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文檔簡介

1、一、溫度 海水的溫度是海水分子運動的平均動能,是表示海水冷熱程度的物理量。一般表層海水水溫在 -3至33左右,深處水溫在04之間。二、鹽度(S) 鹽度是表示海水中溶解鹽類多少的物理量。分別有以下幾個不同表示法。 1、總鹽類:1kg海水中所有溶解物質(zhì)(不含氣體)的總克數(shù)。 2、鹽度:1kg海水中全部碳酸鹽轉(zhuǎn)化為氧化物、Br和I被等當(dāng)量的Cl置換、有機物氧化為無機物之后,所含固體物質(zhì)的總克數(shù)。 3、氯度(Cl):1kg海水中的溴和碘被氯置換后,所含氯離子的總克數(shù)。 因所有海水組分均穩(wěn)定,可以用氯度推算鹽度。 S=0.03+1.805Cl“Marcet原則”(海水組成恒定性規(guī)律) 盡管大洋海水的鹽度

2、是可變的,但其主要組份的含量比例卻幾乎是恒定的,不受生物和化學(xué)反應(yīng)的顯著影響,此即所謂“Marcet原則”,或稱海水組成恒定性規(guī)律。三、密度 單位體積海水的質(zhì)量。海水的密度隨溫度變化而變化。純淡水4時密度最大,但海水最大密度的溫度是變化的。 生產(chǎn)中使用比重d,鹽度和比重的關(guān)系為 S=(d-1)1305+(t-17.5)0.3 海水最大密度時的溫度 S05101520253035T42.931.860.77-0.31-1.4-2.47-3.52 由以色列和約旦共同擁有的死海,是世界上陸地最低的地方。它的湖面低于海平面400米以下。死海是世界上含鹽量最高的大水域,平均含鹽量高于海水的六倍,達200

3、。死海實際上是一個內(nèi)陸鹽湖,由約旦河補充水分。 全球海洋在整體上熱量的得失是基本平衡的,但某一特定的海區(qū)或某一特定時間段內(nèi)熱量的收支又是不平衡的。一、海洋的熱收入 1、太陽輻射:太陽通過電磁波的形式向地球不斷地輻射能量,稱為太陽輻射。 太陽常數(shù):地日距離為平均距離時,在赤道上,50km高的大氣頂層,陽光直射的強度為1.9卡/min.cm,稱為太陽常數(shù)。到達海面時,至少損失20%以上。 太陽自45億年前開始熱核反應(yīng),至今輻射強度約增加了30%,亮度增加了40%,直徑增加了6%。 太陽輻射的波長范圍在0.154微米。其中: 0.150.4微米為紫外線,占能量的7%, 0.40.76微米為可見光,占

4、能量的50%, 0.764微米為紅外線,占能量的43%。 太陽高度:太陽與觀測點的連線和海面的夾角。 2、散射:大氣分子和塵埃分散照射至海面的光能。在赤道上,直接輻射是200卡/d.cm,散射是165卡;兩極直接輻射約39卡,散射約36卡。 3、大氣逆輻射:大氣以4-80微米的長波形式向海面輻射能量。很少 4、海底地?zé)幔汉苌俣⒑Q蟮臒嶂С?1、反射:照射到海面的陽光以原波長反射回空中。 約占總支出的8%。 太陽高度約6時,反射和折射各占一半,40時,反射只有來光的3.5%。 海面反射率、折射率與太陽高度的關(guān)系 H051015202530405060708090反射率10058.535.519

5、.513.58.86.03.52.52.22.12.10折射率041.565.080.586.591.294.096.597.597.897.997.91002、海面長波輻射:海水吸熱后以長波形式(波長4微米)向上輻射能量。約占40%。3、蒸發(fā):海面通過蒸發(fā)使水分子變成水氣,減少海洋水量,在帶走一部分熱量的同時還吸收原海水的熱量,使海面溫度降低。蒸發(fā)散熱的速度取決于海面海氣的溫差和風(fēng)速,溫差大風(fēng)速快失熱也快,約占總失熱的50%。 1ml海水完全蒸發(fā)帶走的蒸發(fā)熱是586卡,海洋上每年平均蒸發(fā)量是1060毫米,蒸發(fā)失熱是十分驚人的。 緯度0海區(qū),總收入370卡/d.cm,總支出330卡。 緯度40

