第一章海洋水文氣象要素§1大氣和海洋概況§2氣溫和海溫§3大氣壓§4風和浪§5大氣濕度和海水鹽度§6云和降水§7海面能見度和海水透明度§8船舶海洋水文氣象觀測第一章海洋水文氣象要素§1大氣和海洋概況1幾個重要的專業術語大氣（Atmosphere）：包圍地球表面的整個大氣層。氣象要素（Meteorologyelements)：反映大氣狀態的物理量或物理現象，主要有：氣溫、氣壓、風、濕度、云、能見度和天氣現象。天氣(Weather)：指一定區域在較短時間內各種氣象要素的綜合表現。天氣表示大氣運動的瞬時狀態。幾個重要的專業術語大氣（Atmosphere）：包圍地球表面2幾個重要的專業術語氣候(Climate)：指某一區域天氣的多年平均特征，其中包括各種氣象要素的多年平均及極值。氣候表示長時間的統計平均結果.海洋要素（Marineelements）：反映海洋狀態的物理量或物理現象。如海溫、鹽度、海浪、海流和海冰等。幾個重要的專業術語氣候(Climate)：指某一區域天氣的3大氣成分大氣：主要由多種氣體、水汽和懸浮的雜質構成。干空氣（Dryair）:（除水汽和雜質以外的空氣）主要成分為氮（78.09%）、氧(20.95%）、氬（0.93%）、二氧化碳（0.03％）。稀有氣體：氫、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等。大氣成分大氣：主要由多種氣體、水汽和懸浮的雜質構成。4大氣成分大氣是可壓縮氣體，大氣密度隨高度增加而迅速減少。觀測表明，10公里以內集中了75%的大氣質量，35公里以下則達99%，近地面空氣標準密度為1.293千克/立方米。影響天氣氣候變化的主要大氣成分為二氧化碳、臭氧和水汽。大氣成分大氣是可壓縮氣體，大氣密度隨高度增加而迅速減少5大氣中的易變成分1.二氧化碳（carbondioxide）:平均含量0.03%,若達到0.2-0.6％，就對人體有害。二氧化碳能強烈地吸收和放射長波輻射，對地面和大氣的溫度分布有重要影響，類似溫室效應，直接影響氣候變遷。含量城市多于農村，夏季多于冬季，室內多于室外。大氣中的易變成分1.二氧化碳（carbondioxide6大氣中的易變成分2.臭氧（ozone）：主要存在于20-40公里氣層中，又稱臭氧層（Ozonsphere）。臭氧是吸收太陽紫外線的唯一大氣成分，若沒有臭氧層，人類和動物、植物將受到紫外線的傷害。大氣中的易變成分2.臭氧（ozone）：主要存在于20-47大氣中的易變成分3.水汽（vapour）：含水汽的空氣叫做濕空氣（wetair）。空氣中的水汽含量隨緯度、時間、地點而變化。濕空氣在同一氣壓和溫度下，只有干空氣密度的62.2％。大氣中水汽含量范圍在0～4％，具有固、氣、液三態，是常溫下發生相變的唯一大氣成分，它也是造成云、雨、雪、霧等現象的主要物質條件。水汽能強烈地吸收和放出長波輻射，并在相變過程中吸收和放出潛熱能，對地面和空氣的溫度影響很大。大氣中的易變成分3.水汽（vapour）：含水汽的空氣叫做濕8大氣中的易變成成分4.雜質：懸浮在空氣中的固體或液體微粒，主要包括塵埃、煙粒、細菌、病毒、花粉和微小鹽粒等。它們主要集中在大氣的低層，影響能見度，能吸收部分輻射，并對太陽輻射具有散射作用。在水汽相變過程中，雜質可以作為凝結核。大氣中的易變成成分4.雜質：懸浮在空氣中的固體或液體微粒，主9大氣的垂直分層根據氣溫、水汽的垂直分布、大氣擾動和電離現象等要素的變化規律，可以將大氣分為五個層次。（P5）1.對流層（Troposphere）：下界為地面，上界隨緯度和季節變化，平均厚度10-12公里。通常在高緯為6-8Km，中緯度10-12Km，低緯度17-18Km。夏季對流層的厚度比冬季高。對流層集中了大氣質量的80％和全部水汽，與人類關系最為密切，大氣中幾乎所有的物理和化學過程都發生在該層。對流層具有三個主要特征。大氣的垂直分層根據氣溫、水汽的垂直分布、大氣擾動和電離現象等10對流層中三個主要特征⑴氣溫隨高度而降低。平均幅度為-0.65℃/100m。即γ＝0.65℃/100m稱γ為氣溫垂直遞減率。⑵具有強烈的對流和湍流運動。是引起大氣上下層動量、熱量、能量和水汽等交換的主要方式。⑶氣象要素沿水平方向分布不均勻。如溫度、濕度等。

