海洋科學導論復習提綱上課說義

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦海洋科學導論復習提綱上課說義海洋科學導論復習提綱第一章緒論

§1.1海洋科學的定義

屬于地球科學體系——以地球為研究對象的科學體系

地球科學體系包括：地理學、地質學、大氣科學、海洋科學、水文科學、固體地球物理學

【定義】是研究地球上海洋的自然現(xiàn)象、性質及其變化規(guī)律，以及與開辟、利用海洋有關的知識體系?！狙芯繉ο蟆?.海洋中的(海水、營養(yǎng)鹽、生物)2.海底的(海洋沉積、海底巖石圈)3.海口的(河口、海岸帶)，海面的(大氣邊界層)。

【學科特點】1.特別性和復雜性2.作為物理系統(tǒng)的水-汽-冰別停轉變3.作為自然系統(tǒng)的多層次耦合。【研究特點】1.明顯依靠于直截了當觀看2.信息論、操縱論和系統(tǒng)論辦法重要3.學科分支細化與相互交叉滲透并重、趨于綜合與整體化研究。

第二章地球系統(tǒng)與海底科學

§2.2海與洋

☆2.2.1地表陸海分布

（1）陸地占29.2％，海洋占70.8％，海陸面積之比為2.5:1地表大部分為海水所覆蓋。

（2）地表海陸分布極別均衡，北半球陸地占67.5％，南半球陸地占32.5％。

（3）海洋平均深度達3795m

地球的平均半徑：6371km

海洋的平均深度達3795m，陸地平均高度為875m，假如將高低起伏的地表削平，地球表面將被約2646m厚的海水均勻覆蓋。

2.2.2海洋的劃分——洋（要緊部分）和海、海灣和海峽（附屬部分）

【洋】也稱大洋，是海洋的主體部分。占海洋總面積的90.3%，深度普通大于2000m

平均鹽度為35具有獨立的潮汐系統(tǒng)和強大的洋流系統(tǒng)

[☆南大洋]從南極大陸到南緯40°為止的海域；或從南極大陸起，到亞熱帶輻合線明顯時的延續(xù)海域。

是世界大洋底層水團的要緊形成區(qū)，對大洋環(huán)流起著重要作用。

【海】海洋的邊緣部分。全世界共有54個海，其面積占世界海洋總面積的9.7％。平均深度2000m以內(nèi)。

按海的位置可分為陸間海、內(nèi)海和邊緣海。

[陸間海]指位于大陸之間的海。面積和深度都較大，如地中海和加勒比海。

[內(nèi)海]指伸入大陸內(nèi)部的海。面積較小，水文特征受身邊大陸強烈妨礙，如渤海和波羅的海等。

[邊緣海]位于大陸邊緣。以半島、島嶼或群島與大洋分隔，但水流交換通暢，如東海、XXX海等?！竞场渴茄蠡蚝Ｑ由爝M大陸且深度逐漸減小的水域。海洋狀況與鄰接海洋相似。

