艾克曼层EkmanLayer

Posted 2022-11-07 风向

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海洋的最上面一层（还包括近地球表面的那层大气层），在这一层中的海水的大规模运动在理论上体现了摩擦力与科里奥利力之间的平衡。运动着的大气与海面之间的摩擦作用通过内摩擦或剪切力向上传入大气层中，向下传入到海水中。由于地球的自转而产生的科里奥利力，使得在北半球的运动物体产生向右的加速运动，而在南半球的运动物体产生向左的加速运动。

　　风和海面之间的摩擦力使得海水发生运动。科里奥利力的作用使得海水的运动偏离风的方向而向右流去（在北半球）。摩擦作用向下大致可达100米深，最初是由瑞典海洋学家艾克曼（VagnWalfridEkman）于1902年计算的。根据艾克曼的理论，海面处水流动的方向与风向成45°角（在北半球离开风向向右偏45°角，在南半球向左偏离风向成45°角）。45°角乃是理论值。观测表明，实际偏离的角度要小得多。随着深度的增加和流速的减小，水的流动方向越来越向右（或向左）偏离风的方向，这种运动情况就好象螺旋一样，被称为艾克曼螺旋。最后，在艾克曼层的底部，水流的方向和风向完全相反，但流速非常小。水的平均流向在北半球是偏离风向向右，在南半球则是偏离风向向左而去。

　　这个理论被F.A.阿克布隆（F.A.Akerblom）于1908年第一个用来解释空气的运动。大气层中的艾克曼层是从地面以上10米左右到自由大气的底部。自由大气是大气层中的一个层位，在这个层位中的风是不受地面摩擦的影响。在自由大气中的风被认为是地转风，也就是这种风是科里奥利力和气压梯度力二者的合力所形成的，不受摩擦的影响。

　　大气层中的艾克曼层的底部，风速非常小，这是因为在这一部位，风的方向是和等压线（气压相等的各点的联线）成一个角度并产生地面摩擦。在艾克曼层的顶部，由于等压线和地转风的风向相平行，故这一部位的摩擦力最小。随着高度的增加，风速渐渐增加，风向也逐渐变化，到自由大气的底部，就变成地转风了。