6、海區(qū),收入270卡,支出280卡。 緯度90海區(qū),收入75卡,支出157卡。 收入與支出不平衡部分靠海流補充??ǎ簩?g純水在1個大氣壓下升高1C所需熱量。1卡=4.18605焦耳一、中國近海的水溫變化 中國近海海區(qū)年度總的熱量平衡是支出大于收入,除南海基本平衡外,其他三個海區(qū)每年平均虧17萬焦耳/cm,虧損的熱量靠黑潮補充。黑潮是位于太平洋西岸的自南向北的巨大暖流,年輸水量達900萬億m,是長江流量的1000倍,來水溫差在3-7之間。1、冬季:表層水溫南北地區(qū)差很大,達30左右,渤海-11;黃海010;東海821;南海1828。2、夏季:南北海區(qū)溫差很小,小于5。渤海2425;黃海2426;

7、東海2728;南海2829。3、年均水溫:渤海11;黃海14;東海22;南海26。4、垂直分布:冬季上下層水溫接近,無溫度躍層,夏季上下溫差較大,達10以上。在1020m水深處出現(xiàn)溫躍層。 躍層:由于海水混合不充分,水溫等理化指標(biāo)在某一水深發(fā)生明顯變化,使得海水分為上下兩層,稱為躍層。如溫躍層、鹽躍層等。 渤海海區(qū)冬季10月-5月間,上下水溫接近,夏季6-8月,表層水25左右,10m以下1018之間。 秦皇島海區(qū)各月表層水溫1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月-1.4-0.82.79.015.420.725.026.622.716.08.30.9 鹽度的變化主要受降雨、陸地徑

8、流和蒸發(fā)量的影響。夏季水溫高、蒸發(fā)量大,但同時降雨量也大,河水流入多,鹽度變化劇烈。冬季鹽度穩(wěn)定。渤海海區(qū)鹽度在31.5以下,沿岸甚至低于26。黃海海區(qū)鹽度在3132.5之間。東海海區(qū)在3334之間,長江口夏季鹽度很低,只有410。南海在3233.5之間。一、溶解氧(DO) 1、溶解氧的概念:溶解于1L海水中的氧氣的毫克數(shù)或(在0、1個大氣壓下的)毫升數(shù),用mg/L或ml/L表示。海水的溶氧值一般在08.5ml/L之間,隨溫度、鹽度、生物因素等的變化而變化。 因為氧氣的比重為1.429mg/ml,所以多少ml/L=該值1.429mg/L. 2、溶氧飽和值:在一定溫度和鹽度下,海水中的氧氣和空氣

9、中的氧氣達到平衡時的溶氧值稱為溶氧飽和值。并非最大值。 實際溶氧小于飽和值時,溶入的速度將大于逸出的速度,溶氧會上升;反之,逸出將快于溶入,溶氧值會下降。3、溶氧的飽和度:實際溶氧值/該溫度鹽度下的飽和值100%。 不同T、S下的海水溶氧飽和值 mg/L ST010203035010.299.659.008.368.0410 8.027.577.096.636.4120 6.576.225.885.525.3530 5.575.274.954.654.50 水中(海水和淡水)溶解氧含量受到兩種作用的影響:一種是使DO下降的耗氧作用,包括好氧有機物降解的耗氧;生物呼吸耗氧。 另一種是使DO增加的

10、增氧作用,主要有空氣中氧的溶解,水生植物的光合作用等。這兩種作用的相互消長,使水中溶解氧含量呈現(xiàn)出時空變化。如果水中有機物含量較多,其耗氧速度超過氧的補給速度,則水中DO量將不斷減少,當(dāng)水體受到有機物的污染時,水中溶解氧量降低甚至可接近于零,這時有機物在缺氧條件下分解就出現(xiàn)腐敗發(fā)酵現(xiàn)象,使水質(zhì)嚴(yán)重惡化,以致使水生植物大量死亡,水面發(fā)黑,水體發(fā)臭,形成“死湖”、“死河”、“死?!?,進而變成沼澤,原有的生態(tài)平衡被破壞。1、概念:PH值是氫離子的活度,表示海水的酸堿度,由氫離子的濃度計算得出。2、實際值:海水的PH值一般在7.58.2之間,始終呈弱堿性。大洋海水在8.08.1之間,十分穩(wěn)定。3、影響