【海峽】海峽是兩端連接海洋的狹窄水道。流急，潮流速度大。

§2.3海底地貌

海岸帶——高潮線以上的陸上地帶，又稱潮上帶。

海岸

海灘——高低潮之間的地帶，又稱潮間帶。

水下岸坡——低潮線以下到波紋作用所能到達的海底部分，又稱潮下帶。

●海岸是高潮線以上的陸上地帶，大部分時刻裸露于海水面之上，僅在特大高潮或暴風浪時才被淹

沒，又稱潮上帶?！窈┦歉叩统敝g的地帶，高潮時被水淹沒，低潮時露出水面，又稱潮間帶。

●水下岸坡是低潮線以下直到波紋作用所能到達的海底部分，又稱潮下帶，其下限相當于1/2波長

的水深處，通常約10～20m。

§2.4海底構造和大地構造學講

【板塊構造學講】是大陸漂移和海底擴張的引伸和進展。[大陸漂移]魏格納《海陸的起源》——中生代泛大陸、泛大洋（今太平洋）

大陸漂移的要緊依據(jù)有海岸線形態(tài)、地質構造、古氣候和古生物地理分布等。

[海地擴張]闡明要緊與海底生成和消亡過程有關的理論

1.擴張的洋底把與其相鄰接的大陸向兩側推開，這算是海底擴張講對大陸漂移的解釋。

Eg.大西洋及其兩側大陸

2.洋底擴展挪移到一定程度便向下俯沖潛沒，重新回到地幔，相鄰大陸逆掩于俯沖帶上。

Eg.太平洋

大洋中脊軸部裂谷帶是地幔物質涌升的出口，涌出的地幔物質冷凝形成新洋底，新洋底并且推動先期形成的較老洋底逐漸向兩側擴展推移，這算是海底擴張。海底擴展挪移速度大約為每年幾厘米。

【板塊構造】巖石圈板塊，簡稱板塊。（巖石圈能夠飄蕩在軟流圈之上作側向運動）

●地球最上部被劃分為巖石圈和軟流圈。軟流圈在緩慢而長期的作用力下，會呈現(xiàn)出塑性或緩慢流

動的性質。所以巖石圈能夠飄蕩在軟流圈之上作側向運動。

[七大板塊]歐亞板塊、太平洋板塊、北美板塊、南美板塊、非洲板塊、印度-澳大利亞板塊和

南極洲板塊

[結構特點]板塊內(nèi)部是相對穩(wěn)定的，形變少；而板塊邊界則是全球最活動的構造帶，多地震[板塊分類]拉張型、擠壓型和剪切型邊界三種基本類型。[拉張型邊界]的主應力是受拉張力作用。兩板塊作相背分離運動。Eg.裂谷帶,

[擠壓型邊界]的應力場以擠壓作用為主。兩側板塊相對匯聚運動。Eg.阿爾卑斯-喜馬拉雅山帶

[剪切型邊界]的應力場以剪切作用為主。剪切方向與板塊相對運動方向一致。Eg.轉換斷層從生成至擠壓型邊界（海溝俯沖帶）消亡普通別超過2億年

§2.5海洋沉積——海濱沉積、大陸架沉積、大陸坡—陸隆沉積、大洋沉積

【海濱沉積】海灘沉積、潮坪沉積、砂壩-瀉湖沉積、河口灣沉積、三角洲沉積。[海灘沉積]1.自流域內(nèi)搬運來的風化產(chǎn)物2.海岸侵蝕3.自內(nèi)陸架向岸搬運的沉積物

海灘沉積物的粒徑變化較大，從粉砂到巨礫，大部分為砂、礫。

[潮坪沉積]以潮汐為要緊動力。碎屑物質(粘土、粉砂)組成。我國大多為由粉砂組成的泥質潮坪[砂壩-瀉湖沉積體系]砂壩泛指近海與海岸線延伸方向平行分布的一系列砂壩和砂島，被砂壩從毗鄰

