(完整版)海洋科學(xué)導(dǎo)論復(fù)習(xí)提綱

海洋科學(xué)導(dǎo)論復(fù)習(xí)提綱

第一章緒論海洋科學(xué)研究內(nèi)容:全球海洋總面積約3.6億平方公里，平均深度約3800米，最大深度11034米。全球海洋的容積約為13.7億立方公里，占地球總水量的97%以上。地球科學(xué)：以地球為研究對象的科學(xué)體系地球科學(xué)包括地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)、水文科學(xué)、固體地球物理學(xué)。其相關(guān)學(xué)科有環(huán)境科學(xué)和測繪科學(xué)。地理學(xué)：研究地球表面自然現(xiàn)象、人文現(xiàn)象以及他們之間的相互關(guān)系和區(qū)域分異的學(xué)科地質(zhì)學(xué)：關(guān)于地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部特征、各圈層間的相互作用和演變歷史的知識體系大氣科學(xué)：研究大氣的各種現(xiàn)象及人類活動對他的影響，這些現(xiàn)象的演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律為人類服務(wù)的一門綜合性學(xué)科水文科學(xué)：關(guān)于地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)、運動等變化規(guī)律和運用這些規(guī)律為人類服務(wù)的知識體系。海洋科學(xué)：研究地球上海洋的自然現(xiàn)象、性質(zhì)以及其變化規(guī)律，以及和開發(fā)與利用海洋有關(guān)的知識體系。海洋科學(xué)分為：物理海洋學(xué)、海洋化學(xué)、海洋生物、海洋地質(zhì)等四大學(xué)科。物理海洋學(xué)：以物理學(xué)的理論、技術(shù)和方法研究發(fā)生于海洋中的各種物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律的學(xué)科。海洋化學(xué)：研究海洋各部分的化學(xué)組成、物質(zhì)分布，化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)過程的學(xué)科。海洋生物學(xué)：研究海洋中一切生命現(xiàn)象和過程及其規(guī)律的學(xué)科海洋地質(zhì)學(xué)：研究海洋的形成和演變，海底地殼構(gòu)造和形態(tài)特征，海底沉積物的形成過程和有關(guān)海洋的起源及演化以及海洋地?zé)?、地磁場和重力場等。海洋科學(xué)的研究對象是地球表面的海洋，以及溶解或懸浮于海水中的物質(zhì)，生存于海洋中的生物、海洋底邊界、側(cè)邊界和上邊界。海洋科學(xué)特點：1、特殊性與復(fù)雜性；2、作為一個物理系統(tǒng)，海洋中的三態(tài)變化無時不刻不在進(jìn)行，是其他星球上未發(fā)現(xiàn)的。3、海洋作為一個自然系統(tǒng)，具有多層耦合的特點。研究特點：1、明顯依賴于直接觀測；2、信息論控制論系統(tǒng)論等方法在研究中越來越顯示其作用；3、學(xué)科分支細(xì)化與相互交叉滲透并重，而綜合與整體化研究的趨勢日益明顯。海洋學(xué)研究意義:1海洋與人類生存環(huán)境關(guān)系密切；2.海洋蘊藏著豐富的資源（礦產(chǎn)、化學(xué)、生物、動力）3.軍事、航運、港工、油氣開發(fā)；海洋學(xué)研究發(fā)展史1、早期研究（麥哲倫，庫克，鄭和、王充、哥倫布、列文虎克、牛頓、貝努力、拉瓦錫拉普拉斯）2?海洋科學(xué)研究開始（達(dá)爾文、1872?1876年，英國“挑戰(zhàn)者”號考察被認(rèn)為是現(xiàn)代海洋學(xué)研究的真正開始。1925?1927年，德國“流星”號在南大西洋的科學(xué)考察，第一次釆用電子回聲測深法）3?全面認(rèn)識和近期高速發(fā)展：（1957年,海洋研究科學(xué)委員會（SCOR）和1960年政府間海洋學(xué)委員會（IOC）的成立，促進(jìn)了海洋科學(xué)的迅速發(fā)展。）4?國際研究計劃及研究前景和規(guī)劃第二章地球系統(tǒng)與海底科學(xué)地球的形狀:赤道面向外膨脹、沿地軸向內(nèi)收縮；不規(guī)則橢球體。梨形地球圈層結(jié)構(gòu)1、地球外部圈層（1）按自然地理學(xué)觀點，地球外部分為五大圈層，從外到內(nèi)：a、大氣圈b、水圈——97%集中于海洋2%以固態(tài)水存在c、生物圈一一滲透在另三大圈層內(nèi)部d、巖石圈一一屬于地球內(nèi)部圈層部分e、人類圈（智能圈）（2）按環(huán)境學(xué)觀點第五圈層為土壤層（3）按大氣科學(xué)的觀點，第五層為冰雪圈，冰雪圈可包含在廣義水圈中2、地球內(nèi)部圈層地球內(nèi)部因地震波傳播方向與速度不同由外而內(nèi)分為同心圈層結(jié)構(gòu)：地殼、地幔、地核；地殼與地幔的分界面為莫霍面（M面）；地核與地幔的分界面為古登堡面（G面）；地幔又可分為上地幔與下地幔；地核又可分為液質(zhì)外核與固質(zhì)內(nèi)核。