對流層中三個主要特征⑴氣溫隨高度而降低。平均幅度為-0.11摩擦層與自由大氣根據大氣運動的不同特征通常將對流層分為：摩擦層(frictionlayer)：摩擦層又稱邊界層，從地面到1Km高度，其厚度夏季高于冬季，白天高于夜間。湍流輸送是該層的基本運動特點。自由大氣(freeatmosphere)：自由大氣的基本運動形式是波動，地面摩擦作用減小，可忽略不計，這樣大氣的運動顯得比較簡單和清楚。對流層頂：厚度約為1-2Km，溫度隨高度呈等溫或逆溫狀態。摩擦層與自由大氣根據大氣運動的不同特征通常將對流層分為：12大氣的垂直分層2.平流層（Stratosphere）：厚度：自對流層頂到大約55Km左右；特點：①空氣的垂直運動比較弱，主要是水平運動。②水汽含量少。③氣溫隨高度遞增（最初等溫，到20-25Km氣溫突增，主要是臭氧吸收太陽紫外線）。④氣層穩定利于飛機飛行。3.中間層（Mesosphere）：厚度：自平流層頂到85Km左右特點：①溫度隨高度迅速下降（無臭氧，有強烈垂直運動）。②大約在65Km處是電離層，白天強，夜間弱。大氣的垂直分層2.平流層（Stratosphere）：厚度13大氣的垂直分層4.熱層（Thermosphere）：厚度：85-800Km。特點：①氣溫隨高度迅速增加。②空氣高度電離，又稱電離層。電離層的程度也有差別，比較強的為E層（100-120Km）和F層（200-240Km)，反射無線電波，對通信有重要意義。5.逸散層（Exosphere）:厚度：800Km以上。特點：氣溫也隨高度增加，大氣質點擺脫地球引力的束縛，向星際空間散逸。大氣的垂直分層4.熱層（Thermosphere）：厚度：14大氣的垂直分層按著大氣的化學成分來劃分。這種劃分是以距海平面90公里的高度為界限的。均質層:在90公里高度以下，大氣是均勻地混合的，組成大氣的各種成分相對比例不隨高度而變化，這一層稱均質層。非均質層:在90公里高度以上，組成大氣的各種成分的相對比例，是隨高度的升高而發生變化的，比較輕的氣體如氧原子、氦原子、氫原子等越來越多，大氣就不再是均勻的混合了，因此，把這一層叫做非均質層。大氣的垂直分層按著大氣的化學成分來劃分。這種劃分是以距海平面15大氣的垂直分層按著大氣被電離的狀態來劃分，可分為：非電離層：在海平面以上60公里以內的大氣，基本上沒有被電離處于中性狀態，所以這一層叫非電離層。電離層：在60公里以上至1000公里的高度，這一層大氣在太陽紫外線的作用下，大氣成分開始電離，形成大量的正、負離子和自由電子，故這一層叫做電離層。大氣的垂直分層按著大氣被電離的狀態來劃分，可分為：16大氣的垂直高度大氣上界：大氣很難定出上界，一般以物理現象發生的最高高度為上界。極光發生在高緯度不同高度上，但最高達到1000-1200Km作為大氣的物理上界.但由衛星探測的大氣上界為2000-3000Km。極光大氣的垂直高度大氣上界：大氣很難定出上界，一般以物理現象發生17海洋概況洋(Ocean)：面積廣，約占海洋總面積的89%，洋的深度大、水色高、透明度大，水文要素相對比較穩定，季節變化小，有獨自的潮波和強大的洋流系統。(P6)海(Sea):海灣(Gulf、Bay):洋或海的一部分延伸入大陸，其深度和寬度逐漸減小的水域稱為灣。灣內潮差大。海峽(Strait、Channel):海洋中相鄰海區之間寬度較窄的水道稱為海峽。海峽的特點是流急、速大、多渦旋。海洋概況洋(Ocean)：面積廣，約占海洋總面積的89%，18海洋概況海：大洋靠近大陸邊緣部分，海的面積只占海洋總面積的11%，一般深度淺，水色低，透明度小，季節變化顯著。沒有獨立的海流系統和潮波系統，多數受大洋影響。我國東南海岸面臨四海。渤海：為我國的內陸海，自老鐵山經廟島與蓬萊角，分割黃海，面積約9萬7千平方公里，平均水深18米。黃海：北起鴨綠江口，南從長江口北岸至濟州島與東海分開，面積42萬平方公里，平均水深44米。東海：南自南澳島與臺灣島的鵝鑾鼻分隔南海，面積75萬平方公里，平均水深349米。南海：南靠加里曼丹島，東臨菲律賓，西接印支半島，面積350多萬平方公里，平均深度1000米以上。我國擁有300萬平方公里的海洋國土和1.9萬公里的海岸線。海洋概況海：大洋靠近大陸邊緣部分，海的面積只占海洋總面積的119大氣和海洋污染大氣污染：二氧化碳的逐年增多將導致地球變暖并引起全球天氣和氣候的異常變化。導致極冰融化、海面上升、一些陸地和港口將被淹沒。另外，大氣中的粉塵、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氫、碳氫化合物和氨等。嚴重污染大氣，對人類造成極大危害。海洋污染：污染途經是降水、江河經流、大氣環流、漲落潮、污水排放、海上采油采礦和船舶排污。其污染具有污染源廣、持續性強、擴散范圍大、危害嚴重等特點。必須嚴格遵守《防止船舶污染海洋的國際公約》。否則，制裁是相當嚴厲的。大氣和海洋污染大氣污染：二氧化碳的逐年增多將導致地球變暖并引20

氣溫和海溫氣溫（AirTemperature）氣溫是大氣的重要狀態參數之一，是天氣預報的直接對象。氣溫的分布和變化與氣壓場、風場、大氣穩定度以及云、霧、降水等天氣現象密切相關。1.定義：氣溫是表示空氣冷熱程度的物理量。可以通過溫度表或溫度計直接測得。氣溫和海溫氣溫（AirTemperature）21溫標2．溫標：溫度的數值表示法稱溫標。常用的溫標有三種。①攝氏溫標℃：把水的冰點溫度定為0℃，沸點為100℃，多數非英語國家使用。②華氏溫標