海域隔離出來、仍與海洋溝通或有限溝通的淺水域稱為瀉湖。

[河口灣沉積]河口灣內(nèi)碎屑物質的搬運及沉積過程以及底質的特征受徑流、潮汐、波紋及河口環(huán)流系

大陸架——領海范圍以外深度達200m或以上。坡度平緩，寬度與深度變化較大

大陸坡——分開大陸和大洋的全球性巨大歪坡。200~2000m坡度較陡

大陸隆——自大陸坡麓緩慢傾向洋底的扇形地。水深2000-5000m。也許有海底油氣資源

穩(wěn)定型活動型——同現(xiàn)代版塊邊緣。頻繁的地震和火山活動，造成海溝。

大陸邊緣

大洋中脊——指貫通四大洋、成因相同、特征相似的海底山脈系列

大洋盆地——大洋中脊坡麓與大陸邊緣之間的廣大洋底

大洋底海底

統(tǒng)等水動力要素的操縱。

[三角洲沉積]三角洲是河流攜帶的泥沙等物質在海濱(湖)地帶形成的堆積體。

徑流量和輸沙量是三角洲形成的物質基礎。

【大陸架沉積】受物理、化學、生物及地質作用等過程的妨礙。如泥沙搬運，海解、逆風化、沉淀，攝食、掘穴，海面變化等。

要緊沉積物：殘留沉積、現(xiàn)代沉積、準殘留沉積

【大陸坡—陸隆沉積】除受地質構造環(huán)境、海面變化、物質來源及生物活動妨礙外，要緊受塊體運動、大洋深層熱鹽環(huán)流及水柱沉落等過程的操縱。

以陸源成分為主得沉積物，搬運沉積過程有延續(xù)和別延續(xù)之分

厚度可達2000~5000m

【大洋沉積】由生物組分(鈣質和硅質)及非生物組分(陸源、自生、火山和宇宙塵埃)組成。

按其成因可分為5類：遠洋粘土、鈣質生物、硅質生物、陸源碎屑、火山碎屑。

§2.6海底礦貨物源

1.濱海礦砂

2.海底石油和天然氣

3.磷鈣石和海綠石

4.錳結核和富鈷結殼

5.海底熱液硫化物

6.天然氣水合物

第三章海水的物理特性及其表征

§3.1海水的物理特性

【海水】一種溶解有多種無機鹽、有機物質和藹體以及含有許多懸浮物質的混合液體

3.1.2海水的鹽度

【鹽度】含鹽量是海水濃度的標志。1982年有用鹽度標度：水溫15℃、1個大氣壓狀態(tài)下，與1kg水中含有氯化鉀32.4356g的溶液具有相同電傳導率的海水鹽度作為35，

3.1.3海水的要緊熱性質和力學性質

【熱性質】熱容和比熱容、絕熱溫度、位溫、熱膨脹及壓縮性、熱導率與比蒸發(fā)潛熱等

是海水的固有性質，是溫度、鹽度、壓力的函數(shù)。熱傳導

熱容——海水溫度升高1K（或1℃）時所汲取的熱量比熱容——單位質量海水的熱容

熱膨脹系數(shù)——溫度升高1K(1℃)時，單位體積海水的增量壓縮系數(shù)——壓力增加

1Pa時的單位體積海水的體積負增量

位溫——海洋中某一深度的海水微團絕熱上升到海面（大氣壓）時所具有的溫度

比蒸發(fā)潛熱——使單位質量海水化為同溫度的蒸汽所需的熱量

【力學性質】1.海水的粘滯性——切應力、動力學粘滯系數(shù)(粘度)μ、運動學粘滯系數(shù)μ/ρ

分子粘滯系數(shù)←海水性質，渦動粘滯系數(shù)←海水運動狀態(tài)

2.水的滲透壓

3.水的表面張力

3.1.4海水的密度和海水狀態(tài)方程

【海水密度】單位體積海水的質量。其倒數(shù)稱為海水比容，即單位質量海水的體積

是鹽度、溫度和壓力的函數(shù)，常書寫成ρ(S,T,P)形式。

海面(P=0)的海水密度僅為鹽度和溫度的函數(shù)，稱為條件密度。T=0℃時，僅是鹽度的函數(shù)。

【海水狀態(tài)方程】用來計算海水的密度

§3.3海洋的熱量與水量平衡

3.3.1海面熱收支

海洋熱量來自太陽輻射能，幾乎全部經(jīng)過海-氣界面到達海洋。

可以為海洋獲得的熱量與失去的熱量相同，這種收支要緊經(jīng)過海面舉行。

經(jīng)過海面熱收支的要緊因子有：太陽輻射(Qs)、海面有效回輻射(Qb)、蒸發(fā)或凝聚潛熱(Qe)及海氣間的感熱交換(Qh)，即☆Qw=Qs-Qb±Qe±Qh（Qw為經(jīng)過海面的熱收支余項）