地殼與上地幔：大陸性地殼平均厚度33km,上層為“硅鋁層”，下層為“硅鎂層”；海洋性地殼平均厚度為6km,上層為沉積層，中層是以玄武巖為主、上部夾有固結(jié)沉積巖的混合層，下層為大洋層。其中，地殼與地幔頂部的剛性巖石叫做巖石圈；存在于上地幔60-250km深處，地震波傳經(jīng)此處時，橫波波速發(fā)生明顯衰減?？赡苁谴颂幬镔|(zhì)發(fā)生部分熔融，引起塑性形變和緩慢流動，此圈層稱為軟流層。內(nèi)圈層從外到內(nèi)：地殼、莫霍面（M）、地幔（上地幔、下地幔）、古登堡面（G）、地核（液質(zhì)外核、固質(zhì)內(nèi)核）海洋的劃分地表海陸分布：1、對庶分布:南極（為陸，北極為水；南半球海水連一體，北半球陸地連成一體；南半球水多，北半球陸多；三大洋似伸向大陸的三個大灣，成鼎狀分布。2、海陸分布不均衡:北半球，陸地占其總面積的67.5%，南半球占32.5%；北半球陸地和海洋比例為60.7%和39.3%，南半球海陸比例為80.9%和19.1%。海洋的劃分1、洋：遼闊連續(xù)巨大的咸水體；全球共4個，遠(yuǎn)離大陸；占海洋總面積的90.3%；水深＞2000m，平均3000m；底質(zhì)為紅粘土和軟泥；有獨立的潮汐與洋流系統(tǒng)；溫、鹽要素不受大陸影響；平均鹽度35，年變化小。2、海：陸地邊緣的咸水小水體；全球共54個，靠近陸地；占海洋總面積的9.7%；水深＜2000m；底質(zhì)：陸沉積；無獨立潮汐和洋流系統(tǒng)，潮波是大洋傳入；溫、鹽要素受大陸影響很大。3、海灣——外寬內(nèi)窄，洋或海伸進(jìn)大陸的一部分。海灣中常出現(xiàn)最大潮差，如杭州灣大潮，最大潮差可達(dá)8.9m。4、海峽——兩塊陸地之間形成的兩端連接海洋的狹窄水道。5、歷史上錯位的稱呼：波斯灣、墨西哥灣——海；阿拉伯?！?。海的分類1、陸間海：大陸之間的，面積深度較大。例如—地中海、加勒比海。2、內(nèi)海：伸入大陸內(nèi)部的海，面積較小，其水文特征受周圍大陸的強烈影響。世家海和波羅的海。3、邊緣海：位于大陸邊緣，以半島、島嶼或群島與大洋分隔。如東海、日本海。南大洋：三大洋在南極洲附近連成一片的水域稱為南大洋，又名南極水域。海洋學(xué)意義：它有自成體系的環(huán)流系統(tǒng)和獨特的水團(tuán)結(jié)構(gòu)，既是世界大洋地層水團(tuán)的主要形成區(qū)，又對大洋環(huán)流起著重要作用。2.3海底的地貌形態(tài)海岸帶：水位升高便被淹沒、水位降低便露出的狹長地帶即是海岸帶。海岸帶是陸地與海洋相互作用、相互交界的一個地帶（潮上帶，潮間帶，潮下帶）。海岸線：陸地與海面的交線。近期大潮平均高潮面與陸岸的交線。海岸動力學(xué)：下界淺海波浪對海底開始起作用的地方，上界最高潮位激浪還能作用到的上限。潮間帶：高潮時的海岸線與低潮時的海岸線之間的帶狀區(qū)域。一、穩(wěn)定型大陸邊緣：由大陸架、大陸坡和大陸隆三部分組成。大陸架：大陸周圍被海水淹沒的淺水地帶，是大陸向海洋底的自然延伸。其范圍是從低潮線起以極其平緩的坡度延伸到坡度突然變大的地方為止。大陸坡：大陸坡是一個分開大陸和大洋的全球性巨大斜坡，其上限是大陸架外緣（陸架坡折），下限水深變化較大。大陸?。捍箨懧∈亲源箨懫缕侣淳従弮A向洋底的扇形地，位于水深（2000?5000m）處。大洋盆地：又稱大洋床，是海洋的重要部分，地形廣闊而平坦，占海洋面積的72％以上。二、活動型大陸邊緣：是全球最強烈的構(gòu)造活動帶，最大特征是具有強烈而頻繁的地震和火山。（1）島弧亞型大陸邊緣島弧亞型大陸邊緣主要分布在西太平洋，其組成單元除大陸架和大陸坡外一般缺失大陸隆，以發(fā)育海溝－島?。吘壓Ｅ璧貫樽畲筇攸c。這類大陸邊緣的島嶼在平面分布上多呈弧形凸向洋側(cè)，故稱島弧，大都與海溝相伴存在。（2）安第斯亞型大陸邊緣安第斯亞型大陸邊緣分布在太平洋東側(cè)的中美－南美洲陸緣，高大陡峭的安第斯山脈直落深邃的秘魯一智利海溝，大陸架和大陸坡都較狹窄，大陸隆被深海溝所取代，形成全球高差15km以上）最懸殊的地帶。大洋底:位于大陸邊緣之間的大洋底是大洋的主體，由大洋中脊和大洋盆地兩大單元構(gòu)成。大洋中脊：又稱中央海嶺，是指貫穿世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脈系列。大洋盆地：是指大洋中脊坡麓與大陸邊緣之間的廣闊洋底，約占世界海洋面積的1/2。（2）海底高原：海底高原又叫海臺，是大洋盆地中近似等軸狀的隆起區(qū)，其邊坡較緩、相對高差不大，頂面寬廣且呈波狀起伏。（3）海山：大于1000m者稱為海山（4）深海平原：大洋盆地底部相對平坦的區(qū)域是深海平原海底構(gòu)造與大地構(gòu)造學(xué)說大陸漂移：他認(rèn)為，地球上所有大陸在中生代以前曾結(jié)合成統(tǒng)一的聯(lián)合古陸（或稱泛大陸），其周圍是圍繞泛大陸的全球統(tǒng)一海洋——泛大洋。中生代以后，聯(lián)合古陸解體、分裂，其碎塊——即現(xiàn)代的各大陸塊逐漸漂移到今日所處的位置。由于各大陸分離、漂移，逐漸形成了大西洋和印度洋，泛大洋（古太平洋）收縮而成為現(xiàn)今的太平洋。