第三节 海水的运动

知识关系导航
- 前置联系:海水温度和盐度形成密度差异,可联系海水的性质。
- 本节主线:运动类型识别 → 成因与规律 → 影响与利用 → 灾害防御。
- 跨章联系:盛行风是风浪和部分表层洋流的重要动力,可联系大气运动。
- 综合应用:诺曼底登陆、钱塘江观潮、港口调度、渔场形成、海洋污染应急和海岸防护。
本节学习目标
- 区分海浪、潮汐和洋流,说明三者的主要成因与表现。
- 识别波峰、波谷、波高和波长,理解波浪能量与风力的关系。
- 解释潮汐周期和朔望大潮,运用潮汐规律分析生产生活安排。
- 区分暖流与寒流,分析洋流对渔业、航运和污染物扩散的影响。
- 综合自然与社会因素评价海啸、风暴潮等灾害风险及防御措施。
核心知识点讲解
一、区域定位与地理情境
1944年诺曼底登陆需要同时满足多个海洋条件:低潮时水下障碍物暴露,便于工兵清除;随后涨潮,登陆艇能靠近海岸;夜间还需要月光。因此盟军选择接近农历十六的日期,利用朔望大潮和月相条件完成作战安排。这个案例说明,海水运动具有可认识、可预测的规律。

二、核心概念与地理要素
1. 海浪
海浪是海水的波动现象。最常见的海浪由风力形成,风速越大、持续时间越长、海面受风作用的距离越长,通常海浪越高、能量越大。
波浪基本要素:
- 波峰:波浪最高处。
- 波谷:波浪最低处。
- 波高:相邻波峰与波谷的垂直距离。
- 波长:相邻两个波峰或波谷之间的水平距离。

2. 海啸与风暴潮
二者都可能形成巨大海浪并造成海岸灾害,但成因不同:
| 灾害 | 主要成因 | 典型特征 |
|---|---|---|
| 海啸 | 海底地震、火山喷发、海底滑坡或沿岸山体崩塌使水体突然大规模扰动 | 传播速度快,深海波高不一定大,进入浅海后波高显著增大 |
| 风暴潮 | 台风、温带气旋等强天气系统造成强风推水和气压降低 | 海面异常升高,若叠加天文高潮和大浪,灾害更重 |
风暴潮不是普通意义上的“潮汐”,只是其灾害水位会与天文潮位叠加。
3. 潮汐
潮汐是海水在月球和太阳引潮力作用下发生的周期性涨落。白天的海水涨落常称潮,夜间的涨落常称汐,合称潮汐。
多数海岸一天出现两次涨潮和两次落潮,但具体潮时和潮差受海岸轮廓、海湾形态、水深和地形影响。
农历初一(朔)和十五、十六(望)前后,太阳、月球和地球大致在一条直线上,引潮力叠加,潮差较大,形成大潮;上弦、下弦月前后,日月引潮力部分抵消,潮差较小,形成小潮。
4. 洋流
洋流是海洋中的海水常年较稳定地沿一定方向作大规模流动。按照流经海区相对温度,可分为:
- 暖流:从水温较高海区流向水温较低海区,通常由低纬流向高纬。
- 寒流:从水温较低海区流向水温较高海区,通常由高纬流向低纬。
“寒流、暖流”是相对概念,不以是否低于0℃判断,也不能只凭流向机械判断;最可靠的是比较洋流源地与流经海区水温。
三、过程机制与成因链条
1. 风浪形成与增强
风吹过海面 → 摩擦把能量传给海水 → 海面出现波动 → 风速更大、持续更久、风区更长 → 波高和波长增大 → 海浪能量增强。
海浪传播的主要是能量,水质点多在原位置附近作近似圆周运动,并非整片海水随波峰远距离前进。
2. 海啸近岸增高
海底突发事件排开大量海水 → 长波向四周高速传播 → 进入浅海后受海底摩擦,传播速度下降、波长缩短 → 后续水体继续涌来,能量集中、波高增大 → 沿岸出现巨大水墙和淹没。
3. 风暴潮灾害链
强风向岸吹 + 低气压使海面抬升 → 海水在近岸堆积形成风暴增水 → 若与天文高潮同现,再叠加大浪 → 实际水位超过海堤设计标准 → 海水倒灌、堤坝破坏和沿岸淹没。
4. 朔望大潮
朔或望时日、地、月接近一线 → 月球与太阳引潮力方向协同 → 高潮更高、低潮更低 → 潮差增大。潮汐时刻每天会向后推迟,原因是月球绕地球公转,地球上的地点需要多自转一段才再次对准月球。
5. 洋流交汇形成渔场
寒暖流交汇 → 不同性质海水搅动,营养盐可能被带到表层 → 浮游生物繁殖 → 饵料增多 → 鱼类集聚。冷水性和暖水性鱼类也容易在水团交界附近集中。
四、空间分布、图表判读与证据
1. 海浪与海岸
海浪接近海岸时不断拍击、侵蚀岩岸,也搬运和堆积泥沙,长期塑造海蚀崖、海蚀平台、沙滩和沙坝等地貌。海岸工程必须顺应波浪传播和沿岸泥沙运动规律,否则可能保护一段海岸却加剧邻近海岸侵蚀。