Qs+Qb：輻射熱盈余

整體、長期而言應Qw=0，但局部、短時則Qw≠0。Qw＞0，海水獲熱；Qw＜0，海洋失熱【太陽輻射Qs】北半球夏季(6月)總輻射量的緯度差異別顯著，即梯度較小。

北半球冬季(12月)赤道至高緯之間輻射量梯度非常大。

輻射量的這種冬夏變化是導致北半球大洋水溫南北方向的梯度冬季大于夏季的要緊緣故。

【海面有效回輻射Qb】所謂海面有效回輻射，即指海面的長波輻射與大氣回輻

射（長波）之差。

海面有效回輻射取決于海面水溫，海上水汽量和云的特征。1.相對濕度一定時，海面有效回輻射隨溫度升高而減小。

2.天空有云時，大氣回輻射強，海面有效回輻射減小。Eg.冬季凌晨陰天時比晴天時暖和

3.由于海面水溫柔海洋上方相對濕度的日、年變化相對較小，故海面有效回輻射的

地理、季節(jié)變化也較小。平均而言，全球的太陽輻射Qs比海面有效回輻射Qb大，故Qs-Qb＞0，這部分熱盈余稱輻射平衡，以其它方式返回大氣。

【蒸發(fā)耗熱Qe】

蒸發(fā)和水汽凝聚是可逆過程。海洋每年蒸發(fā)掉約126cm厚的海水，由于海水的蒸發(fā)潛熱非常大，因此蒸發(fā)使海洋失去巨額熱量。約占世界大洋輻射平衡熱盈余的90％。[蒸發(fā)速率]與近海面水汽鉛直梯度成比例。

Tw＞Ta

由于海洋向大氣傳到熱量，使近海面氣溫升高，從而產(chǎn)生熱力對流。蒸發(fā)別斷

舉行

Tw＜Ta由于大氣向海洋傳到熱量，使近海面氣溫落低，導致氣層的層結穩(wěn)定，以致蒸

發(fā)停止穩(wěn)定層結Tw—海面水溫Ta—近

海面氣溫

秋末

冬初是一年中蒸發(fā)

最強季節(jié)

上式中

A=8.24493×10-1-4.0899×10-3T+7.6438×10-5T2-8.2467×10-7T3+5.3875×10-9T4

B=-5.72466×10-3+1.0227×10-4T-1.6546×10-6T2C=4.8XXX×10-4

純水項w=999.842594+6.793952×10-2T-9.095290×10-3T2

+1.001685×10-4T3-1.120083×10-6T4+6.536332×10-9T5適用范圍：T=-2~40℃，S=0~42。

1.實際海洋中，風對蒸發(fā)過程起巨大促進作用。

2.大洋蒸發(fā)速率別均，且季節(jié)變化。普通冬季>夏季，因為冬季水溫>氣溫，空氣層結別穩(wěn)定，且風速較大【感熱交換Qh】熱傳導形式(顯熱)交換熱量,交換過程受制于海面風速和海-氣溫差