海底擴張：大洋中脊軸部裂谷帶是地幔物質(zhì)涌升的出口，涌出的地幔物質(zhì)冷凝形成新洋底，新洋底同時推動先期形成的較老洋底逐漸向兩側(cè)擴展推移，這就是海底擴張。海底擴展移動的速度大約為每年幾厘米。板塊構(gòu)造二、邊緣海盆地的形成與構(gòu)造演化邊緣海盆地是指溝－弧體系陸側(cè)具有洋殼結(jié)構(gòu)的深水盆地，因其位于島弧后方，又稱弧后盆地，（1）殘留型（2）大西洋型（3）陸緣張裂型（4）島弧張裂型海洋沉積2.5.1濱海沉積一、海灘沉積作用波浪控制，沉積特點：海灘沉積物的粒度變化較大，可從粉砂到巨礫，而以砂、礫為主。沉積結(jié)構(gòu)的橫向和縱向變化與波能強弱有關(guān)。在橫向上粗顆粒多分布于破波帶，由此向岸、向海均變細(xì)。在縱向上顆粒沿海岸線遞變，波能強處顆粒粗，如岬角處往往發(fā)育礫石灘；波能弱處顆粒細(xì)，如岬角間的海灣則發(fā)育沙灘。（典型的海灘剖面分為后濱（平均高潮線至特大高潮線）、前濱（平均高、低潮線之間）、內(nèi)濱（平均低潮線至破波帶）和濱面（破波帶與內(nèi)陸架之間）四帶二、潮坪沉積潮汐動力控制，沉積特點：平行等深線的帶狀形式被反復(fù)搬運、沉積。（1）高潮坪是以懸浮載荷為主的搬運沉積帶，主要是由粉砂和粘土等細(xì)粒物質(zhì)組成的泥質(zhì)沉積；（2）中潮坪則是床沙及懸浮載荷共存的過渡搬運沉積帶，主要是砂質(zhì)和泥質(zhì)混合過渡沉積物。（3）低潮坪是以床沙載荷為主的搬運沉積帶，堆積成具有多種交錯層理的潮坪砂體；三、沙壩—瀉湖沉積體系定義：泛指近海與海岸線延伸方向平行分布的一系列沙壩和沙島。被沙壩從毗鄰海域隔離出來，仍與海洋溝通或有溝通的淺水域稱為瀉湖控制因素：瀉湖一般為低能環(huán)境，波浪、潮流的作用都不強，僅潮流通道口附近的潮流較強。沉積特點：瀉湖沉積的組成有碎屑物質(zhì)和化學(xué)沉淀物，以碎屑為主，主要來自障壁、外濱，部分來自陸地。熱帶海岸瀉湖可能全由碳酸鹽質(zhì)的生物碎屑組成，高鹽瀉湖中可形成石膏、巖鹽等化學(xué)沉淀物。四、河口灣沉積定義：河口灣是與開闊海洋自由溝通的半封閉沿岸水體，與河流相接并被徑流所淡化，上限為潮流界或沉積物進(jìn)行雙向搬運的上界。河流作用區(qū)：搬運、擴散碎屑物質(zhì)的主要營力為徑流，潮流作用很弱。其沉積物以邊灘相為主，由交錯層狀砂和粘土透鏡體組成；另外還有河道沉積（砂、粘土互層并含礫石）以及沼澤沉積（富含有機質(zhì)的粘土及粉砂）。河口環(huán)流作用區(qū)：徑流量與潮流量之比為0?05?1?0,細(xì)粒物質(zhì)的擴散依賴于河口環(huán)流。該作用區(qū)的沉積相以潮道相為主，由紋層狀粉砂、粘土組成，夾砂質(zhì)透鏡體，向海方向生物擾動程度增大；另外還有由砂組成、偶含泥礫、具波痕構(gòu)造的沙灘相,由紋層狀泥和砂組成、具生物擾動構(gòu)造的潮坪相以及由富含植物碎屑的粘土組成的沼澤相。海洋作用區(qū)：其營力有河口環(huán)流、潮汐、波浪和沿岸流,入口處的潮汐和波浪作用最強,而攜帶懸移質(zhì)的河口灣則由較深的潮道中注入外海。潮道中的沉積物為粗砂,淺灘沉積物為中細(xì)砂,兩者都具有小型交錯層。五、三角洲沉積作用定義：三角洲是河流攜帶的泥砂等物質(zhì)在濱海（湖）地帶形成的堆積體,由陸上和水下兩部分構(gòu)成,河口水流：決定三角洲發(fā)育和沉積物分布的主導(dǎo)因素是河口水流。近河口區(qū)的沉積物是砂、粉砂和粘土的混合物,以砂為主；遠(yuǎn)離河口的地帶主要是粘土落淤,砂和粉砂含量甚少。影響三角洲發(fā)育和沉積物分布的自然因素還有徑流量和輸砂量、潮汐和潮流、波浪等。2?5?2大陸架沉積（1）殘留沉積：殘留沉積以砂為主,大都分布在外陸架,現(xiàn)代沉積速率低的內(nèi)陸架上也有分布。（2）現(xiàn)代沉積：現(xiàn)代沉積物大都分布于內(nèi)陸架,向海變薄,外陸架很少分布。（3）準(zhǔn)殘留沉積（變余沉積）：2?5?3大陸坡－陸隆沉積：連續(xù)過程包括水柱中的沉降作用、渾水羽狀流和底層流作用。不連續(xù)過程則包括濁流、碎屑流、滑動等方式。2?5?4大洋沉積：（1）遠(yuǎn)洋粘土,主要分布在太平洋,它覆蓋了洋底總面積的49?1%。大西洋和印度洋分布局限。（2）鈣質(zhì)生物沉積,主要集中在南北緯60°之間。（3）硅質(zhì)生物沉積,太平洋赤道帶、環(huán)北極的不連續(xù)帶和環(huán)南極的連續(xù)帶一：濱海砂礦,可分為三大類：非金屬砂礦,重金屬砂礦,寶石及稀有金屬砂礦（鈦礦）二：石油和天然氣（中海油）三：磷鈣石和海綠石,儲量為千億砘。1：磷鈣石,又稱磷鈣土,是一種富含磷的海洋自生磷酸鹽礦物,這是制造磷肥,生產(chǎn)純磷和磷酸的