Ｆ：水的冰點溫度定為32

F，沸點212

F。一些英語國家多使用。攝氏與華氏的關系：③絕對溫標(K氏溫標)K：水的冰點溫度定為273K，沸點為373K（由英國物理學家Kelvin提出）。多用于理論計算。關系：K＝273＋C溫標2．溫標：溫度的數值表示法稱溫標。常用的溫標有三種。22太陽、地面和大氣輻射1．輻射的基本特性在自然界中凡高于絕對零度的物體均發出電磁波，電磁波按其波長分為γ射線、X射線、可見光、紅外線和無線電波。溫度高，輻射強，多為短波；溫度低，輻射弱，多為長波。不同波長的輻射具有不同的吸收，反射和透射特性。物體因放射輻射消耗內能而使本身的溫度降低，同時又因吸收其它物體放射的輻射能并轉變為內能而使本身的溫度增高。太陽（表面溫度約為6000K）放出短波輻射（0.15～4μm)。地面和大氣（溫度約為300K）放出長波輻射(3～120μm)。太陽輻射是地球和大氣的唯一能量來源。太陽、地面和大氣輻射1．輻射的基本特性23太陽、地面和大氣輻射若將太陽對地球大氣系統的輻射作為100份，其中地球大氣系統反射和散射占30份，大氣吸收占19份，地球表面吸收51份。地球表面通過長波輻射（21份）、熱傳導（7份）和水汽相變（23份）等過程釋放能量，大氣在吸收太陽短波輻射和地面長波輻射的同時又放出長波輻射（19份），最終向外層空間的輻射總量也為100份，使地球大氣系統的溫度保持恒定。太陽、地面和大氣輻射若將太陽對地球大氣系統的輻射作為100份24地球表面凈輻射收支隨緯度變化地球表面接收到的太陽輻射隨緯度是不均勻的，而地球表面放出的長波輻射隨緯度變化不大，因此，全年平均而言，赤道熱帶地區得到熱量，極地高緯地區失去熱量（如圖）。大氣和海洋中熱量的經向交換，使各緯度帶的年平均氣溫變化保持恒定。地球表面凈輻射收支隨緯度變化地球表面接收到的太陽輻射隨緯度是25空氣增熱和冷卻方式空氣的增熱和冷卻主要是非絕熱過程引起的，受下墊面的影響很大。下墊面是泛指不同性質的地球表面。下墊面與空氣之間的熱量交換途徑有以下幾種：1熱傳導（Conduction）：空氣與下墊面之間，通過分子熱傳導過程交換熱量，又稱感熱。空氣是熱的不良導體。僅在貼近地面幾厘米以內明顯，故通常不予考慮。空氣增熱和冷卻方式空氣的增熱和冷卻主要是非絕熱過程引起的，受26空氣增熱和冷卻方式2輻射（Radiation）：地氣系統熱量交換的主要方式。地面吸收太陽短波輻射，放射出長波輻射加熱大氣。如白天輻射增溫，夜間輻射冷卻。3水相變化：水有液態、氣態和固態之間的變化。液體水蒸發，吸收熱量；水汽凝結放出熱量。一般下墊面水蒸發，吸收熱量；上空水凝結放出熱量。從而通過水相變化將下墊面的熱量傳給上層大氣。空氣增熱和冷卻方式2輻射（Radiation）：地氣系統熱27空氣增熱和冷卻方式4對流（Convection)：一般將垂直運動稱對流，對流又分熱力對流和動力對流。由于空氣受熱不均引起有規則的熱空氣上升冷空氣下沉稱熱力對流。由于動力作用造成的對流運動稱動力對流，如空氣遇山爬升等。5平流（Advection)：水平運動稱平流。平流是大氣中最重要的熱量傳輸方式，范圍大，持續時間長。如南風暖、北風寒、東風濕、西風干。平流是指某種物理量的水平輸送，如溫度平流、濕度平流等。空氣增熱和冷卻方式4對流（Convection)：一般將28空氣增熱和冷卻方式6亂流：又稱湍流（Turbulence），是空氣不規則的運動。亂流是摩擦層中熱量、能量和水汽交換的主要方式。空氣增熱和冷卻方式6亂流：又稱湍流（Turbulence）29空氣增熱和冷卻方式綜上所知，空氣與下墊面之間的熱量交換是通過多種途徑進行的。通常，地面與大氣之間的熱量交換以輻射為主，亂流和水相變化次之；各地空氣之間的熱量交換以平流為主；上下層空氣之間的熱量交換以對流和亂流為主。在非絕熱過程中，當空氣上升時，膨脹降溫；下降時，壓縮增溫。空氣增熱和冷卻方式綜上所知，空氣與下墊面之間的熱量交換是通過30氣溫的日年變化大氣的熱量主要來自下墊面，氣溫具有與下墊面溫度類似的周期性變化。如冬寒夏暖、午熱晨涼反映了氣溫日、年變化的一般規律。氣溫的日年變化大氣的熱量主要來自下墊面，氣溫具有31氣溫的日變化

diurnalvariationoftemperature日變化:一天中氣溫晝高夜低，有一個最高溫度和最低溫度。度陸地上最高氣溫夏季出現在14～15點，冬季出現在13～14點。海洋上最高出現在12:30。陸地上最低氣溫出現在日出前，海洋上遲后1～2小時。氣溫的日較差：一日中最高氣溫與最低氣溫之差。其大小與緯度、季節、下熱面性質、海撥高度及天氣狀況有關。一般有：低緯＞高緯；陸上＞海上；夏季＞冬季；晴天＞陰天；低海撥＞高海撥。（吐魯番海拔-154m，日較差大）氣溫的日變化

diurnalvariationoft32氣溫的年變化

annualvariationoftemperature年變化：一年中月平均氣溫有一個最高值和一個最低值。陸地：北半球:最高在七月份,最低在一月份。南半球:最高在一月份,最低在七月份。海洋：比陸地遲后一個月,即最高在八月,最低在二月年較差：一年中月平均最高氣溫與月平均最低氣溫之差。它與下熱面的性質、緯度和海拔等有關。高緯＞低緯；陸上＞海上；海拔低＞海拔高氣溫的年變化

annualvariationofte33海溫(Sea-waterTemperature)

海溫：表示海水冷熱程度的物理量稱為海水溫度，簡稱海溫。海溫的高低取決于太陽輻射、海面輻射、蒸發、海流和海水的垂直運動等多種因素。整個海洋的年平均溫度變化不大。年平均表層水溫太平洋最高為19.1℃，印度洋次之為17.0℃，大西洋最低為16.9℃。三大洋平均表層水溫為17.7℃，比地面年平均氣溫14.3℃高3℃。可見海洋相對陸地是溫暖的。海溫(Sea-waterTemperature)34我國近海的水溫我國近海由于受大陸影響海溫變化較復雜，全年2月份海溫最低，8月份最高。冬季表層水溫，渤海0℃左右，黃海0--10℃，東海8--20℃，南海16--26℃。南北溫差較大，同緯度沿岸水溫低于外海。夏季表層水溫普遍升高，渤海25--27℃，黃海25-27℃，東海28℃，南海28--29℃。水溫分布趨于均勻，南北溫差小，同緯度沿岸水溫高于外海。