11、因素:藻類光合作用使CO2減少,碳酸根離子減少,PH值會升高。反之,海洋動物的呼吸會使PH值下降。 陸地徑流會使PH值下降。 光合作用反應(yīng)式 6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O24、海區(qū)差別:水平方向,近岸比外海PH值低。 垂直方向,表層海水PH值高于深層海水。5、季節(jié)差別:夏季PH值略高于冬季,年變化幅度小于0.5 海水藻類吸收溶解在海水中的無機鹽才能生存,廣義上所有藻類吸收的無機鹽均是營養(yǎng)鹽,狹義上是指海水中含量較低、制約藻類生長的硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽。1、硝酸鹽:主要是NaNO3和KNO3。在近岸海區(qū),由于河水的流入和植物光合作用,硝酸鹽含量很不穩(wěn)定。大洋海區(qū)相對穩(wěn)定

12、,表層由于浮游植物的吸收含量很少,水深1000m水層由于海洋生物尸體分解產(chǎn)生大量硝酸鹽而幾乎沒有吸收,形成最大值。約40毫摩爾/噸。 海水中的氮主要是分子氮,占95%?;蠎B(tài)有機氮和無機氮各占一半。無機氮又有銨鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽的形式。2、磷酸鹽:變化規(guī)律與硝酸鹽相似,也是在1000m深層形成最大值,約3毫摩爾/噸。3、硅酸鹽:硅藻大量消耗硅酸鹽,因為硅主要存在于動物的骨骼和細胞壁,分解慢,有時沉入海底后慢慢分解。故底層含量高,100200毫摩爾/噸。第一節(jié) 光與海洋生物的關(guān)系第二節(jié) 光在海水中的傳播第三節(jié) 海水的透明度和水色 一、光照的必要性 光照是海洋環(huán)境中最重要的生態(tài)因素之一,它直接影

13、響海洋中有機物質(zhì)的生產(chǎn)。也是所有海洋植物和海洋動物能夠生存的必要條件。太陽輻射是海水中熱量的主要來源,不僅對海洋生物生活有重要影響,對地球上的生命活動都具有直接或間接的重要作用。 補償點:海洋植物光合作用產(chǎn)氧量等于呼吸作用耗氧量時的光照強度。照度低于此值,植物不增重。它是植物生長的最低光照。飽和光強 在低光照條件下,光合作用速率與光強成正比關(guān)系。隨著光強的繼續(xù)增加,光合作用速率逐漸達到最大值,這種光強稱飽和光強,即光合作用速率不再隨光強增加而上升。如果光強繼續(xù)增加,光合作用會因光照過度而受到抑制,光合作用速率將下降。二、光照與海洋植物的垂直分布 生活在淺海的植物由沿岸淺海向下依次為綠藻、褐藻和

14、紅藻。 帶狀分布的原因:植物對光照強度適應(yīng)的結(jié)果;植物對水中光照性質(zhì)即顏色適應(yīng)的結(jié)果。 在沿岸,海面光照為1000w/m,30m水深處光照約為10w/m,是大多數(shù)浮游植物的感光極限。180m水深處光照約為10的7次方分之一w/m,是魚類的感光極限。在大洋,150m水深是浮游植物感光極限,1000m是底棲魚類的感光極限,僅有10的11次方分之一w/m。三、光照與海洋動物的垂直分布 光照條件的差異,可以改變浮游動物的分布水層。 浮游動物的垂直分布具有季節(jié)變化。 某些種類的海洋動物其 生活史的不同時期分布于不同水層。 海洋動物具有晝夜垂直移動現(xiàn)象。 “最適光強”:浮游動物停留在最適光強區(qū),當(dāng)光照超過