重要原料。分布：大陸邊緣磷鈣石（主要開采），大洋磷鈣石。形態(tài)：磷鈣石結(jié)核（最為重要），磷鈣石砂，磷鈣石泥。2：海綠石（硅酸鹽，鐵，鉀，鋁等），分布于30米到3000米，分布在大陸邊緣和大洋，制造磷肥，主產(chǎn)純磷和磷酸的重要原料四：錳結(jié)核和富鈷結(jié)核：1錳結(jié)核（鐵錳的氧化物和氫氧化物組成，一些微量元素），儲量為15~30x10iit，存在于深海3000米左右，難開采，主要分布于太平洋，其次印度洋和大西洋（量少）。2：富鈷結(jié)殼（錳，鈷等沉積物），化合物鈷是戰(zhàn)略物資，備受世界各國的重視。分布于水深不足2000米的半深水區(qū)，形態(tài)：殼狀沉積物，不規(guī)則，含鈷（Co）2%。五：海底熱液硫化物，130多處海底熱液活動區(qū)。分為兩種類型：層狀重金屬泥和塊狀多金屬硫化物，前者以紅海最典型，稱為“紅海區(qū)”，后者主要產(chǎn)生于洋中脊的裂谷帶，稱“洋中脊型”。六：天然氣水合物，“海冰”冰晶狀固體化合物，成份為甲烷（96.5%）水（3.5%）；條件為低溫高壓。若充分分解，1m3的天然氣水合物可釋放150m3的甲烷氣，是世界天然氣探明儲量的10多多倍。第三章海水的物理特性和世界大洋的層化結(jié)構(gòu)3.1海水的主要熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)水的反常密度變化：水分子的締合的原因。水分子締合成分子晶體，其晶格排列松散，體積增大，故密度減小。t<4°C時有利于分子的締合。0C水結(jié)冰時，水分子全部締合成一個巨大的分子晶體，體積增大，密度減小，所以冰總是浮在水面上。0C—4C升溫過程中，較大的締合分子離解為較小的締合分子，體積收縮，密度增大。鹽度：1千克海水中所含溶解物質(zhì)的總克數(shù)氯度：一千克海水中，將溴和碘以氯代替后所含氯的總克數(shù)稱為氯度。標(biāo)準(zhǔn)海水：用AgNo3的濃度，為此需要配制一種標(biāo)準(zhǔn)溶液，來校準(zhǔn)硝酸銀的濃度，為此配制一種準(zhǔn)確知道其氯度值的“標(biāo)準(zhǔn)海水”，作為國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)硝酸銀溶液的濃度。鹽度公式：1978年實用鹽標(biāo)S=LaiK15工ai=35?02WSW42公式建立采用稀釋和濃縮得到35%o標(biāo)準(zhǔn)海水。用電導(dǎo)方法，但不依賴海水的氯度，而且可以精確測定的KCl溶液，作為電導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。K=C（s，5，）=C（35,15,0）現(xiàn)場CTD測出R、T、P要經(jīng)過修正才能得到含鹽度15—C（kcl,15,0）—C（32.4365,15,0）pc(s,T,p)C(S,T,p)衣C(S,T,0)衣C(35,T,0)R=■**■R-R-rC(35,15,0)C(S,T,0)C(35,T,0)C(35,15,0)ptt考慮溫度影響時:S=EaiRi/2+ASK15C(32.4365,15K15C(32.4365,15D)T-1551+k(T~~-15)bR丿；iTi■0現(xiàn)場測得電導(dǎo)比R,經(jīng)過處理得到海水鹽度：R=Rp?RT?rTRp是壓力對電導(dǎo)比影響，Rp=f（p,T,R）rT為標(biāo)準(zhǔn)海水的溫度系數(shù)，rT=f（T）在求出Rp、rT和已知R的情況下可求得RT,（R,Rp,rT-RT^^S^S^SA）海水的主要熱學(xué)性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)熱容：海水溫度升高lkdc）時吸收的熱量。比熱容：單位質(zhì)量海水的熱容熱膨脹系數(shù):當(dāng)海水溫度高于最大密度溫度時，若再吸收熱量，除增加其內(nèi)能使溫度升高，還會發(fā)生體積膨脹，其相對變化率稱為海水的熱膨脹系數(shù)。壓縮性:單位體積的海水，當(dāng)壓力增加IPa時，其體積的負(fù)增量稱為壓縮系數(shù)。海水的壓縮性導(dǎo)致其微團(tuán)在鉛直位移時，深度變化?壓力變化一V變化。絕熱下沉?xí)r，P增大?V縮小，外力對海水微團(tuán)作功f內(nèi)能增加T升高；反之，絕熱上升時，V膨脹?消耗內(nèi)能~T降低。上述過程中海水微團(tuán)內(nèi)的溫度變化稱為絕熱變化，海水絕熱變化隨壓力的變化率稱為絕熱溫度梯度，以G表示位溫：某深度（壓力為P）的海水微團(tuán)，絕熱上升到海面（壓力為大氣壓P0）時所具有的溫度稱為該深度海水的位溫，記為Q。海水微團(tuán)此時的相應(yīng)密度稱為位密，記為rQ比蒸發(fā)潛能熱：使單位質(zhì)量海水化為同濕度的蒸汽所需的熱量。L=（2502.9-2.7201）x10J/kg（3-9）適用于（0~30°C）飽和蒸汽壓：指水分子由水面逃出和同時回到水中的過程達(dá)到動態(tài)平衡時，水面上水汽所具有的壓力。蒸發(fā)現(xiàn)象的實質(zhì)是水分子由水面逃逸而出的過程。熱傳導(dǎo)：相鄰海水溫度不同時，由于海水分子或海水塊狀的交換，會使熱量由高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移。熱流率：單位時間內(nèi)通過某一截面的熱量。方式：分子/渦動（湍流）基本方式：流（黑潮）——＞北赤道（高溫水），風(fēng)引起渦動由分子的隨機運動引起的熱傳導(dǎo)，稱為分子熱傳導(dǎo)。主要與海水的性質(zhì)有關(guān)。