我國近海的水溫我國近海由于受大陸影響海溫變化較復雜，全年2月35厄爾尼諾現象和拉尼娜現象厄爾尼諾（ElNino）是指赤道太平洋東部和中部海域大范圍海水出現異常增溫的現象。這種現象的出現可造成全球天氣異常。厄爾尼諾現象可能是海洋和大氣之間不穩定的相互作用引起的。拉尼娜（Lanina）是指赤道附近東太平洋水溫反常變化的一種現象。拉尼娜現象與厄爾尼諾現象正好相反。指的是洋流水溫反常下降。厄爾尼諾和拉尼娜現象都成為預報全球氣候異常的最強信號。厄爾尼諾現象和拉尼娜現象厄爾尼諾（ElNino）是指赤道太36海平面平均氣溫的分布特點海平面平均氣溫從赤道向高緯遞減，南半球等溫線大約與緯圈平行，北半球由于海陸分布不均勻，等溫線不與緯圈平行。①夏半球的等溫線比較稀疏，冬半球較密集。②夏季大陸為熱源，海洋為冷源。冬季相反。③冬季北大西洋的等溫線向北突出十分顯著，這是由墨西哥灣流造成的。海平面平均氣溫的分布特點海平面平均氣溫從赤道向高緯遞減，南半37海平面平均氣溫分布特點④在南半球不論冬夏，最低氣溫均出現在南極地區，而在北半球只有夏季在北極，冬季在西伯利亞東北部（佛科揚斯克）和格陵蘭，稱為“寒極”。⑤近赤道存在一個高溫帶1月和7月的平均氣溫均高于25℃，稱為“熱赤道”（10

N左右）。它隨季節偏向夏半球。全球平均氣溫為14.3℃

，極端最高氣溫63℃（索馬里），極端最低氣溫-94℃（南極附近）。海平面平均氣溫分布特點④在南半球不論冬夏，最低氣溫均出現在38冬季海平面平均氣溫分布冬季海平面平均氣溫分布39夏季海平面平均氣溫分布夏季海平面平均氣溫分布40對流層中氣溫的垂直分布在對流層中氣溫隨高度上升而降低。氣溫隨高度遞減的快慢可用氣溫的直遞減率γ表示：式中：表示高度增加時，相應的氣溫變化量。的單位通常取100m.負號表示氣溫隨高度增加而減小。通常γ＞0。當γ=0時表示等溫。當γ＜0時表示逆溫，既在某一氣層中，氣溫隨高度增加而增加。γ=0.65℃/100m對流層中氣溫的垂直分布在對流層中氣溫隨高度上升而降低。氣溫隨41氣溫對人體的影響研究指出，人體對周圍的感覺與介質是大氣還是水有關。在大氣中，氣溫為28~29℃時，人體皮膚不感溫，這個溫度稱為生理零度。人體皮膚對氣溫的感覺是：低于25℃有冷感，25~28℃時有溫感，高于29℃時有熱感。人體的感溫還與風速有關，風速越大，感溫越低，風速約在33kn時人體感溫達最低值。當氣溫5℃時，3級風時感溫在0℃左右；6級風時，對裸露的肌膚的作用相當于-12℃時的溫度；同樣風速，當氣溫為-5℃時，對裸露的肌膚的作用相當于靜風條件下-23.3℃，這時只需1min即可造成凍傷。濕度也影響人體感溫，濕度大感覺溫度偏高、悶熱。氣溫對人體的影響研究指出，人體對周圍的感覺與介質是大氣還是水42水溫對人體的影響在水中，人體生理零度比在大氣中高的多。當水溫低于29℃時，人體皮膚有冷感；29~37℃時有溫感；高于37℃時有熱感。在大洋中平均水溫高于28℃的區域只占海洋總面積的6%，熱帶某些海域水溫最高只有29-30℃。可以說幾乎整個大洋海水的溫度對人體來說都有冷感。落水者當體溫從37℃降到32℃的過程中，人體出現劇烈顫抖，體溫從32℃降到30℃的過程中進入昏迷狀態而不省人事；當體溫降到30℃以下時，因心臟衰竭而導致死亡。水溫對落水者存活時間有明顯的影響，水溫越高，存活時間越長。水溫為0℃時，落水者只能堅持15min；水溫為10℃時，存活的時間為2.5-3.0h；水溫為15-20℃時，存活時間可達10余小時。水溫對人體的影響在水中，人體生理零度比在大氣中高的多。當水溫43

氣壓(Pressure)1.氣壓與天氣氣壓與天氣之間有著密切的關系，有時稱氣壓表為晴雨表。如高壓控制下是，晴朗、少云、微風好天氣；低壓控制下是陰雨、大風和低能見度壞天氣。氣壓(Pressure)1.氣壓與天氣44

氣壓(Pressure)2.氣壓的定義和單位氣壓：指單位截面積上大氣柱的重量稱大氣壓強，簡稱氣壓。在標準情況下（即氣溫為0℃，緯度為45°的海平面上），760mm水銀柱高的大氣壓稱一個標準大氣壓，等于1013.25百帕(hectopascal)。Ｐ＝w/s＝ρghs/s＝ρgh（大氣壓強公式）Ｐ：氣壓ρ：水銀密度;ｈ：水銀柱高度;ｇ：重力加速度;ｓ：水銀柱截面積;ｗ＝ρghs水銀柱重量。1mb=1hPa1hPa=3/4mmHg1mmHg=4/3hPa

氣壓(Pressure)2.氣壓的定義和單位45氣壓隨高度的變化根據氣壓的定義，隨著高度的增加，氣柱變短，空氣密度變小，氣壓減小。在海平面上氣壓最大（約為1000hPa），到大氣上界減為零。下表給出了氣象上所用各標準等壓面所對應的高度。氣壓隨高度的變化根據氣壓的定義，隨著高度的增加，氣柱變短46大氣靜力方程

為了表達氣壓隨高度變化的定量關系。假設：大氣處于靜止狀態。-Δp=W=ΔZ×s×ρg=ρgΔZsdP=-ρgdZdP/dZ=-ρg公式說明：在靜力平衡下，氣壓隨高度的變化主要取決于空氣密度。大氣靜力方程