15、其最適光強時,動物表現(xiàn)為負的向光性;低于最適光強時,表現(xiàn)為正的向光性。 水蝸牛的身體已經(jīng)完全透明,殼已經(jīng)退化,腳進化成肌肉發(fā)達的鰭。由于沒有陽光,眼睛特別發(fā)達,突出在身體外,捕捉細微光線,觀察所有經(jīng)過的獵食對象。 水蝸牛 一只變色魷魚正在吞噬自己的同類,變色魷魚能隨環(huán)境變化而改變身體顏色,在深海1800米以下,一些生物眼中的海水是淡紅色的,因此它將自己變成紅色。被吞噬的魷魚低級一些,它不僅不會改變顏色,還進化成致命的白色。在深海,白色是最危險的顏色。變色魷魚四、不同的光質(zhì)對海洋生物的影響 不同光質(zhì)(波長)對植物的光合作用、色素形成、向光性、形態(tài)的形成影響不同。光合作用的光譜范圍只是可見光區(qū)。

16、可見光對動物生殖、體色、遷徙、生長、發(fā)育都有影響;不可見光對生物的影響也是多方面的。一、反射和折射 光線照射在海面上,一部分反射回空中,一部分折射入海水。入射角為i,折射角為r,則Sini=nSinr 式中n值隨海水溫度、 鹽度而變化,一般在 1.34左右。太陽高度 大于5,入射能即大 于反射能。 折射入海水的光線,一部分被水分子和懸浮物吸收(溫度升高),一部分向四周散射,使得原方向光照減弱,稱為衰減。 衰減系數(shù)k=吸收系數(shù)+散射系數(shù),k越大,衰減約迅速。K值大小與光的波長和海水清潔度有關(guān)。 K的倒數(shù)約等于透明度的數(shù)值。太陽輻射在海水中不同深度的光照強度:ID和I0分別表示在深度D處和海面的光

17、強;K稱衰減系數(shù);e為自然對數(shù)的底;D是深度。由本圖可見,波長0.50.6微米之間的藍綠光衰減系數(shù)最小,也就是透過率最大,稱為透明窗,尤其沿岸水更加明顯。 站在岸邊看海水的顏色稱為海色,清潔的海水一般都呈藍色,原因主要是散射光以藍綠光居多。 雷萊定律:水中懸浮物周長大于波長時,散射系數(shù)反比于波長的2次方;懸浮物周長小于波長時,散射系數(shù)反比于波長的4次方。 清潔的海水懸浮物很小,藍綠光散射極多,渾濁的沿岸水藍綠光散射相對減少。 水深水深cm波長波長0.00.11.01001000100000.3-0.623.723.723.722.917.21.40.6-0.936.035.935.312.91

18、.0-0.9-1.217.911.212.3-1.2-1.58.76.31.7-1.5-1.88.02.7-1.8-2.12.5-2.1-2.42.50.1-2.4-3.00.8-總和10085.973.035.818.21.4一、海水的透明度 相對透明度:直徑為30cm的白色圓盤在海水里的最大可見深度。單位是米,L=1/K,即透明度的值約為衰減系數(shù)K的倒數(shù)。 相對透明度受到天氣和觀測者視力的影響,有一定誤差。但仍然廣泛使用。這一指標(biāo)直觀地表達了海水的渾濁程度。 絕對透明度:在水下某一深度的光照強度與海面光照強度之比。 絕對透明度=水深為D處的照度/海面照度100% 觀測透明度觀測透明度 自制透明度盤自制透明度盤 水色的概念:透明度盤下沉至透明度一半深度時海水所呈現(xiàn)的顏色。用號碼表示。1號21號。號碼小稱為水色高,深藍色1號,號碼大稱為水色低,褐色21號。 水色計:由純藍色、黃色、褐色溶液配制成21種不同顏色的水溶液,密封在直徑8mm、長10cm的玻璃管內(nèi),平時遮光密閉保存在木盒里。測定時先測透明度,然后提起透明度盤至L的一半深度,垂直目視盤的顏色并與水色計對比。 無論何處海區(qū),一般都是沿岸海水上下混合劇烈,懸浮物較多,因而

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