由海水塊體的隨機運動所引起，則稱為渦動熱傳導(dǎo)或湍流熱傳導(dǎo)。主要和海水的運動狀況有關(guān)。6）沸點升高、冰點降低：海水的沸點和冰點與鹽度有關(guān)，即隨著鹽度的增大，沸點升高而冰點下降。冰點溫度隨鹽度s的增加而降低。相鄰兩層海水作相對運動時，由于水分子的不規(guī)則運動或海水塊體的隨機運動（湍流），在兩層海水間便有動量傳遞，從而產(chǎn)生切應(yīng)力。摩擦（切）應(yīng)力的大小與兩海水間的速度梯度成比例。界面上單位面積的應(yīng)力為t=m*du/dn，式中n為海水界面法線方向，u為流速，m稱為動力（學(xué)）粘滯系數(shù)（粘度），單位記Pa?s；m/r稱為運動（學(xué)）粘滯系數(shù)，單位記m2?s-l。m隨鹽度增大略有增大，但隨溫度升高卻迅速減小。單純由分子運動引起的m的量級很小。在討論大尺度湍流狀態(tài)下的海水運動時，其粘滯性可以忽略不計。但在描述海面、海底邊界層的物理過程，以及研究很小尺度空間的動量轉(zhuǎn)換時，分子粘滯應(yīng)力起著重要作用。分子粘滯系數(shù)只取決于海水性質(zhì)，而渦動粘滯系數(shù)則與海水運動狀態(tài)有關(guān)若在海水與淡水之間放置一個半滲透膜，水分子可以透過，但鹽分子不能透過，則淡水側(cè)的水慢慢滲向海水側(cè)，使之壓力增大，直至達(dá)到平衡狀態(tài)，此時膜兩邊的壓力差稱為滲透壓。滲透壓隨海水鹽度增高而增大；低鹽時隨溫度變化不大，高鹽時隨溫度升高而增幅較.海水與淡水之間的滲透壓，依理論計算可達(dá)水位差約250m的壓力。在液體自由表面上，由于分子之間的吸引力所形成的合力，使自由表面趨向最小，這就是表面張力。海水的表面張力隨溫度增高而減小，隨鹽度增大而增大。海水中雜質(zhì)增多也會使表面張力減小。表面張力對水面毛細(xì)波的形成起著重要作用。海水的密度與海水狀態(tài)方程海水密度P：單位體積海水的質(zhì)量（g/cm3）比容a：單位質(zhì)量海水的體積（cm3/g）海水的密度和比容都是溫、鹽、壓力的函數(shù)，用PS，T，P和aS,T，P表示現(xiàn)場密度：在現(xiàn)場溫度和壓力下的海水密度，稱為“現(xiàn)場密度”，PS?T?P或6S.T.P條件密度：大氣壓力下的海水密度稱為“條件密度”6t（大氣壓力為0）海水比容：VS?T.P=（aS.T.P-0.9）X1000現(xiàn)場比容：在現(xiàn)場溫度、鹽度、壓力下的海水比容，稱為：“現(xiàn)場比容”。條件比容：大氣壓力下時的海水比容，稱為“條件比容”Vt。Vt=VS?T.0Vt=（aS?T?0-0?9）X103海水狀態(tài)方程“一個大氣壓國際海水狀態(tài)方程（EOS80）”：在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（海面為0）下，海水密度r（S,T,0）與實用鹽度S和溫度T（°C）的關(guān)系為r（S,T,0）=rw+AS+BS3/2+CS2上式中A=8.24493X10-1-4?0899X10-3T+7.6438X10-5T2-8.2467X10-7T3+5.3875X10-9T4B=-5?72466X10-3+1.0227X10-4T-1.6546X10-6T2C=4?8314X10-4純水項rw=999?842594+6?793952X10-2T-9?095290X10-3T2+1?001685X10-4T3-1?120083X10-6T4+6?536332X10-9T5適用范圍：T=-2~40C,S=0~42。海水狀態(tài)方程的應(yīng)用：可直接應(yīng)用于計算海水密度，此外，還可計算海水熱膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)、聲速、絕熱梯度、位溫、比容偏差以及比熱容隨壓力的變化等。海冰：由海水凍結(jié)而成的冰稱為海冰。海冰的鹽度：海冰的鹽度是指海冰融化后所得海水的鹽度。二、海冰的形成1、形成條件：海水溫度降至冰點；相對冰點稍有過冷現(xiàn)象；有凝結(jié)核存在。2、形成過程原理：tPmax隨鹽度的增大而降低的速度比tf快.當(dāng)SV24.695時，結(jié)冰情況與淡水相同；當(dāng)s〉24.695時，海水冰點高于最大密度溫度，海面溫度降低到冰點，但海水仍在增密過程，使海水呈對流混合狀態(tài)而無法結(jié)冰。只有當(dāng)對流混合層的溫度同時到達(dá)冰點，海水才會在整個對流混合層同時結(jié)冰。三、海冰的分類1、按結(jié)冰過程的發(fā)展階段：初生冰；尼羅冰；餅狀冰；初期冰；一年冰；老年冰2、按海水的運動狀態(tài)固定冰：與海岸、島嶼或海底凍結(jié)在一起的冰流冰：自由浮在水面上，能隨風(fēng)、流漂移的冰冰山：由大陸冰川或冰架斷裂后滑入海洋且高出海面5m以上的巨大冰體四、海冰的分布北冰洋：3-4月，最大，約占北半球面積的5%；8-9月，最小，約占最大覆冰面的3/4；多年冰厚度3-4m流冰：繞洋盆邊緣運動，冰界線58°N；冰山：發(fā)源地一一格陵蘭；平均冰界線40°N南極大陸：世界最大的天然冰庫；終年被冰覆該冰界線：南太平洋50-55°S；印度洋45-55°S；南大西洋43-55°S五、海冰的鹽度1、定義：海冰融化后海水的鹽度，一般為3-72、“鹽泡”和“氣泡”：結(jié)冰時來不及流走的鹽分以鹵汁的形式被包圍在冰晶之間的空隙里形成“鹽泡”；結(jié)冰時來不及逸出的氣體被包圍在冰晶之間的空隙里形成“氣泡”。