2. 潮汐表与生产安排
读潮汐资料时先找高潮、低潮时刻和潮差,再结合活动需要:
- 赶海、采集滩涂生物:一般选择退潮后至低潮前后,并预留涨潮撤离时间。
- 游泳:不能只看潮位,还要结合流速、风浪、水温、天气和安全警示。
- 观潮:选择大潮期和适合地形区,但必须在安全区域。
- 大型船舶进出浅水港:常利用高潮增加水深,同时考虑航道、风浪和能见度。


3. 钱塘江大潮
钱塘江口外宽内窄,呈喇叭形。潮波进入河口后河道迅速收窄,水体受挤压,波高增加;河口浅、河床抬升又使潮波速度降低、后浪赶前浪。农历八月前后处于大潮期,河流水量较丰富,若盛行东南风与潮水方向一致,会进一步抬高潮头。


4. 洋流及其证据
卫星影像中海水颜色差异常反映叶绿素和浮游生物丰度。洋流交汇或上升流区营养盐丰富,表层浮游生物大量繁殖,可成为渔场形成的重要证据。

5. 纽芬兰渔场变化
纽芬兰附近寒暖流交汇,海水扰动带来丰富营养盐,曾形成世界著名渔场。但自然条件好不意味着渔业资源无限。长期高强度捕捞使鳕鱼繁殖种群急剧减少,加上生态系统变化,资源难以在短期恢复。