為了表達氣壓隨高度變化的定量關系。假設：大氣處47船用壓高公式單位氣壓高度差：h=-dz/dp=1/ρg=RT/Pg

=8000（1+αt）/P其中g=9.8m/s2,R=287m2/s2,T=273(1+αt),α=1/273P0=P1+H/hP0海平面氣壓，P1本站氣壓，H船臺距海面高度，h氣壓高度差。當溫度為0℃，氣壓為1000hpa時，h=8m/hPa。海平面氣壓=本站氣壓＋高度訂正。船用壓高公式單位氣壓高度差：h=-dz/dp=1/ρg=RT48海平面氣壓場的基本形式1.低壓（LowPressure，Depression）：由閉合等壓線圍成，中心氣壓比周圍低的系統。2.高壓（HighPressure）:由閉合等壓線圍成,中心氣壓比周圍高的系統。海平面氣壓場的基本形式1.低壓（LowPressure，49海平面氣壓場的基本形式3.低壓槽和槽線（Trough）：由低壓向外延伸出來的狹長區域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較高的一方凸出的部分，簡稱槽。在低壓槽中各條等壓線曲率最大處的連線，稱槽線。海平面氣壓場的基本形式3.低壓槽和槽線（Trough）：由50海平面氣壓場的基本形式4.高壓脊和脊線（Ridge）：由高壓向外延伸出來的狹長區域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的一方凸出的部分，簡稱脊，脊中曲率最大點的連線稱脊線。海平面氣壓場的基本形式4.高壓脊和脊線（Ridge）：由高51海平面氣壓場的基本形式5.鞍形區：相對兩高壓和兩低壓組成的中間區域，簡稱鞍。6.低壓帶：兩高壓之間的狹長區域。7.高壓帶：兩低壓之間的狹長區域。海平面氣壓場的基本形式5.鞍形區：相對兩高壓和兩低壓組成的52氣壓梯度(pressuregradient)定義：單位距離內氣壓的改變量稱氣壓梯度。在水平方向上稱水平氣壓梯度，方向垂直于等壓線，由高壓指向低壓，即-ΔP/Δn。其物理意義表示了由于空間水平氣壓分布不均勻而作用在單位體積空氣上的力。通常在地面圖上，我國以每隔2.5hpa分析一條等壓線，有些國家間隔4hpa分析一條等壓線。因此，氣壓梯度的大小取決于等壓線的疏密程度。等壓線愈密，-ΔP/Δn愈大，風力愈大。單位：百帕/赤道度。1赤道度≈111Km≈60e氣壓梯度(pressuregradient)定義：單位53氣壓系統隨高度的變化1.溫壓場對稱的系統：溫壓場對稱是指溫度中心與氣壓中心基本重合。淺薄系統是指氣壓系統的強度隨高度增加而減弱，即高低空的高低壓中心不一致。這種系統有冷高壓（coldhigh）和暖低壓(heatlow)。深厚系統是指氣壓系統的強度隨高度增加不變或增強，即高低空的高低壓中心一致。這種系統有暖高壓（warmhigh）和冷低壓(coldlow)。暖高壓冷低壓冷高壓暖低壓氣壓系統隨高度的變化1.溫壓場對稱的系統：溫壓場對稱是指溫54氣壓系統隨高度的變化2.溫壓場不對稱的系統：溫壓場不對稱是指溫度中心與氣壓中心不重合。在中高緯度地區，不對稱的低壓總是東暖西冷，低壓中心軸線向冷區傾斜；不對稱的高壓總是東冷西暖，高壓中心軸線向暖區傾斜。氣壓系統隨高度的變化2.溫壓場不對稱的系統：溫壓場不對稱是55氣壓的日變化

(diurnalvariationofpressure)日變化：氣壓的日變化以12h為周期，一日內有兩個高值和兩個低值。最高值：上午9-10時；次高值：晚間21-22時。最低值：下午15-16時；次低值：凌晨3-4時。最高和最低與氣溫的變化有關，日變化低緯大于高緯。氣壓的日變化

(diurnalvariationofp56年變化:氣壓的年變化隨緯度增大而增大，在中高緯度最明顯，概括為以下幾種類型：大陸型：冬季氣壓高，夏季氣壓低，年較差大。海洋型：冬季氣壓低，夏季氣壓高，年較差小。高山型：同海洋型一樣，但兩者的成因不同。氣壓的年變化

(annualvariationofpressure)年變化:氣壓的年變化隨緯度增大而增大，在中高緯度最明顯57等壓線和等高面地表面氣壓的分布情況稱為氣壓場。氣壓在空間分布稱為空間氣壓場。海平面上的氣壓分布稱為海平面氣壓場。氣壓相等的各點的連線，稱為等壓線。將同一時刻各個氣象臺、站所觀測到的海平面氣壓值填在一張海平面高度的地圖上，然后用平滑的曲線把氣壓相等的點連結起來，就可用等壓線的不同形式表示海平面的氣壓分布狀況，這種圖稱為等高面圖。等壓線和等高面地表面氣壓的分布情況稱為氣壓場。氣壓在空間分布58等高面圖（Constantlevelchart）在某高度上用等壓線來表明氣壓場特征的圖，如地面圖，海撥高度為0。在地面圖上，將各地氣象站的本站氣壓訂正到海平面上，分析等壓線，就可得到海平面氣壓場的分布圖，既等高面圖。等高面圖（Constantlevelchar59等高線和等壓面在空間的每一點都有一個氣壓值，如果把氣壓值相同的點連接起來，就形成一個等壓面。由于同一高度上各地的氣壓不等，氣壓在空間的分布，就象山丘一樣起伏不平。在同一高度上，氣壓比四周高的地方，等壓面上凸，而且氣壓愈高的地方等壓面上凸的愈厲害；氣壓比周圍低的地方，等壓面凹，而且氣壓愈低，等壓面下凹的愈厲害。因此，等壓面的起伏形勢和該面附近等高面上氣壓的分布形勢相對應。等高線和等壓面在空間的每一點都有一個氣壓值，如果把氣壓值相同60等壓面圖(constantpressurechart)等高線和等壓面空間氣壓場的情況一般用等壓面圖表示,通常高空圖就是等壓面圖，如850hPa、700hPa、500hPa圖等。如圖：Pa=Pb=Pc，Ha＇=Hb’=Hc＇Ha＞Ha＇,Hc＜Hc＇在等壓面圖上分析等高線來表明高度場的特征，相當于等高面上分析等壓線。在等壓面圖上等高線的高值區為高壓區，等高線的低值區為低壓區。等壓面圖(constantpressurechart)61風（Wind)

