海洋學(xué)課件 1 第一章 緒論

第一章緒論一、地球科學(xué)二、海洋科學(xué)三、海洋科學(xué)發(fā)展史四、中國海洋科學(xué)發(fā)展研究內(nèi)容研究方法研究意義一、地球科學(xué)地球科學(xué)地理學(xué)地質(zhì)學(xué)大氣科學(xué)固體地球物理學(xué)水文科學(xué)海洋科學(xué)地球科學(xué)是以地球為研究對象的科學(xué)體系地球科學(xué)的內(nèi)容地理學(xué)：是研究地球表面自然現(xiàn)象、人文現(xiàn)象以及它們之間的相互關(guān)系和區(qū)域分異的學(xué)科。地球表面，通常是指地球的大氣圈、巖石圈、水圈、生物圈和人類圈相互交接的界面廣義：大氣圈對流層頂至巖石圈沉積巖層底部（30~35km）；狹義：大氣圈、巖石圈和水圈交界面，地面邊界層到太陽輻射可達(dá)深度（200~300m）主要分支學(xué)科有自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、歷史地理學(xué)、區(qū)域地理學(xué)、地圖學(xué)、地名學(xué)、方志學(xué)等地球科學(xué)的內(nèi)容地質(zhì)學(xué)：是關(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

研究對象：地球的內(nèi)、外圈層，礦物和巖石，地層和古生物，以及地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)作用等地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科大體可分為兩類。第一類是探討基本事實和原理的基礎(chǔ)學(xué)科，有礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、動力地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、地質(zhì)力學(xué)等(偏理論)第二類是由基礎(chǔ)學(xué)科與生產(chǎn)或其它學(xué)科結(jié)合而形成的學(xué)科，有水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害地質(zhì)學(xué)、金屬礦產(chǎn)地質(zhì)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、煤地質(zhì)學(xué)、找礦勘探地質(zhì)學(xué)和礦山地質(zhì)學(xué)等（偏應(yīng)用）地球科學(xué)的內(nèi)容固體地球物理學(xué)：研究地球固體部分的物理場和物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形成及其中發(fā)生的各種物理過程。包括勘探地球物理學(xué)（或應(yīng)用地球物理學(xué)），地震預(yù)測、地球內(nèi)部構(gòu)造、大地構(gòu)造等分支學(xué)科大氣科學(xué)：研究大氣的各種現(xiàn)象及人類活動對它的影響，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)。包括大氣物理學(xué)、動力氣象學(xué)、天氣學(xué)、氣侯學(xué)、應(yīng)用氣象學(xué)、大氣化學(xué)、大氣探測和人工影響天氣等地球科學(xué)的內(nèi)容水文科學(xué)：是關(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。