五、人地关系、影响与对策
1. 海浪的利用与防御
- 利用:冲浪、海滨旅游、波浪能开发。
- 影响:大浪不利于捕捞、海上施工和航行;长期作用塑造海岸。
- 防御:海堤、防波堤、防护林、生态海岸修复;海啸区还需监测预警、疏散路线和高地避难。
2. 1953年荷兰风暴潮案例
荷兰地势低平,部分地区低于海平面。1953年强烈温带气旋引发风暴增水,恰逢较高天文潮位并伴随大浪;灾害发生在夜间,预警和通信条件有限,海堤多处溃决,造成严重伤亡。
灾后荷兰建设多层次防洪体系,包括加高加固海堤、缩短海岸防线、修建可启闭风暴潮屏障、改进监测预警和国土空间管理。启示是:灾害大小由致灾因子、承灾体暴露度和防灾能力共同决定。
3. 潮汐的利用
- 滩涂养殖和赶海依靠潮滩周期性出露。
- 港口调度利用高潮增加航道水深。
- 潮汐能规律稳定、可预测,但工程需有较大潮差和适宜湾口地形,并评估泥沙、鱼类洄游和湿地生态影响。
4. 洋流的影响
- 生物与渔业:寒暖流交汇或上升流区常形成渔场。
- 航运:顺流可提高航速、节省燃料,逆流则相反;寒流可能把高纬冰山带向较低纬,威胁航线。
- 污染:洋流能加快污染物扩散和稀释,降低局地浓度,却扩大污染范围,不能理解为“自动消除污染”。
- 热量输送:洋流在全球输送热量,影响沿岸海温和气候,这是与海水温度的直接联系。
六、综合题型与迁移应用
1. 三类运动辨别
| 比较项 | 海浪 | 潮汐 | 洋流 |
|---|---|---|---|
| 主要表现 | 海面波动 | 海面周期性涨落 | 海水稳定定向大规模流动 |
| 主要动力 | 风;特殊海浪由地质事件或强天气造成 | 月球和太阳引潮力 | 盛行风、密度差、地转偏向力和海陆轮廓等 |
| 时间特征 | 普通风浪随风变化 | 周期性强、可预测 | 常年较稳定 |
| 典型应用 | 冲浪、防波堤、海啸防灾 | 赶海、港航、养殖、发电 | 渔场、航线、污染追踪 |
2. 沿海灾害风险评价
答题不应只写“风大浪高”,而应分层:
- 致灾因子:强风、低气压、大浪、高潮位。
- 环境条件:海湾形状、浅水地形、低平海岸、河流洪水。
- 暴露度:人口、城市、港口、农田和设施密集程度。
- 防灾能力:海堤标准、预警、疏散和应急组织。
3. 港口潮汐决策
船舶进港不能只选高潮。还要综合船舶吃水、航道水深和淤积、潮流方向与流速、风浪、能见度、泊位条件和港口调度。
4. 洋流污染题
泄漏点上游、下游的判断要结合洋流方向。近期影响往往沿洋流下游扩展;对污染源附近,洋流有稀释作用;对更大范围,洋流加速污染扩散。因此评价必须同时写“两面性”。
重点梳理
- 海浪:最常见由风形成;波高越大通常能量越大;海啸与风暴潮成因不同。
- 潮汐:月球和太阳引潮力造成周期涨落;朔望前后大潮,弦月前后小潮。
- 洋流:常年稳定、定向、大规模;暖流和寒流按相对水温划分。
- 三类影响:海岸地貌与灾害、生产生活与能源、渔业航运与污染。
- 灾害公式:致灾强度 × 暴露度 × 脆弱性,并受防灾能力调节。
难点突破
1. 海浪传播的是能量,不是整团海水
观察漂浮物会发现它主要上下起伏。水质点多作近似圆周运动,而波形和能量向前传播;只有破浪、潮流等情况下才会出现显著净位移。
2. 海啸在深海为什么不一定显眼
深海中海啸波长很长、传播快,能量分散在很长波段,波高可能不大;进入浅海后速度下降、波长缩短,能量集中,波高迅速增加。
3. 大潮不等于灾害
大潮是正常天文现象。只有与强风、低压、大浪、低平海岸或防护薄弱等条件叠加时,才可能形成严重灾害。
4. 暖流寒流是相对概念
由较低纬流向较高纬的洋流通常比流经海区暖,称暖流;寒流相反。判断依据是水温相对差异,不是名称中的“冷暖”绝对值。
5. 渔场形成不等于资源永续
洋流交汇创造了高生产力自然条件,但鱼类种群仍有繁殖周期和承载上限。捕捞强度长期超过补充速度,资源就会衰退。
例题讲解
例1 诺曼底登陆为什么选择农历十六附近
农历十五、十六前后为望月,太阳、地球和月球接近一线,潮差较大。低潮时水下障碍物充分暴露,便于清除;随后涨潮使登陆艇更靠近岸边,缩短士兵涉水距离;满月附近夜间月光较强,也有利于夜间行动。因此选择日期是对潮汐和月相规律的综合利用。
例2 教材活动:怎样利用潮汐规律
赶海:查明低潮时刻,在退潮后进入潮滩、低潮前后作业,并在涨潮前撤离。
游泳:潮位只是条件之一,还要查潮流、波高、水温、天气、离岸流和安全开放信息。
观潮:选择朔望大潮和适宜河口地形,同时遵守预警、远离危险堤脚。
