在水平壓強梯度力的作用下，海水將在受力的方向上產(chǎn)生運動。與此同時科氏力便相應(yīng)起作用，不斷地改變海水流動的方向，直至水平壓強梯度力與科氏力大小相等方向相反取得平衡時，海水的流動便達到穩(wěn)定狀態(tài)。若不考慮海水的湍應(yīng)力和其它能夠影響海水流動的因素，則這種水平壓強梯度力與科氏力取得平衡時的定常流動，稱為地轉(zhuǎn)流。
概念闡述
在水平壓強梯度力的作用下，海水將在受力的方向上產(chǎn)生運動。與此同時科氏力便相應(yīng)起作用，不斷地改變海水流動的方向，直至水平壓強梯度力與科氏力大小相等方向相反取得平衡時，海水的流動便達到穩(wěn)定狀態(tài)。若不考慮海水的湍應(yīng)力和其它能夠影響海水流動的因素，則這種水平壓強梯度力與科氏力取得平衡時的定常流動，稱為地轉(zhuǎn)流。
實際上，要測定大范圍海域中各點的流速是困難的，但要測定此海域中各點的海水比容是辦得到的，而且由這些比容按動力計算法求得的地轉(zhuǎn)流，又與較深海洋的下層海水的流動近似，故可以用這種海流的動力計算，代替較深層海流的測定。
地轉(zhuǎn)方程
為討論簡便起見，設(shè)等壓面只沿直角坐標(biāo)系的x軸方向傾斜，它與等勢面的夾角為β，如圖5－4所示。此時海水運動方程簡化為
第二式即為靜力方程。由第一式直接可得
上述情況下，地轉(zhuǎn)流向沿y軸方向，且在等壓面與等勢面的交線上流動。在北半球垂直于壓強梯度力指向右方，當(dāng)觀測者順流而立時，右側(cè)等壓面高，左側(cè)低。即等壓面自左下方向右上方傾斜。在南半球則與之相反。
在整個海洋中由內(nèi)壓場與外壓場導(dǎo)致的地轉(zhuǎn)流卻具有其特定的分布形式。由內(nèi)壓場導(dǎo)致之地轉(zhuǎn)流，一般隨深度的增加流速逐步減小，直到等壓面與等勢面平行的深度上流速為零；其流向也不盡相同，有時稱其為密度流。由外壓場導(dǎo)致的地轉(zhuǎn)流，自表層至海底(除海底摩擦層外)，流速流向相同，有時稱其為傾斜流。然而在實際海洋中，地轉(zhuǎn)流往往是在總壓場作用下引起的。
相關(guān)因素
海洋中的密度變化是連續(xù)的，因此，由于海水密度分布不均勻產(chǎn)生斜壓場引起的地轉(zhuǎn)流場的變化也應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。但為了簡便起見，僅取兩層密度不同的海水加以討論。設(shè)上下層海水密度分別為與，且。在海水靜止時，其界面應(yīng)是水平的。然而當(dāng)上下層海水分別以流速與流動時，則界面一般不會再是水平的，而會發(fā)生傾斜，設(shè)其相對x軸的傾角為γ。另外設(shè)等壓面也只在x軸方向傾斜，上下兩層海水等壓面的傾角分別為與。海水只在y軸方向流動。
通過兩層海水界面時海水的壓力變化是連續(xù)的，界面上任意兩點之間的壓力差為dp，即有
由靜力方程和式 知
代入式 得
又
代入上式得
此式可應(yīng)用于密度連續(xù)變化的海洋中。
式(5—28)和(5—29)兩式給出了密度界面(在密度連續(xù)變化的海洋中為等密度面)的傾角與流場、壓力場之間的相互關(guān)系。可見只有在，即上下兩層海水的動量相等時，界面才是水平的，這在海洋中，特別是大洋上層一般難以滿足，因為等密度面通常是傾斜的。
