前已提及，海洋中存在着各种不同周期的波动，对短波而言，例如风浪、涌浪只考虑重力对它们的作用，故称为重力波，地转效应可以忽略不计。但当波浪周期很大时，地转效应则不可忽视。一般认为当波动周期接近半摆日

    6.5.1开尔文波

    这是一种长周期重力波，即它同时受重力和科氏力的作用。因此它既具有重力波的基本特性，又在科氏力的作用下产生其他一些特点。

    现讨论北半球的一列振幅为a的自由长波，当它通过一条无限长、具有侧向铅直边界，水深为h的水道时，在科氏力的作用下波动的情况。

    如图6—10所示，设水道的宽度为2b，x轴取在水道中央，y轴与水道垂直。波动以波速c沿x轴传播。求解波动方程(从略)，其解的形式为

    式中ζ为波面，显然它是x，y，t的函数，u，v为x与y方向上水质点

    式(6－32)给出了开尔文波的基本特性。可见它是一种以波速

    变化是同步的；由于水道的限制，故水质点在y方向上的速度分量v＝0。它具有重力波的基本特性。但在重力波中，波动振幅为常量，而开尔文波的振幅却是y的函数。在水道的左岸(面向波浪传播方向)，

    只在水道中央，即x轴上y=0处，其振幅为a。由上述可见水道左岸波动的振幅比右岸小。即波峰处，波面是右高左低，波谷处波面是左高右低(图6—11)。

    不难理解，造成上述现象的原因正是由于科氏力作用的结果。由于u与ζ的变化是同步的，即|ζ|最大时，|u|也最大。当波峰到达时，ζ最高，u在x方向上也最大，此时在科氏力的作用下，海水向右岸堆积，导致海面自左岸向右岸上倾；当波谷到达时，ζ最低，u在x的负方向上最大，在科氏力的作用下，海水自右岸向左岸堆积，导致海面从右岸向左岸上倾。所以当波动通过水道时，水道两岸的波动振幅不等，右岸大，而左岸小。这是开尔文波的基本特征。对南半球而言恰好相反。

    6.5.2罗斯贝波

    罗斯贝波，亦称行星波，它是一种远远小于惯性频率f的低频波。它的

    考虑β效应，求解波动方程得出的结论说明，它与前述波动具有一些基本不同的性质。

    在密度均匀的海洋中，罗斯贝波具有以下频散关系：

σ=-βkx/K2 (6-33)

    式中K为波数，反映波浪传播的方向，称为波数向量。它的三个分量分别为kx、ky、kz。由于我们讨论的波动只沿水平方向传播，故kz＝0。因此

    这样，沿波向及沿x、y方向的波速分量分别记为

    因为K＞kx，ky，所以，沿波向的波速c最小。将式(6－33)，代入式(6－35)，则得

    在我们取的坐标系中x向东，y向北，z向上，因此β值永远为正。K及其分量皆为实数，所以cx始终为负值，(cy为正或负则由ky决定)，说明罗斯贝波的传播方向始终偏向西方。

    其波速为0.16m/s。与相应的长重力波相比，小几个量级；其周期为14天，比相应的长重力波大好几个量级。

    当波长很大时，罗斯贝波的频散关系具有如下形式

    称为罗斯贝波形变半径。在中纬(45°)海域，水深h=500m的情况下，R=2.1×103km，若在10°的水域，则R=8×103km。

    罗斯贝波的传播机制，可用位涡守恒的原理来解释。若海底平坦，则有位涡守恒

    式中，ζ为相对涡度，f为行星涡度，二者之和为绝对涡度。显然当f增大时，ζ值为负，即产生顺时针旋转；反之，当f减小时，ζ值为正，产生逆时针旋转。用图6—12可以说明罗斯贝波传播的机制。

    在图6-12中，设在参考纬圈上海水的相对涡度ζ为零，经过扰动，向北运动的海水，由于f值增大，据式(6—39)，则ζ为负值，故产生顺时针的环流。同理，向南运动的海水，将产生逆时针方向的环流。且离开参考纬圈越远的海水涡度越大。可以设想，在实线上与D点相距无穷小的两点，所产生的环流将在D点相切，而偏北那点环流的南向分量要比偏南那点的向北分量大。因此在D点产生了一个净向南的分量。同理，在A点也产生一净向南的分量，在C，B两点产生净向北的分量。因此，下一时刻各点新位置的连线将如图中虚线所示，它表明罗斯贝波向西传播了。

    由于罗斯贝波的波长很大，相比之下它在铅直方向上的运动十分微弱，在实际海洋中，可以认为它只是一种水平流系，流向基本与波向垂直。

    海洋中还存在着许多长波运动形式，例如陆架波，它的特点是波动能量明显地集中在大陆架上沿海岸传播等等。本章不再作进一步介绍。