船舶进出港:浅水航道可利用高潮增大水深;还需潮流流速、航道水深、船舶吃水、风浪、能见度和港口调度信息。
例3 为什么钱塘江大潮壮观
大潮期天文潮差大;杭州湾外宽内窄,潮波向内传播时受挤压;河口水浅、河床抬升使潮波减速,后浪追赶前浪;秋季若河流水量和顺向风适宜,潮势进一步增强。答案应是多因素叠加,不能只写“月球引力大”。
例4 洋流与海上污染
设问:某海域发生石油泄漏,为什么说洋流既能降低局地污染浓度,也可能加重区域环境风险?
答案:洋流使油污随海水运动并与更多海水混合,可使泄漏点附近浓度下降;但它会把油污带到下游海域和沿岸,扩大污染范围,威胁更广区域的渔业、湿地和海岸。因此应依据洋流方向预测扩散路径并布设拦油、回收和保护设施。
易错点整理
- 把海啸说成“海底地震产生的风浪”。海啸不是风形成的,且还可由火山、滑坡等触发。
- 把风暴潮等同于大潮。风暴潮由强天气系统造成,大潮是天文潮汐现象,二者可叠加。
- 认为满月时只有一次涨潮。多数海区一天仍有两次涨落,月相主要影响潮差大小。
- 认为洋流能消除污染。洋流只是扩散和稀释污染物,污染物并未凭空消失。
- 认为寒暖流交汇一定形成世界级渔场。还需营养盐、水深、生境和捕捞管理等条件。
- 只按南北流向判断寒暖流。应比较源地和流经海区的相对水温。
- 认为修海堤就能消除风险。工程防护还需预警、疏散、生态缓冲和合理用地配合。
考点考证点整理
考点1 海洋运动类型判别
抓材料关键词:波峰波谷、风浪对应海浪;涨潮落潮、潮差对应潮汐;常年稳定流向、寒暖水体对应洋流。
考点2 海洋灾害成因与防御
先分清海啸和风暴潮,再写致灾因子、地形放大、高潮叠加、暴露度和防灾能力。
考点3 潮汐生产应用
用“潮时+潮差+活动需求+其他安全信息”组织答案,不孤立回答高潮或低潮。
考点4 洋流影响
- 渔场:扰动或上升带来营养盐。
- 航运:顺逆流改变速度与能耗,寒流可能携带冰山。
- 污染:局地稀释、扩大扩散范围。
考证点
- 普通海浪最常见动力是风。
- 潮汐主要由月球和太阳引潮力引起。
- 朔望前后潮差大,弦月前后潮差小。
- 暖流寒流按相对水温划分。
- 纽芬兰渔场的衰退说明自然资源利用必须控制在人口补充能力以内。
练习题
1. 基础选择
农历初一和十五前后潮差较大的主要原因是( )
A. 海水温度最高 B. 日月引潮力叠加 C. 风力最强 D. 洋流速度最快
2. 概念辨析
分别说明海啸与风暴潮的主要成因,并指出二者共同的沿海风险。
3. 过程分析
为什么海啸在深海可能不易被船舶察觉,而到达浅海岸边时波高会明显增大?
4. 生产决策
一艘吃水较深的货轮准备进入受潮汐影响明显的港口。除高潮时刻外,还应收集哪些信息?
5. 洋流应用
某渔场位于寒暖流交汇处。解释鱼类资源丰富的自然原因,并指出维持渔业可持续发展的措施。
6. 灾害评价
某低平海湾城市在台风登陆时恰逢天文大潮。分析风暴潮风险较高的原因,并提出防灾建议。
练习题答案
1. 基础选择
B。朔望前后太阳、月球和地球大致在一条直线上,太阳和月球引潮力相互叠加,潮差增大。
2. 概念辨析
海啸主要由海底地震、火山喷发、滑坡或沿岸崩塌造成水体突然扰动;风暴潮由台风、温带气旋等强天气系统的强风和低气压造成海面异常升高。二者都可能使巨大水体涌上海岸,导致淹没、冲击建筑、人员伤亡和生态破坏。
3. 过程分析
海啸在深海波长极长、传播速度快,波高可能较小,船舶不易察觉。进入浅海后,海底摩擦使传播速度降低、波长缩短,后续水体继续涌入,能量集中使波高迅速增大,最终冲击海岸。
4. 生产决策
还应收集航道实时水深和淤积情况、船舶吃水、潮流方向与流速、风速和波高、能见度、航标与引航信息、泊位和拖轮条件等。高潮增加水深,但强横流、大浪或低能见度仍可能使进港不安全。
5. 洋流应用
寒暖流交汇使海水扰动,深层营养盐容易上泛,浮游生物繁殖,为鱼类提供丰富饵料;不同水团交界也使鱼类集聚。可持续措施包括设定捕捞配额和禁渔期、保护产卵场、限制网具和幼鱼捕捞、加强资源监测、打击非法捕捞并开展国际协作。
6. 灾害评价
台风强风把海水推向岸边,低气压使海面抬升;天文大潮本已处于高水位,二者叠加并伴随大浪。海湾若外宽内窄会使海水堆积,海岸低平则淹没范围大,城市人口和资产密集又提高暴露度。应加强风暴潮预报和分区预警,加固或合理建设海堤与防潮闸,保护滨海湿地和防护林,限制高风险区开发,预先规划疏散路线和避难场所,并在高潮前转移人员和重要物资。