海水密度

單位體積內海水的質量

海水的密度是指單位體積內海水的質量。海水密度一般在1.02~1.07之間,它取決於溫度、鹽度和壓力(或深度)。在低溫、高鹽和深水壓力大的情況下,海水密度大。而在高溫、低鹽的表層水域,海水密度就小。一般情況下,由赤道向兩極,溫度逐漸變低,密度則逐漸變大。到了兩極海域,由於水溫低,海水結冰,剩下的海水鹽分高,所以密度更大。

釋義


海水密度是單位體積海水所含有的質量。符號為ρ,單位為kg/m。它是海水溫度、鹽度和壓力的函數。
相對密度是指在給定的物理條件下海水的密度與在4℃和1個大氣壓下沒有溶進空氣的蒸餾水密度之比,又稱比重,符號為α。因為4℃蒸餾水的密度可取為1,所以密度與比重有相同的量值。
現場密度是根據現場溫度t、實用鹽度s和壓力p計算出的海水密度,用符號ρs,t,p。表示。在海表面取P=0時的現場密度,以符號ρs,t,p表示。若水溫t=0℃,則現場密度僅為鹽度的函數,以符號ρs,0,0表示。
條件密度是在大氣壓力下,在海表面取P=0時,為簡便密度計算和書寫而引入的參量,用符號δ0和δs表示,即
δ0(δs,0,0)=(ρs,0,0-1)×10
δt(δs,t,0)=(ts,t,0-1)×1)
條件現場密度是在海區某一深度上p件0時的密度,簡化為δt(δs,t,p)=(ts,t,p-1)×1)

海水比容


海水比容是單位質量海水所具有的體積,是海水密度的倒數,單位為立方米/千克(m/kg),它也是海水溫度、鹽度和壓力的函數。
現場比容是根據現場海水溫度t、實用鹽度S和壓力P計算出的海水比容,用符號αs,t,p表示。為簡便比容計算和書寫,同樣可引入條件現場比容Vs,t,p、P=0時的條件比容Vt(Vs,t,0)、p和t均為0時的條件比容V0(Vs,0,0),它們分別為:
Vs,t,p=(αs,t,p-0.9)××.
Vt(Vs,t,0)=(αs,t,0-0.9)×10
Vt(Vs,t,0)=(αs,t,0-0.9)×10
物理海洋學中經常使用比容偏差和熱比容偏差。比容偏差是海水現場比容αs,t,p與相同壓力下鹽度為35、溫度為0℃的海水比容α35,0,p之差,用符號占表示,即δ=αs,t,p-α35,0,p;熱比容偏差是海洋表面海水的比容偏差。用符號∆s,t表示,即∆s,t=αs,t,0-α35,0,0

密度分佈變化


在大洋上層,特別是表層,海水密度主要取決於海水的溫度和鹽度分佈情況。赤道區溫度最高,鹽度較低,因而表層海水密度最小,約為1.0230g/cm。由赤道向兩極,密度逐漸增大。在副熱帶海域,雖然鹽度最大,但因溫度下降不大,仍然很高,所以密度雖有增大,但沒有相應地出現極大值。海水最大密度出現在寒冷的極地海區,如在南極海區,密度可達1.0270g/cm以上。對於固定深度來講,海水密度只是溫度和鹽度的函數。因此,隨著深度的增加,密度的水平差異與溫度和鹽度的水平分佈相似,在不斷減小,至大洋底層則已相當均勻。
大洋中,平均而言,溫度變化對密度變化的影響要比鹽度的大。因此,密度隨深度的變化主要取決於溫度。海水溫度隨著深度的分佈是不均勻地遞降,因而海水的密度即隨深度的增加而不均勻地增大。約從1500m開始,密度垂直梯度變小;在深層,密度幾乎不隨深度而變化。在赤道至副熱帶的低中緯海域,與溫度的上均勻層相應的一層內,密度基本上是均勻的。向下,與大洋主溫躍層相對應,密度的鉛直梯度也很大,被稱為密度躍層。
凡是能影響海洋溫度、鹽度變化的因素都會影響海水密度的變化。大洋密度的日變化,由於影響因素的變化小,因此微不足道。在深層有密度躍層存在時,由於內波作用,可能引起一些波動,但無明顯規律可循。其年變化規律,由於受溫度、鹽度年變化的影響,其綜合作用也導致了密度年變化的複雜性。
中國近海表層海水密度的分佈和變化主要取決於溫度和鹽度。在中國海近岸地區,特別是河口地區,海水的鹽度變化大,因而那裡海水密度主要由鹽度決定;在距河口較遠的海區,海水密度主要由溫度決定。表層海水密度總的分佈特點是:冬季密度最大,夏季最小;春季為降密期,而秋季為增密期。由於海水密度是溫度和鹽度綜合作用的結果,因此其分佈不如溫度、鹽度那樣規則,但總的趨勢是沿岸密度小,海區中央密度大,河口地區密度最小。