包括河流水文學(xué)，湖泊水文學(xué)，沼澤水文學(xué)，冰川水文學(xué)，雪水文學(xué)，水文氣象學(xué)，地下水水文學(xué)，區(qū)域水文學(xué)和海洋水文學(xué)等。固體地球物理學(xué)大氣科學(xué)水文科學(xué)海洋科學(xué)地球物理學(xué)JournalofGeophysicalResearch海洋科學(xué)二、海洋科學(xué)定義：研究海洋的自然現(xiàn)象、性質(zhì)與其變化規(guī)律，以及和開發(fā)與利用海洋有關(guān)的知識體系。對象：世界海洋及其邊界（大氣圈、巖石圈和生物圈等）。內(nèi)容：既有海水的運動規(guī)律、海洋中的物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)過程，及其相互作用的基礎(chǔ)理論，也包括海洋資源開發(fā)、利用以及有關(guān)海洋軍事活動所迫切需要的應(yīng)用研究。（現(xiàn)象、機理和應(yīng)用）基礎(chǔ)性科學(xué)：物理海洋學(xué)、化學(xué)海洋學(xué)、生物海洋學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)等。應(yīng)用與技術(shù)研究：衛(wèi)星海洋學(xué)、漁場海洋學(xué)、軍事海洋學(xué)、航海海洋學(xué)等。管理、開發(fā)研究：海洋法學(xué)、海域管理、海洋環(huán)境功能區(qū)劃、海洋污染治理等。跨多學(xué)科的科學(xué)?。》种ШＱ罂茖W(xué)研究對象的特性1）廣漠而有垠占地球表面積70.8%，但有邊2）深又淺平均深度4000米，最深11034米（陸地最高8848米),但地球半徑6371公里。地球上一薄層；與水平尺度比10-3量級3）連通又阻隔各大洋水域連成一體，可以充分進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換。北冰洋與印度洋、大西洋、太平洋之間又有大陸分布影響與差別共存海洋科學(xué)研究對象的特點1、既特殊又復(fù)雜：太陽系中唯一，且海洋占地球表面的70.8%，體積龐大；獨特的物理性質(zhì)、理化性質(zhì)等。有機界和無機界相互作用和聯(lián)系的復(fù)雜系統(tǒng)，物種繁多。2、水-汽-冰三態(tài)無時無刻不在轉(zhuǎn)化：海洋每年蒸發(fā)約44億噸水，使大氣中的水分10~15天完成一次更新。3、多層次、多海洋過程的耦合：海洋中存在各種各樣的矛盾，各種過程相互作用使海洋成為一個全球規(guī)模的、多層次復(fù)雜的自然系統(tǒng)。海洋科學(xué)研究的特點1、顯著依賴直接觀測：有計劃的現(xiàn)場觀測相當(dāng)重要?！垡姙閷?、信息論、控制論和系統(tǒng)論越來越重要：重視新思想和方法的運用。——與時俱進(jìn)的研究手段3、分支細(xì)化、學(xué)科交叉趨勢日趨明顯：重視多學(xué)科之間的合作和發(fā)展?！暇帽胤?，分久必合4、理論與應(yīng)用并重：得到理論性的認(rèn)識，并應(yīng)用于造福人類?！Ｑ髮W(xué)研究的根本海洋科學(xué)的研究方法物理海洋學(xué)的研究方法1、常規(guī)和遙感觀測：分析觀測數(shù)據(jù)，得到海洋現(xiàn)象和規(guī)律的認(rèn)識。傳統(tǒng)儀器觀測，CTD、ADCP、測波儀遙感觀測：遙感資料反演海洋參量，如海面溫度、有效波高、海流、海面高度、海面風(fēng)場等。2、實驗和數(shù)值模擬實驗室或計算機模擬反演海洋過程。3、理論研討從理論模式，探討海洋規(guī)律，認(rèn)識海洋。物理海洋相關(guān)的實驗教學(xué)中心課后作業(yè)：所學(xué)專業(yè)方向有哪些具體的研究方法？海洋科學(xué)的研究意義

漁場航運國防氣候災(zāi)害資源……海洋——生命的搖籃北海漁場踩著鱈魚群的脊背就可上岸”的美名海洋漁場：在什么地方？何時去？——世界著名的漁場與海流關(guān)系密切北海道漁場紐芬蘭漁場秘魯漁場舟山漁場順岸風(fēng)—離岸流—上升流秘魯沿岸著名的上升流區(qū)鳀魚海洋漁場：海洋動力因素對生態(tài)系統(tǒng)的影響海洋牧場：何時投餌？何時捕撈？何時……——與近海海洋動力環(huán)境和生態(tài)環(huán)境關(guān)系密切海洋航運：海洋動力因素對港口碼頭有重要影響漲潮時落潮時風(fēng)暴潮、海浪等對碼頭具有很大的破壞作用?。?！海洋航運：海洋動力因素對海上運輸有重要影響洋流、臺風(fēng)等海上動力過程對海上航行具有重要影響！！很多軍艦、商船、科考船等都會有隨船水文氣象保障人員，并與地面保持緊密聯(lián)系！動畫《海賊王》中有很多關(guān)于海洋的奇思妙想和海流對航海的影響探討沿海旅游：海邊游玩需謹(jǐn)慎！生命寶貴！海洋國防：海洋權(quán)益的保障近代中國所受到的侵略，基本上都來自海上。1996年5月15日，我國批準(zhǔn)《聯(lián)合國海洋法公約》?！豆s》規(guī)定沿海國有權(quán)劃定12海里領(lǐng)海、24海里毗連區(qū)和200海里專屬經(jīng)濟區(qū)。確定了大陸架是沿海國領(lǐng)土自然延伸的原則。按照國際海洋法，我國有300萬平方公里面積的專屬經(jīng)濟區(qū)?！皼_之鳥”位于琉球群島以南海域，距離東京1740公里。沖之鳥島實際上是一塊巖礁，漲潮時僅有兩塊床墊大小的礁石露出水面，高1米多，寬約4.6米。日本認(rèn)為“沖之鳥”是一個島嶼，可以在其周邊200海里設(shè)定自己的專屬經(jīng)濟區(qū)。中國認(rèn)為那是一塊礁石，不是島嶼，不具備專屬經(jīng)濟區(qū)的條件，中國海洋調(diào)查船在那一帶從事海洋調(diào)查活動也不需要事先向日本有關(guān)方面報告。