3、影響鹽度因素（鹵汁）：凍結(jié)前海水的鹽度；凍結(jié)前海水鹽度越高海冰的鹽度也越高；凍結(jié)的速度（凍結(jié)越快，鹵汁越多，鹽度越高）；下層冰層比上層慢，鹽度隨深度的加大而降低；冰齡（冰齡越大，鹽度越?。┝?、海冰的密度?純水冰0C917kg/m3?海冰密度低于純水冰（含有氣泡）.新冰914-915kg/m3?冰齡越長，密度越?。u汁滲出）七、海冰的熱性質(zhì)和其他物理性質(zhì)1、比熱容比純水冰大；S/,/；T\,\2、融解潛熱比純水冰大3、熱傳導(dǎo)系數(shù)比純水冰小；Z/,/；表層為純水冰的1/3,1m以下和純水冰近似4、熱膨脹系數(shù)（即密度隨溫鹽的變化）5、抗壓強度純水冰的3/4（有空隙）6、對太陽輻射的反射率：遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于海水1、輻射定律：斯蒂芬—波爾茲曼定律：任何溫度高于絕對零度的物體都能以輻射的形式向外釋放能量,它與絕對溫度Tk的4次方成正比。維恩定律：輻射能量的最大波長與輻射體表面的絕對溫度成反比?？傒椛淠?直達(dá)輻射+散射輻射2、影響因素）：A、太陽高度B、大氣透明度C、天空中的云量、云狀3、總輻射能分布：1）緯度（latitude）：A、隨緯度升高而減小B、除赤道地區(qū)外，夏半年均高于冬半年且差值隨緯度升高而增大。C、經(jīng)向梯度夏半年小于冬半年。2）進(jìn)入海水中的輻射能：主要被表層海水吸收，隨深度增加指數(shù)衰減。海面有效回輻射1、定義：海面向大氣的長波輻射與大氣向海洋的長波輻射之差。2、影響因素：A、海面水溫B、空氣中的濕度C、云量、云狀3、分布（distribution）:表面水溫和海洋上層的相對濕度的日變化和年度變化相對較小，則Qb隨緯度及季節(jié)變化小。水溫的變化（一）日變化：很小，變幅不超過0.3°C。日較差：最高溫與最低溫之差。影響因素：主要因子是太陽輻射、內(nèi)波等。表層：相比之下，晴天比多云大；無風(fēng)比有風(fēng)大；低緯比高緯大；夏季比冬季大；近岸比外海大。主要受云、風(fēng)、潮流影響。深層：表層水溫的日變化，通過海水內(nèi)部的熱交換向深層傳播。變幅隨深度增加而減小，位相則落后。（二）年變化：表層受制太陽輻射年變化。最高溫與最低溫差為年較差，赤道和極地海域年變幅小于1°C,最大值出現(xiàn)副熱帶海域8-9°C，寒暖流交匯處可達(dá)14、15°C。北半球變幅大。近海大于大洋。表層以下水溫的年變化，主要靠混合和海流等因子施加影響。（三）非規(guī)則變化：西班牙圣嬰ELNino現(xiàn)象。海洋溫度的分布與變化混合層下界特別是夏季，因表層增溫，可形成很強躍層，稱季節(jié)性躍層。冬季，因表層降溫，對流過程發(fā)展，混合層向下擴展，導(dǎo)致季節(jié)性躍層消失。極鋒向極一側(cè)不存在永久性躍層。冬季甚至在上層出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，其深度可達(dá)100m，夏季表層增溫后，由于混合作用，在逆溫層的頂部形成一厚度不大的均勻?qū)印Ｒ虼耍谄湎陆缗c逆溫層的下界之間形成所謂“冷中間水”，它實際是冬季冷水繼續(xù)存留的結(jié)果。當(dāng)然，在個別海區(qū)它也可由平流造成分布特點：①等溫線基本沿緯度分布，幾乎與緯度平行，這與太陽輻射的分布規(guī)律極為相似。溫度自赤道向兩極不規(guī)則地下降海流影響局部溫度分布，經(jīng)向流使等溫線改為經(jīng)向。在寒暖流交匯處或二個物質(zhì)不同的水團(tuán)交匯處，等溫線密集。表面溫度夏季普遍高于冬季，并且冬季經(jīng)向溫度梯度遠(yuǎn)比夏季大，這與太陽高度和日照有關(guān)。在沿海近岸受地形影響大，等溫線與等深線平行，夏季近岸高，遠(yuǎn)岸低，冬季相反。海洋中最冷的水在南極地帶的威德爾海，表面水最高溫帶大約位于北緯5°~10°。溫度的垂直分布：一般而言，溫度自海面向海底隨深度的增加呈不均勻遞減二、鹽度的分布變化大洋表面的鹽度分布大洋表面鹽度徑向分布從赤道向兩極呈馬鞍形寒暖流交匯處，等鹽線密集，水平梯度大，有的地方可達(dá)0?5%。/海里，主要是由于兩種水系含鹽量不同造成的。大洋邊緣鹽度?。ń邓看螅４笪餮蟊砻纣}度高于太平洋和印度洋（主要與水交換有關(guān)）。大洋鹽度的垂直分布赤道，表面低，向下增大，至100—200m層鹽度達(dá)最大值，以后逐漸減小，至中層800—1500m層鹽度達(dá)最小值，以后又緩慢上升，至2000—3000m鹽度均勻。亞熱帶，表層最大，且向下急劇減小，出現(xiàn)鹽度最低值后又緩慢上升。亞寒帶，表層最小，隨深度增加而增加1500—2000m以下不變化。極地，表層小，300—500m以下均勻。三．密度分布海水密度是溫度、鹽度和壓力的函數(shù)。大洋上層特別是表層，取決于水溫和鹽度。赤道區(qū)溫度最高，鹽度也較低，故表層海水密度最小，密度超量g約23kg.m-3,由此向兩極方向，密度逐漸增大。