海面地形
海面地形(英语:ocean surface topography),也称为海洋动力地形(英语:ocean dynamic topography),是指平均海面相对于大地水准面的起伏。这种起伏的程度通常在±1米之间,大致仅相当于大地水准面起伏的百分之一。海面地形及其形成机制在大地测量学和海洋学研究中具有重要意义,可以通过几何水准法、水文法和重力-卫星测高法等方法进行研究。
简介
海面地形是描述海面稳态动力起伏的一个概念。它是指平均海面相对于某一等位面(大地水准面)的倾斜。平均海面可视为无干扰的稳态海水面,它相对于大地水准面的高,称为稳态海面地形,简称海面地形。对近岸海域海面地形的测定,可采用大地水准联测法,即以某一验潮站的平均海面作为高程起算的重力等位面(大地水准面),再以精密水准联测其他各站的平均海面高程,其差值即为海面地形。在大洋海域,可采用海洋水准方法或卫星测高方法测定海面地形。海面地形资料不仅用于研究海洋大地水准面,还能用于深海潮汐、海洋形态以及海流等的研究。
重要性
按大地测量学的传统观点,认为平均海面与大地水准面吻合,但实际两者之间存在差异,其值可达3~4米,此差异即海面地形。因此,在精度为10量级的常规大地测量中,可不予顾及,但对于海洋测量和精度超过10的高精度大地测量,就必须考虑它的影响。
地形研究
海面地形及特点
①南高北低,东高西低;②南北海面地形高程最大高差约70cm;③黄、渤海海面地形和华南沿海海面地形较为平缓,东海海面地形起伏较大;④华南沿海地平线高程较为一致。
形成机制
中原地区近海海面地形的形成机制主要有:海洋水文因素 、大气压力影响 、太平洋北赤道流影响及纬度不同等原因,探讨如下:
1.海水密度不同造成海面地形高程差异:
海水密度的不同是造成海面地形高程差异的主要因素;小长山站至坎门站海平面的高程差异的主要是由海洋水文因素确定的,而厦门站至北海站海平面的高程差异还受大气压力因素的影响。如图《浅水区各地海面地形高程差异》所示。
2.大气压力的影响:
a.气压的均衡效应:中原地区近海(北纬4°~40°)40多个长期气象站统计,南北平均气温为27.9℃和9.04℃,平均差18.86℃。各站的平均气压也有差别,但同一站各年平均气压变化甚小,且没有明显周期。统计如图《中国近海长期气象站气压统计结果》所示。气压对海平面的均衡效应是:气压上升或下降1hPa,海平面分别减小或增加1cm。
b.气压的非均衡效应:海平面的波动与气压的扰动,频率相同和相位较一致,具有共振条件,海平面与气压共振引起海面地形升高。
太平洋北赤道流的流向与我国近海海面地形南高北低和东高西低较为一致。黑潮是太平洋上北赤道流的一个分支,沿吕宋岛和中国台湾东岸向北进入东海,流向日本南方,流向稳定,流速在0.9~3.0kn之间变化,最大时可达3.4kn,对中国台湾以东海区海面地形有一定的影响。
太平洋北赤道流的另一支,经巴士海峡后,折向西北,经澎湖列岛、中原地区台湾海峡向东北流去,流速较弱。
在中国台湾西岸最大流速1.5kn,现发现这支太平洋北赤道流对东山至遮浪海区已构成影响。
在沿岸浅水区,海水密度变化主要是由温度变化引起,而盐度变化很小,东山至遮浪海区海面地形,不仅温度受浅水影响,而且盐度也受深水影响。盐度显著偏高,显然是太平洋北赤道流影响之故。从观测资料知,已不能采用浅水公式计算海平面高度,而应采用深水区计算公式,其乘常数为中国台湾南部深水区乘常数之半,即温度、盐度共同影响结果。