低維→中高緯的熱量輸送，經(jīng)過大洋徑向環(huán)流完成

世界大洋經(jīng)過感熱交換向大氣輸送的熱量，相當于輻射平衡熱盈余的10％。

●(Qs-Qb)為經(jīng)過海面進入海水的凈輻射量，25°N~20°S間最大，然后隨緯度增高急劇減少。

●蒸發(fā)耗熱量Qe的量級與(Qs-Qb)相當，在中、高緯度的變化趨勢也極為相似，但在低緯熱帶海區(qū)，

因濕度大，蒸發(fā)量明顯低于副熱帶海區(qū)，故蒸發(fā)耗熱Qe呈雙峰分布。

●海-氣感熱交換Qh隨緯度變化別大，且量值較小。

●各熱收支重量合成——熱平衡余項Qt，變化顯著。23°N～18°S熱帶海域Qt>0，海水有凈的熱

收入；南北中、高緯海域Qt10℃，太平洋北部>13℃，北大西洋最高達17℃以上。

2.1000m深層的水溫經(jīng)線方向變化更小

北大西洋東部，高溫高鹽的地中海水溢出直布羅陀海峽下沉，浮現(xiàn)大片高溫區(qū)；

紅海和波斯灣的高溫高鹽水下沉，使印度洋北部浮現(xiàn)相應的高溫區(qū)。

3.4000m層，溫度分布趨于均勻，整個大洋水溫差僅3℃左右。

4.底層水溫要緊受南極底層水妨礙，其性質極為均勻，約0℃左右。

【鉛直分布】季節(jié)性躍層

【鹽度的分布變化】

【平面分布】海洋表層鹽度分布與其水量收支有直截了當關系

大洋南、北副熱帶海域(E-P)高值帶狀分布赤道區(qū)(E-P)低值帶

[☆表層海水]1.基本沿緯線呈帶狀分布，但赤道向兩極呈馬鞍形雙峰分布。即赤道海域鹽度較低；

副熱帶海域達最高值；副熱帶向兩極又逐漸落低。2.寒暖流交匯區(qū)和徑流沖淡區(qū)，鹽度梯度特殊大，某些海域>0.2/km3.最高與最低鹽度值多浮現(xiàn)在大洋邊緣海盆4.冬季分布特征與夏季相似，但季風妨礙顯著海域如孟加拉灣有較大差異。夏季因落水量大，鹽度落低；冬季落水少、蒸發(fā)加強，鹽度增大。[表層以下海水]表層以下鹽度水平差異也隨深度而減小。高鹽中心移往大洋西部。

【密度的分布變化】

[水平分布]1.海水密度是溫度、鹽度和壓力的函數(shù)。大洋上層特殊是表層，取決于水溫柔鹽度。2.赤道區(qū)表層海水密度最小，兩極密度逐漸增大。3.副熱帶海域，密度雖有增大，但未浮現(xiàn)極大值4.隨著緯度增高密度接著增大。最大密度浮現(xiàn)在嚴寒的極地海區(qū)5.隨著深度

增加，密度的水平差異別斷減小，至大洋底層則已相當均勻。

3.4.2海洋水團

【水團】源地和形成機制相近，具有相對均勻的物理、化學和生物特征及大體一致的變化趨勢，而與身邊海水存在明顯差異的宏大水體

[分析辦法]1.定性綜合法2.濃度混合法3.概率統(tǒng)計法4.含糊數(shù)學法[水型]性質徹底相同的水體元的集合

[水系]符合一具給定條件的水團的集合

3.4.3海洋混合與細微結構

【海洋混合】混合形式有分子混合、湍流混合、對流混合流體運動形式分為湍流和層流

【湍流】海水運動過程中，任一水質點的運動速度大小和方向隨時空變化而無規(guī)則變化湍流=平均運動+流體微團別規(guī)則脈動

湍流的基本特征：1)隨機性；2)擴散性；3)能量耗散性。

湍流是引起海洋混合重要的普遍形式

第五章海洋環(huán)流

【海流】海洋中較大規(guī)模的相對穩(wěn)定的海水運動[成因]1.風力驅動2.海水的溫鹽變化

[分類]按成因可分為風海流、地轉流和補償流等。按熱力特征分為暖流和寒流。

海流是矢量，使用右手坐標系。

【海水微團受力】主動力：引起海水運動的力Eg.重力、壓強梯度力、風應力和引潮力等

被動力：海水運動派生出的力Eg.科氏力、摩擦力等

[重力]地心引力和地球自轉所產(chǎn)生的慣性離心力的合力

[壓強梯度力]單位質量海水所受壓力的合力海洋學中將海面視為海壓為0的等壓面1.海水密度為常數(shù)或不過深度的函數(shù)時，等壓面與等勢面平行，此刻的壓力場稱為正壓場。2.海水密度別是常數(shù)，等壓面相關于等勢面將會傾歪，此刻的壓力場稱為歪壓場。