風的定義和單位定義:空氣相對于下墊面的水平運動，稱為風。它是矢量，有大小和方向。風速：風速是指單位時間內空氣在水平方向上的位移。單位有：m/s、Km/h、nmile/h、Kn(節)等。它們的關系：1Km/h=0.28m/s；1m/s=3.6Km/h；1Kn=1.852Km/h≈0.5m/s；1m/s≈2Kn風力：根據風對地面或海面的影響程度又劃出風力等級。目前國際上采用的風力等級從0～12共13個等級，參見《風力等級表》。風（Wind)

風的定義和單位62風風向：風向是指風的來向，常用16個方位或度數(0

～360

)來表示。風壓：風壓是指與風向垂直的單位面積所受的壓力。近似表示為:P=0.0625V2。風風向：風向是指風的來向，常用16個方位或度數(0～36063風力等級表

風力等級表64風的陣性、日年變化和隨高度變化1.陣性：在摩擦層中，由于湍流作用，風表現為忽大忽小的陣性。實際上風的陣性就是小尺度的湍渦迭加在大型流場上造成的結果。因此在測風時，要求取其平均值。一日內陣性最強在午后，一年中陣性最強在夏季。2.日年變化：通常在近地面午后風速大，夜間清晨風速小。風的日變化幅度，晴天比陰天大，夏季比冬季大，陸地比海洋大。年變化因地而異。3.風隨高度變化：在氣壓場不隨高度變化的前提下，風隨高度的變化主要取決于摩擦力隨高度的變化。在摩擦層中，風速隨高度增大，風向逐漸右偏（北半球），進入自由大氣，趨于地轉風。風的陣性、日年變化和隨高度變化1.陣性：在摩擦層中，由于湍65海浪（SeaWave)海浪與海流都是海水運動的重要形式，對船舶航行有很大的影響。大風浪造成航速下降，舵效降低，甚至停止不前；在狂濤巨浪中還會出現“中垂”或“中拱”使船舶結構變形，嚴重時造成船體斷裂，導致重大海難事故。海浪按其形成原因分為：風浪、涌浪、近岸浪、內波、潮汐波、海嘯、風暴潮。按水深相對波長大小分為：深水波、淺水波。（后述）海浪（SeaWave)海浪與海流都是海水運動的重要形式，對66波浪要素波峰：波面的最高點；波谷：波面的最低點；波高H：相鄰的波峰與波谷間的垂直距離；波長λ：相鄰的兩個波峰（或波谷）間的水平距離，單位米；波陡δ：波高與波長之比，它是表示波形陡峭的量；波幅a：波高的一半稱為波幅；周期T：兩相鄰的波峰（或波谷）相繼通過一固定點所需時間，單位為秒；波速c：波形傳播的速度，即波峰（或波谷）在單位時間內的水平位移；波峰線：沿垂直于波浪傳播方向通過波峰的線叫波峰線；波向線：垂直于波峰線的線叫波向線；波長、波速、周期三者關系：波浪要素波峰：波面的最高點；67風浪(WindWave)風浪：

由風直接作用引起的水面波動，稱為風浪。風浪特征，周期較短，波面不規則，波長短。波向與風向一致，波高取決于風力、風區、風時。風浪成長與風速，風時和風區的關系:1.風速：一般風速越大產生的風浪也越大。這只適用于風時和風區不受限制時。2.風時：同一方向的風連續作用的時間。一般對水面持續作用的時間越長，海水所獲得的動能越大，風浪也越大。3.風區：指風在海上吹過的距離。風區的大小對風浪的成長起著不可忽視的作用，若風區的長度不夠，風浪也不能充分發展。風浪(WindWave)風浪：由風直接作用引起的水面波68風浪的三種狀態過渡狀態：風吹到大洋上，風浪隨著時間的增長而增大。風浪的成長取決于風時長短。定常狀態：指恒定的風長時間吹在有限的水域上，使海面各點的風浪要素趨于穩定。風浪的三種狀態過渡狀態：風吹到大洋上，風浪隨著時間的增長而增69風浪的三種狀態風浪充分成長狀態：風速越大，風時越長，風浪就越發展。但風浪的發展不是無限的，當波陡接近1/7時，波浪開始破碎。這是因為風傳給風浪的能量，一部分用于增大波高，一部分消耗于渦動摩擦，當風傳給風浪的能量與渦動摩擦消耗的能量相平衡時，風浪不再繼續增大，即風浪達到極限狀態，這種狀態稱為風浪充分成長。風浪成長主要與風速、風區和風時有關。另外還受水深及海域特征等因素影響。風浪的三種狀態風浪充分成長狀態：風速越大，風時越長，風浪就越70涌浪(Swell)涌浪:涌浪是指風浪離開風區后傳到遠處，或風區里的風停息后所遺留下的波浪。涌浪又稱長波，其波形規則，波面光滑，波速較快，波長和周期較大，波陡小。波速公式：C=1.5T涌浪傳播過程中,在波高衰減的同時，波長和周期增大,波速加快,比風暴的移速快很多,可以作風暴來臨的先兆，亦稱先行波。涌浪(Swell)涌浪:涌浪是指風浪離開風區后傳到遠處，71近岸浪(CoastalWave)近岸浪：當波浪傳到沿岸淺水區，波長變短，波高增大，水質點運動的速度不等，在波谷處，由于水淺，水質點受海底摩擦影響，其速度慢于波峰處水質點的速度，使波峰超過波谷，波形前側變得陡峭突出，后側變得平緩，從而使波浪發生倒卷和破碎。近岸浪(CoastalWave)近岸浪：當波浪傳到沿岸淺72濕度(Humidity)濕度是表示大氣中水汽含量多少或空氣潮濕程度的物理量。大氣中的水汽是形成云、霧和降水等天氣現象的主要因子，同時對船運貨物是否受潮變質有很大的影響。通常表示大氣濕度的物理量有下列幾種。濕度(Humidity)濕度是表示大氣中水汽含量多少或空73表示濕度的物理量1．絕對濕度(absolutehumidity)a：單位體積空氣中所含水汽的質量（實際上就是水汽密度）。單位為g/cm3，g/m3。它直接表示空氣中含水汽的多少，絕對濕度大，水汽含量多，絕對濕度小，水汽含量少。絕對濕度不能直接測量，一般通過干濕球溫度表查算。表示濕度的物理量1．絕對濕度(absolutehumidi74表示濕度的物理量2．水汽壓（vapourpressure）e：指大氣中水汽所引起的那部分壓強稱水汽壓。單位與氣壓相同。它表示空氣中水汽含量的多少，水汽壓大，水汽含量多，水汽壓小，水汽含量少。水汽壓也不能直接測得，通過干濕球溫度表查算獲得。表示濕度的物理量2．水汽壓（vapourpressure）75表示濕度的物理量3．飽和水汽壓（saturationvapourpressure）E:指空氣達到飽和時的水汽壓。飽和空氣中的水汽壓是溫度的函數，即E=E(T)，隨著溫度的升高而增大。它表示空氣“吞食”水汽的能力，不反映空氣中水汽含量的多少。表示濕度的物理量3．飽和水汽壓（saturationvap76表示濕度的物理量4．相對濕度（relativehumidity）f：指空氣中的實際水汽壓(e)與同溫度下的飽和水汽壓的百分比，即：f=e/E×100％。當f＜100％未飽和；當f=100％飽和；當f＞100％過飽和。因此它表示空氣距離飽和的程度，不直接反映空氣中水汽含量的多少。目前，我國有些城市把相對濕度作為日常天氣預報的一個指標。表示濕度的物理量4．相對濕度（relativehumid77表示濕度的物理量5．露點(dewpoint)：指空氣中水汽含量不變且氣壓一定時,降低溫度使其空氣達到飽和時的溫度，稱為露點溫度。單位與氣溫相同。它表示空氣中水汽含量的多少，露點高，水汽含量多，露點低，水汽含量少。表示濕度的物理量5．露點(dewpoint)：78表示濕度的物理量6．溫度—露點差T-Td：它的大小反映空氣距離飽和的程度。T-Td=0飽和；T-Td＞0未飽和；T-Td愈大，f愈小。另外，若濕球溫度趨于干球溫度，說明相對濕度大，一般有霧或降水。7.e和a的關系若e的單位為hPa時，則a=217e/T若e的單位為mmHg時，則a=289e/Ta≈e