副熱帶海域，雖然鹽度最大，但因水溫仍很高，故密度雖有增大，但未出現(xiàn)極大值，密度超量g約26kg?m-3。隨著緯度增高，鹽度劇降，但因水溫降低引起的增密效應(yīng)比降鹽減密效應(yīng)更大，故密度繼續(xù)增大。最大密度出現(xiàn)在寒冷的極地海區(qū)，如格陵蘭海的密度超量g>28kg?m-3，南極威德爾海>27?9kg?m-3。隨著深度增加，密度的水平差異如溫度和鹽度一樣，不斷減小，至大洋底層則已相當(dāng)均勻。3?4?2一海洋水團(tuán)定義：源地和形成機制相近，具有相對均勻的物理、化學(xué)和生物特征及大體一致的變化趨勢，而與周圍海水存在明顯差異的宏大水體。溫鹽圖解：1916年由B?海蘭-漢森首創(chuàng)，具體方法系指以溫度為縱坐標(biāo)，以鹽度為橫坐標(biāo)，將測站上不同層次的實測溫鹽值對應(yīng)地點在溫鹽坐標(biāo)系中，然后自表至底有序的把各點連結(jié)起來的曲線（折線）圖。二、水團(tuán)的分析方法：1、定性的綜合分析方法；2、濃度混合分析方法；3、概率統(tǒng)計分析方法；4、模糊數(shù)學(xué)分析方法三、水型和水系:水型（指溫鹽度均勻，在溫-鹽圖解上僅用一個單點表示的水體，性質(zhì)完全相同的水體集合）。水系：“符合一個給定條件的水團(tuán)的集合”。3?4?3海洋混合及溫度、鹽度、密度的細(xì)微結(jié)構(gòu)湍流：海水運動過程中，任一水質(zhì)點的運動速度大小和方向隨時空變化而無規(guī)則變化，這種海水運動稱為海洋湍流。湍流是相對于層流而言的，所謂層流是海洋中流速大小和方向相對恒定的層狀海水運動。層流中相鄰水層之間僅通過水分子熱運動進(jìn)行動量和物質(zhì)的交換，而湍流中主要通過海水微團(tuán)不規(guī)則運動進(jìn)行動量和物質(zhì)的交換。湍流可看作由平均運動與流體微團(tuán)不規(guī)則脈動疊加而成。湍流的基本特征：1）隨機性；2）擴散性；3）能量耗散性?；旌希涸趧恿蜔猁}等因素作用下，具有不同水文特征的海水不斷地相互交換、混雜，從而使一定范圍內(nèi)海水水文要素的分布逐漸趨向均勻，這類海水運動稱為海水混合。影響混合的主要因素：風(fēng)、及其產(chǎn)生的波浪和海流，熱鹽效應(yīng)，潮汐，內(nèi)波等。兩個或更多水團(tuán)之間疊置相交時產(chǎn)生混合效應(yīng)，它們的交界面即水團(tuán)邊界，或稱混合區(qū)、交匯區(qū)、過渡帶、鋒面、躍層等。混合形式有分子混合、湍流混合、對流混合。分子混合：由海水分子及其中溶質(zhì)分子的不規(guī)則熱運動產(chǎn)生的混合。其混合強度取決于海水性質(zhì)、及海水動量、熱量和溶質(zhì)濃度的分布，通常以分子粘性系數(shù)、分子熱擴散系數(shù)及溶質(zhì)分子擴散系數(shù)來表示。由于分子熱擴散系數(shù)約為分子鹽擴散系數(shù)的100倍，因此在穩(wěn)定海洋中會出現(xiàn)所謂的雙擴散現(xiàn)象。湍流混合：由海水湍流運動而產(chǎn)生的海水混合，又稱渦動混合。對流混合：由海水對流運動而產(chǎn)生的海水混合。海洋細(xì)微結(jié)構(gòu)：包括細(xì)結(jié)構(gòu)（鉛直尺度1-100m）和微結(jié)構(gòu)（鉛直尺度小于1m）的海洋物理要素場結(jié)構(gòu)。60年代以來，隨著各種海洋精密儀器的開發(fā)，觀測發(fā)現(xiàn)到海水溫、鹽、密度等要素的時空分布并非傳統(tǒng)概念的光滑連續(xù)結(jié)構(gòu)，而是存在著許多時空尺度較小的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，呈異常切變的形狀，具有大量的垂直尺度為幾厘米至幾十米的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，這種現(xiàn)象在躍層、深層和上混合層大都有發(fā)現(xiàn)。細(xì)微結(jié)構(gòu)的壽命從幾小時到幾晝夜，并在重復(fù)多次觀測時能很好地再現(xiàn)。海洋細(xì)微結(jié)構(gòu)的形成機制較復(fù)雜，如內(nèi)波破碎作用說、雙擴散對流說、側(cè)向雙擴散侵入說、邊界混合作用說、海水混合增密說、斜壓渦動說等。雙擴散（對流）：因水溫和鹽度的分子擴散系數(shù)不同（水溫大2個數(shù)量級）而發(fā)生的熱鹽對流現(xiàn)象。分鹽指（saltfinger）和穩(wěn)定過剩（over-stabilizing）2類。鹽指發(fā)生于上層高溫高鹽、下層低溫低鹽的海水界面處。當(dāng)界面存在擾動時，由于水溫的分子擴散系數(shù)大于鹽度，所以進(jìn)入上層后的低鹽水迅速被加熱從而變輕，而進(jìn)入下層的高鹽水由于快速失去熱量而降溫并因此變重。這樣，進(jìn)入上層的高溫低鹽水呈指狀突入、進(jìn)入下層的低溫高鹽水同樣呈指狀落進(jìn)，從而形成對流。