不過在赤道例外，因為那里，所以。等密度面的傾角比等壓面的傾角大得多，一般為等壓面傾角的102～103倍。這就為利用密度場描述地轉(zhuǎn)流提供了方便條件。實際海洋中的地轉(zhuǎn)流流速，一般是上層大于下層，不難從式(5—29)中看出，設(shè)，即 ，則
因為，故上式永遠(yuǎn)為負(fù)值，即tgβ1與tgγ符號相反，說明等壓面與等密面相對x軸傾斜方向相反。反之，當(dāng)上層流速小于下層流速時，則等壓面與等密面的傾斜方向相同。但這在海洋中比較少見。
上述關(guān)系可用下述法則綜合：當(dāng)上層流速大于下層流速時，順流而立，則在北半球密度小的海水在右側(cè)，密度大的海水在左側(cè)，等壓面自左向右上傾斜。在南半球則相反。海水密度，特別在大洋上層，其水平分布主要由溫鹽決定，因此等密面的傾斜方向通常與等溫面和等鹽面的傾斜方向相同，從而與等壓面的傾斜方向相反。實際工作中常常可以根據(jù)等溫面(線)或等鹽面(線)的傾斜方向定性地推知地轉(zhuǎn)流的方向。
動力計算
由地轉(zhuǎn)流公式可知，只要知道等壓面相對等勢面的傾角，就可計算地轉(zhuǎn)流速。但是等壓面的傾角量級大小，至今難以直接測量。因此只有借助于海洋調(diào)查中的溫度、鹽度和深度(壓力)資料，根據(jù)海水狀態(tài)方程，首先計算海水的密度或比容，進而計算等壓面之間的位勢差，再進行地轉(zhuǎn)流的計算。
一、計算公式(海蘭—漢森公式)
設(shè)在垂直于地轉(zhuǎn)流向的鉛直斷面上取相距L的兩個測站與，如圖5－6所示。與分別為等勢面與等壓面，為等壓面的傾角，分別為等壓面上的流速，則
其中與分別為與等壓面之間在B0與A0站的鉛直幾何距離，根據(jù)關(guān)系式
它們可以用位勢差表示，則有
分別為與等壓面之間在與站的位勢差。其計算方法由式(5—11)給出。
必須指出，由式(5－30)計算的流速是等壓面相對等壓面的流速，并非相對靜止海底的絕對流速。同理可計算自海面至海底任何兩等壓面之間相對流速。
二、流速參考零面的選取
為求得各層相對海底的絕對流速，必須在海洋中選取一個流速為零的參考面。在大洋中這個面是可以找到的，具體方法讀者可參考有關(guān)專門文獻，不作進一步介紹。至于淺海中零面的選取，可近似地視海底為零面，然后對不同深度的海底進行訂正即可。
由于動力計算方法是計算不同傾斜角度的兩等壓面之間的相對流速，所以它只適應(yīng)于內(nèi)壓場引起的地轉(zhuǎn)流的計算，對外壓場導(dǎo)致的傾斜流，不能用此法進行計算。因為外壓場中自表至底各等壓面都是平行的，其傾角相同，因此各等壓面之間的相對流速都為零。
實際工作中，由于事先無法了解地轉(zhuǎn)流向，在布設(shè)調(diào)查斷面時難以與其垂直。因此，通常在調(diào)查海區(qū)中布設(shè)多個測站，然后根據(jù)調(diào)查資料計算每個測站相應(yīng)等壓面的位勢差，據(jù)此繪制位勢高度等值線(圖5—7)。高值中心，表示等壓面上凸，低值中心表示等壓面下凹。根據(jù)壓力場與流場的關(guān)系，不難理解這些等位勢高度線就是地轉(zhuǎn)流向線。在北半球，繞高值中心的流動方向為順時針，繞低值中心的流動方向為反時針。在南半球相反。而且等位勢高度線密集處流速大，稀疏處流速小。
參考資料 >