表示濕度的物理量6．溫度—露點差T-Td：79大氣中水汽的分布大氣中的水汽主要來自下墊面的蒸發，水汽的凝結或凝華改變水汽的含量，其分布是不均勻的。1．垂直分布：絕對濕度隨高度的增加而迅速減小。在2公里高度處不足地面的1/2，5公里處減到地面1/10，90%的水汽集中在3公里以下的低層大氣中。2．水平分布：絕對濕度的水平分布與氣溫的水平分布基本一致。它與下墊面性質（如海面、陸地、沙漠、冰面等）關系密切。赤道地區大，隨緯度的增高而遞減。大氣中水汽的分布大氣中的水汽主要來自下墊面的蒸發，水汽的80濕度的日年變化1.絕對濕度的日年變化：絕對濕度的日年變化主要取決于溫度和湍流作用。絕對濕度的日變化與溫度的日變化一樣，最高值出現在午后，最低值出現在清晨。絕對濕度的年變化與溫度的年變化趨勢一致，極大值出現在夏季（7月，8月），極小值出現在冬季（1月，2月）。2.相對濕度的日年變化：相對濕度的日變化與氣溫的日變化相反，最大值在清晨，最小值在午后。相對濕度的年變化在季風盛行時，夏季大冬季小，而內陸相反。濕度的日年變化1.絕對濕度的日年變化：絕對濕度的日年變化主81大氣中水汽凝結途徑1.水汽含量不變降低溫度:大氣存在許多冷卻過程可以降低溫度，除上升運動中的絕熱冷卻外，還有輻射冷卻、平流冷卻、亂流冷卻和接觸冷卻等過程。2.氣溫不變增加水汽:增加水汽的途徑主要是蒸發，如水面蒸發和云雨滴在下降過程中的蒸發等。蒸發量的大小主要取決于水面上空氣的飽和差（Ew-e）和風速的大小。3.兩者同時作用:若增加水汽和降低溫度同時進行，將加速凝結過程。大氣中水汽凝結途徑1.水汽含量不變降低溫度:大氣存在許多冷82濕度與貨運某些海上運輸貨物因受潮而遭受貨損。貨損的原因是貨艙“出汗”和貨物“出汗”，前者水滴凝結于艙頂、艙壁，而后者水滴凝結于貨物上。一般而言，若艙內溫度低于艙外露點，最好不要通風；若艙內溫度高于艙外露點，有必要開艙通風。濕度與貨運某些海上運輸貨物因受潮而遭受貨損。貨損的原因是貨艙83海水鹽度(marinesalinity)鹽度是海水中含鹽濃度的一種量度，是描述海水特性的基本物理量之一。含鹽量是指1kg海水中各種溶解鹽類的總克數，單位為g/kg，鹽度的符號為S‰。通常影響海水鹽度大小的因素為海流、結冰或融冰、蒸發或降水等。因此，大洋表面鹽度分布規律與降水量和蒸發量之差的分布相當一致。赤道地區鹽度較低（約為35‰），隨著緯度增加，鹽度加大，在副熱帶海區鹽度最高（36～37‰），向兩極又逐漸降低，極地地區鹽度最低（約為34‰以下）。海水鹽度(marinesalinity)鹽度是海水中含84海面能見度（Visibility）１．海面能見度的概念在海面上，正常目力所能看到的最大水平距離，稱為海面能見度，以km或nmile為單位表示。所謂“能見”就是能將目標物的輪廓從天空背景上分辨出來。在海洋上，通常以水天線作為目標物進行觀測。大氣透明度是影響能見度的直接因子，其次是目標物和背景的亮度以及人的視覺感應能力。

海面能見度（Visibility）１．海面能見度的概念85海面能見度（Visibility）2.