鹽指形成后，在原來的溫、鹽、密度垂直結(jié)構(gòu)（躍層）上產(chǎn)生了細(xì)微結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定過剩發(fā)生于上層低溫低鹽、下層高溫高鹽的海水界面處。與下層相連的上層底部低鹽水快速加熱升溫而變輕，而與上層相連的下層頂部高鹽水迅速降溫變重，結(jié)果在界面上層的高溫低鹽水上升，界面下層的低溫高鹽水下降，形成對流。第四章海水的組成和特性主要成份：11種主要成份：Na+，K+，Ca2Mg2+,Sr2+Cl-,SO42-,Br-,HCO3-（CO32-）,FH3BO3溶于海水的氣體成份:如氧,氮及惰性氣體等。營養(yǎng)元素：主要是與海洋植物生長有關(guān)的要素，通常是指N,P及Si等。微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營養(yǎng)元素者。海水中的有機物質(zhì)：如氨基酸、腐植質(zhì)、葉綠素等。氣體的溶解度：當(dāng)氣體在大氣和海水之間達(dá)到平衡時，海水中溶解氣體的濃度決定于氣體在水面上的分壓、海水的溫度和鹽度。氣體交換速率:海面風(fēng)速,溫度有關(guān)，氣體的種類（如在相同的分壓情況下，氧氣的交換速率比氮氣快一倍）。海洋科學(xué)導(dǎo)論-海洋科學(xué)導(dǎo)論--海洋科學(xué)導(dǎo)論-海洋科學(xué)導(dǎo)論-2-為自養(yǎng)性浮游生物，多為單細(xì)胞植物，能夠吸收光能和C02進(jìn)行光和作用，是水域生態(tài)系統(tǒng)中主要生產(chǎn)者。分布在海洋的上層或透光帶，因為需要吸收日光。浮游動物（Zooplankton包括無脊椎動物的大部分門類，以甲殼動物的橈足類最為重要。二、海洋游泳生物（Nekton）特點：有發(fā)達(dá)的運動器官、肌肉系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和視覺。分為4個類群：1.底棲性游泳動物分布：從沿岸到數(shù)千米深處。特點：生活在海洋底層，游泳能力弱。代表動物：灰鯨Graywhale（Eschrichtiusrobustus）浮游性游泳動物分布：從沿岸至大洋，從水表層到深海。特點：運動能力較差。代表動物：星光魚Sternoptychidae真游泳動物分布：從沿岸至大洋，從水表層到深海。特點：游泳能力強，速度快，并且可以持久運動。代表動物：大王烏賊Architeuthidae陸緣游泳動物分布：主要局限于100米水層以內(nèi)，常出現(xiàn)于陸地邊緣，如淺灘、巖石、流冰等處。海龜Chelonioidea企鵝Sphenisciformes三、海洋底棲生物（Benthos）特點：棲息在海底（潮間帶、淺海、深海海底）。是海洋生物中種類最多的一個生態(tài)類群。按營養(yǎng)方式可以分為：1）海洋底棲植物為大型藻類或木本植物。分布：透光的潮間帶和潮下帶，少數(shù)在潮上帶或附著在船底。2）海洋底棲動物底內(nèi)動物（infauna）埋棲：蛤類、梭子蟹、蟬蟹。穴居：美人蝦、多毛類、腸鰓類。底上動物（epifauna）固著／附生：海綿動物、苔蘚動物、珊瑚蟲、水螅蟲、牡蠣、扇貝、金蛤。匍匐爬行：螺類、海星、寄居蟹。游泳性底棲動物（nectobenthos）近底游動：對蝦、鰈形魚。大型底棲生物（macrobenthos）體長：>1mm海綿、珊瑚、蝦、蟹、多毛類小型底棲生物（meiobenthos）體長：0.5~lmm線蟲、猛水蚤類、介形類、動吻類微型底棲生物(microbenthos)體長：＜0.5mm原生動物、細(xì)菌9.3.2生物地理學(xué)的基本概念及專門名詞一、生物區(qū)系與特征區(qū)域生物區(qū)系(biota)某一地區(qū)內(nèi)各類生物的總合。特有種(endemicspecies)本地區(qū)特有，而其他地區(qū)沒有的種類。特有種區(qū)域(areaofendemism)特有種在該地區(qū)內(nèi)的分布范圍。特有種區(qū)域組(setofendemicareas)特有種在若干特有種區(qū)域內(nèi)有分布。二、擴散(dispersal)指生物個體的流動。1)有機體的擴散(organismicdispersal)2)種擴散(speciesdispersal)3)生物群落擴散(bioticdispersal)三、遷移(migration)生物進(jìn)行移動、洄游而改變其原有的分布區(qū)域。四、分布中心(centerofdistribution)生物在其分布區(qū)域內(nèi)個體數(shù)量最多的地方。五、分布區(qū)(extensionofdistribution)確定和解釋種的分布區(qū)是研究海洋生物地理學(xué)的基礎(chǔ)。連續(xù)分布：世界性廣布區(qū)、環(huán)極地分布、環(huán)熱帶分布。間斷分布：兩極同源分布、熱帶沉降。北方兩棲：亞歐大陸東西兩岸。北美大陸東西兩岸。六、阻限(prohibition)生物在遷移或擴散時遇到的障礙：深洋——淺海區(qū)底棲生物。大洋海脊——深海底棲生物。地峽——海洋游泳生物、海洋浮游生物。陸地——所有海洋生物。第十章、海洋中的聲、光傳播及其應(yīng)用聲波是彈性波，在彈性介質(zhì)中傳播，是縱波。水中聲速為1500m/s,空氣中為330m/s。聲場：聲波作用的空