在直角坐標系中的三個重量為：

[科氏力](地轉偏向力)由地球自轉而對運動物體產(chǎn)生的作用力其方向在北半球垂直于物體運動,且指向其右方，南半球正相反

在x、y及z三個坐標軸上的重量依次為：fcx=fv，fcy=-fu，fcz≈0

2sinfω?=科氏參量

x

p

Gx??-

=ρ1y

pGy??-

=ρ1z

pGz??-

=ρ1

[切應力]（摩擦力）相鄰兩層海水之偶爾海水與其邊界之間，因海水相對運動而產(chǎn)生的切向作用力大小正比于流速梯度，比例系數(shù)稱為粘滯系數(shù)，方向與流速方向相反。

x、y及z軸上的重量依次為：

【運動方程】

【延續(xù)方程】

§5.3地轉流

【☆地轉流】壓海洋中等壓面傾歪于等勢面，水平壓強梯度力與科氏力平衡時，海水穩(wěn)定的流淌[要緊特征]1.地轉流大小與等壓面和等勢面之間夾角的正切成正比，而與科氏參數(shù)成反比；其方向平行于等壓線，北半球觀測者面朝流向而立，右側等壓面高、左側等壓面低；南半球相反。2.內(nèi)壓場-密度流北半球觀測者面朝流向而立，右側海水密度小、溫度高、鹽度小

3外壓場—傾歪流北半球觀測者面朝流向而立，右側水位高、左側水位低

§5.4風海流

【☆風海流】海面在穩(wěn)定風場長時刻作用下，當垂直湍流引起的水平摩擦力與水平科氏力平衡時，所形成的海水穩(wěn)定流淌

[基本假定]1.穩(wěn)定風場2.水深無限，海水密度均勻分布，海面水平3.只思考垂直湍流引起的水平摩

擦力4.科氏力別隨緯度變化。

排除了引起地轉流水平壓強梯度力和海洋陸地邊界的妨礙

[特征]海面正比于海面風應力ty，流向與x軸成45o

當za

∏

=-

時此處的流速惟獨表面流速的4.3%（0.0430V）。海面以下流速隨深度增加按指數(shù)減??；隨深度增大而逐漸右偏

[☆摩擦深度D]D=-π/a=π，其大小與風速和地理緯度有關[淺海風海流]各層流速大小相應減小，流向相關于風向的偏角也減小。

[無限深海漂流]體積運輸只發(fā)生在x軸方向上，即垂直于風矢量并偏右，南半球相反

在北半球，風向北吹，水往東流5.4.4上升流和下落流【上升流】海水自深層向上涌升而形成的海流

【下落流】海水自上層下沉而形成的海流

當散度為正值時，海水輻散，產(chǎn)生上升流，海面中心中；當散度為負值時，海水輻聚，產(chǎn)生下落流，海面中心高。

§5.5世界大洋環(huán)流和水團分布

【大洋環(huán)流】[分類]風生表層環(huán)流和熱鹽深層環(huán)流[表層環(huán)流]要緊由大氣環(huán)流驅動。與全球風場分布緊密相關,而全球風場分布又與大氣環(huán)流相關

[深層環(huán)流]因溫鹽度分布別均導致密度差異而成

【☆大洋表層環(huán)流系統(tǒng)】壓強梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡

[世界海洋表層(0-1000m)要緊海流的分布特征]

1.海流隔赤道大致呈南北對稱而流淌。

??

?

????????????+????????????????+???????????????=

zuKzyuKyxuKxFxzyxρρρ111???????????????+????????????????+???????????????=zvKzyvKyxvKxFyzyxρρρ111??

?

????????????+????????????????+???????????????=

zwKzywKyxwKxFzzyxρρρ111∑=Fxdt

du

∑=Fydt

dv

∑=Fzdt

dw

0=??+??+??z

w

yvxu

2.亞熱帶海域存在著高氣壓性(北半球為順時針、南半球為逆時針)大的環(huán)流。

3.黑潮、墨西哥灣暖流、東澳大利亞海流、巴西海流那樣的強勁海流都存在于大洋的西岸。

4.大部分表層海流一年中的流向基本相同，僅印度洋西北部的索馬里海流因季節(jié)風的妨礙夏季流向東

北、冬季流向西南。

[亞熱帶環(huán)流]北太平洋中部及北大西洋中部等中尺度渦→熱量的南北輸送

[北太平洋副熱帶流系]連接黑潮、北太平洋海流、加里弗尼亞海流