能見度等級：能見度分成0～9共十個等級，具體見表。但世界各地向船舶發布的氣象報告中，采用以下等級：能見度惡劣Visibilitybad0-0.25n.mile能見度不良Visibilitypoor0.25-1.0n.mile能見度中等Visibilitymoderate1～5n.mile能見度良好Visibilitygood5～11n.mile能見度很好Visibilityverygood11-27n.mile能見度極好Visibilityexcellent≥27n.mile海面能見度（Visibility）2.能見度等級：能見度86海水透明度海水透明度是表示海水能見程度的一種量度。在海洋學中常用直徑30cm的白色圓盤，在船舷背光處，垂直沉入水中，直到正常視力的觀測者剛好看不見圓盤為止，這時從海面到圓盤的深度就是該處海水的透明度。海水透明度海水透明度是表示海水能見程度的一種量度。在海洋學中87云(Cloud)

云的定義1．定義：云是由大量的小水滴、小冰晶或兩者混合物組成的懸浮在空中的可見聚合體。云不僅可以反映當時天氣狀況，同時也可預示未來天氣，“看云識天”就是這個道理。云層能阻擋太陽和大氣輻射，影響氣溫和風的日變化；某些云能產生陣性大風、雷雨、冰雹、龍卷等惡劣天氣。云(Cloud)

云的定義88云的形成條件2．云的形成條件：（1）水汽條件：充足的水汽使空氣達到飽和狀態。（2）冷卻條件：上升運動促使未飽和的空氣絕熱上升降溫達到飽和狀態。（3）凝結核：可以促使水汽在一定溫度下凝結長大。故此，上升運動＋水汽條件→云形成；下沉運動→云消散。云的形成條件2．云的形成條件：89云的物理分類按照大氣中上升運動的不同特點，將云分為積狀云、層狀云和波狀云。積狀云：由不穩定層結的自由對流發展而形成的云。積狀云是大氣層結不穩定作用的產物，所以又稱對流云。特點：塊狀，孤立分散，底部水平，頂部隆呈圓弧狀，云內不穩定，水平范圍小。種類：積云(Cu)、積雨云(Cb)和卷云(Ci)。云的物理分類按照大氣中上升運動的不同特點，將云分為積狀云、層90云的物理分類層狀云：在穩定大氣層結中，由系統性的抬升運動而形成的云。如暖鋒抬升作用。特點：均勻成層，呈薄幕狀，水平范圍大，云頂如云海，云內較穩定。種類：卷層云(Cs)、高層云(As)、雨層云(Ns)、層云(St)。云的物理分類層狀云：在穩定大氣層結中，由系統性的抬升運動而形91云的物理分類波狀云：在穩定大氣層結中，由大氣波動作用所產生的云。特點：波浪起伏狀的碎云塊和云片，云頂常有逆溫層，水平范圍較大。種類：卷積云(Cc)、高積云(Ac)、層積云(Sc)云的物理分類波狀云：在穩定大氣層結中，由大氣波動作用所產生的92按云底高度分類若按云底高度分類：高云（云底高＞5000m）:包括卷云(Ci)、卷層云(Cs)和卷積云(Cc）；中云（云底高2500～5000m）：包括高積云(Ac)和高層云(As)；低云（云底高＜2500m）：包括層積云(Sc)、層云(St)、雨層云(Ns)、碎雨云（Fn）、積云(Cu)和積雨云(Cb)。按云底高度分類若按云底高度分類：93降水(Precipitation)降水的種類：雨、毛毛雨、凍雨（雨夾雪）、雪、冰雹、冰粒、冰針等。降水的性質：（1）連續性降水指來自Ns和As的降水，具有持續穩定的性質。如暖鋒降水。（2）間歇性降水指來自Sc和厚薄不均勻的As的降水，降水強度時大時小、時降時止，變化緩慢。（3）陣性降水指來自Cb和濃積云的降水，降水強度變化很快，驟降驟止，天空時明時暗，持續時間較短。降水(Precipitation)降水的種類：雨、毛毛94降水量和降水強度未經蒸發、滲透、流失降水在水平面上所積聚的水層深度稱為降水量。單位時間內的降水量稱為降水強度。常用“mm/h”、“mm/d”作單位。降水量等級表降雪量等級表降水量和降水強度未經蒸發、滲透、流失降水在水平面上所積聚的水95船舶海洋水文氣象觀測1．觀測意義：（1）彌補海上測站稀少，資料不足的狀況。（2）對天氣預報進行補充訂正。（3）為氣象導航提供時實資料。2．觀測項目、時次和程序項目：溫、壓、風、濕、云、能、天、海浪、海溫、水樣采集、海發光等。時次：世界時00Z、06Z、12Z、18Z共四次。程序：正點前30分鐘開始到正點結束，氣象項目觀測應安排在正點前15分鐘內進行，氣壓觀測應在接近正點時進行。若因特殊原因不能按時觀測，可在正點后30分鐘內補測完，記要欄內加說明。無法補測時，須注明原因。船舶海洋水文氣象觀測1．觀測意義：（1）彌補海上測站稀少，資96船舶海洋水文氣象觀測3．觀測基本要求和注意事項基本要求：⑴認真負責，嚴格按照規定進行測報；⑵堅持實事求是的科學態度，嚴禁偽造記錄；⑶用鉛筆將觀測記錄填寫在記錄表上，字跡端正，不要涂改⑷觀測后立即發報，最遲不能超過正點觀測后1小時。注意事項：觀測儀器應經常進行維修保養，定期進行鑒定；值班員如遇特殊情況不能觀測時，亦應委托他人負責完成測報。船舶海洋水文氣象觀測3．觀測基本要求和注意事項97氣溫和濕度的觀測干濕球溫度表觀測：干球用來測定空氣溫度；干濕球溫差用來計算濕度；空氣越干燥，干濕球溫差越大，空氣越潮濕，干濕球溫差越小。注意事項：（1）保持百葉箱潔白。（2）按時加蒸餾水（無蒸餾水加雨水，其次飲用水），不能加海水。（3）及時更換紗布。濕度查算：利用氣溫和干濕球溫差，在濕度查算表中查出水汽壓和相對濕度；再利用水汽壓（絕對濕度）查算露點溫度。氣溫和濕度的觀測干濕球溫度表觀測：干球用來測定空氣溫度；干濕98氣壓