen公式”,即海流的“动力计算方法”。这是海流计算上的重要贡献之一。对深海大洋来说,通过选取“动力零面”的办法。可以得到地转流的绝对流速。如果“动力零面”选取得当,应用“动力计算方法”得到的绝对流速与实测流速极为接近。但在浅海中广泛应用这种“动力计算方法",显然遇到了不少困难。其中关于浅海“动力零面”"的恰当选取以及如何处理由于海底深度不等所引起的影响,是最为重要的两个间题。为了解决这些问题,国外的海洋科学工作者,如Helland-Hansen(1934,转引自 Φомин,1964), COMOB(1937,转引自3yσoB及Mamaeb,1956;,下称3aσon方法),斯费德鲁普等(1946)和Grcen(1948)等,都对此进行了研究,并提出过各自的“浅海动力计算方法”。总起来看这些方法,都假定海底以下的泥土岩石层中(以下通称“假想水体")某一水平面(一般取通过海底最深点)为“动力零面”作为地转流速计算的起点。对于海底及海底以下的“假想水体”中的海水比容分布。却有着几种不同的设想和处理方法。大体可分为两类:第一类(如Helland- Hansen,3yσoB等)是假定海底及其“假想水体”中流速和水平压强梯度同时消失，即那里的等比容线呈水平分布,从而采用线性内插的处理方法去确定其比容分布;第二类(如Sverdrup, Groen等)则假定海底及其“假想水体”中水平压强梯度并未消失,即那里的等比容线不,呈水平分布,从而采用灵活性和随机性较大的非线性内插的处理方法去确定其比容分布。 但迄今为止,这些研究尚未能得出令人满意的结果。我国近海是广阔的大陆架浅海，并且陆架和陆坡毗连区域的海底坡度变化很大,因此研究“动力计算方法”在浅海应用中所存在的这些问题,一直是我国近海海流研究工作中一项迫切的任务。 无产阶级文化大革命前,我们曾经分别采用过“3yσoB方法”和“Groen方法”,计算了我国近海的地转流速。实践证明,这两种“浅海动力计算方法”,还存在着不少问题;特别对海底地形变化剧烈的海区,尤为突出,其计算结果和客观实际相差甚远。针对这些问题,我们初步进行了一些探讨,提出了本文所要介绍的“浅海地转流速的计算”方法。 国外现有的“浅海动力计算方法”中的一个主要问题,是把海底以下的泥土或岩石当作水体(即“假想水体”)来处理。从而引进所谓浅海动力计算中的“订正项”(通过“假想水体”对“真实水体”予以订正)。我们认为计算浅海海水质点的运动速度,不是把基点放在真实的海水中,而是人为地放在海底以下的泥土或岩石中;这种处理方法,可能有一定的主观性。由此而确定的“订正项”也就缺乏足够的客观依据。本文将摈弃国外在“浅海动力计算方法”中迄今所采用的所谓“假想水体”,直接通过真实海水中海水密度水平梯度的差分近似计算:;在不引进任何人为的“订正项”的情况下,去确定浅海地转流速。实例计算结果表明,应用本文所提出的通过密度水平梯度去计算浅海地转流速的计算方法,比国外现有的“浅海动力计算方法”有较高的精度。

COMPUTATION OF THE VELOCITY OF GEOSTROPHIC FLOW IN SHALLOW WATER

Based on the geostrophic equation and the assumption that the bottom velocity is to be vanished, a practical method is proposed for computing the velocity of the geostrophic flow in shallow water of varying depth. In this method, instead of the usual eonsideration of the distribution of the specific volume in imaginary water mass as the former authors did, the velocity is computed approximately by the horizontal density gradients in real water mass. Examples show that the computation results are rather satisfactorily agreeable with observations.