海洋國防：海洋權(quán)益的保障——領(lǐng)土與資源海洋國防：海洋權(quán)益的保障——領(lǐng)土與資源釣魚島周邊海域的石油儲量中方估計為700~1600億桶，日方估計為1095億桶摘自網(wǎng)易新聞海洋國防：海洋權(quán)益的保障——領(lǐng)土與資源哭泣的南沙群島！！南沙群島北起雄南灘，南至曾母暗沙，東至海里馬灘，西到萬安灘，南北長500多海里，東西寬400多海里，水域面積約82萬平方公里，約占中國南海傳統(tǒng)海域面積的2/5

南沙群島由550多個島、洲、礁、沙、灘組成，但露出海面的約占五分之一，其中有11個島嶼，5個沙洲，20個礁露出水面的。南沙群島的主要島嶼有太平島、南威島、中業(yè)島、鄭和群礁、萬安灘等。曾母暗沙是中國領(lǐng)土最南點。緯度相同的兩城市青島——沿海城市蘭州——內(nèi)陸城市青島平均溫差約6℃蘭州平均溫差約13℃青島蘭州青島年平均降水60mm蘭州年平均降水27mm氣候：海洋對區(qū)域尺度的影響氣候：海洋對全球尺度的影響溫室氣體——海洋——地球氣候異變?。夂颍汉Ｑ蟠蟪叨扔绊懙钠渌F(xiàn)象海洋災(zāi)害：臺風(fēng)和風(fēng)暴潮海洋災(zāi)害：災(zāi)害性海浪海洋災(zāi)害：海冰海洋災(zāi)害：海嘯第一名，2004年印度洋海嘯死亡人數(shù)：約22.6萬第二名，古希臘克里特火山爆發(fā)引發(fā)的海嘯死亡人數(shù)：10萬或更多第三名，葡萄牙里斯本大地震引發(fā)的海嘯死亡人數(shù)：60000第四名，華南海嘯死亡人數(shù)：超過4萬第五名，印尼火山爆發(fā)引起的海嘯死亡人數(shù)：36000摘自百度百科推薦視頻《殺人浪》通常指的是海洋浮游植物、原生動物或細(xì)菌在短時間內(nèi)突發(fā)性增殖或高度聚集而引起海水變色的一種有害的生態(tài)異?，F(xiàn)象。2012年4月10日在深圳大鵬新南澳月亮灣區(qū)海洋災(zāi)害：赤潮2008年6月，青島海濱的滸苔海洋災(zāi)害：綠潮（滸苔）海洋災(zāi)害是多學(xué)科、多層次的，正確、及時的理解、預(yù)防和治理這些災(zāi)害是海洋工作者的重要任務(wù)之一。石油：半數(shù)以上在海底估計儲量為(1100~2500億噸)，我國100億噸海洋資源：油氣資源錳結(jié)核：年再生1000萬噸，可提煉錳、鐵、銅、鐳等。此外,金剛石、重晶石、金、錫都在礦砂中找到。海洋資源：礦產(chǎn)資源中國多金屬結(jié)核資源礦區(qū)紫色：海底石油分布綠色：海底錳結(jié)核分布大量無機鹽：海水中含80多種元素。1kg海水含35g無機鹽。全球5億億噸黃金：500萬噸；鈾：50億噸；鎂：2100億噸；銀：4億噸；鈷：7億噸；碘：820億噸；鹽：1km3含27萬噸。海洋資源：化學(xué)資源生物26萬種，動物16萬，植物10萬海洋捕撈：蛋白質(zhì)主要來源發(fā)展近岸養(yǎng)殖業(yè)，我國近海15m以內(nèi)灘涂2.1億畝，可供養(yǎng)殖2000萬畝，89年以來634萬畝。對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量居世界首位。提取海洋藥物：達(dá)分子水平上，基因工程、細(xì)胞工程。海洋資源：生物資源潮汐：潮能發(fā)電，潛力10億千瓦1913年德國在北海建成世界第一座潮汐發(fā)電站最大（1.2兆瓦）：英國北愛爾蘭山東乳山、浙江江廈、浙江岱山、福建平潭海洋資源：動力資源海浪發(fā)電：空間分散，時間上間斷，破壞力大。最大（20兆瓦）：英國西南部的圣艾夫斯灣

挪威ToHestallen的MOW電站1985年運行，1988年自基礎(chǔ)削去。蘇格蘭Dounreng電站于安裝過程被沖毀。海流：能量最低。溫差：表底18度，但難度大。海洋資源：動力資源三、海洋科學(xué)發(fā)展史三大階段18世紀(jì)以前：海洋知識的積累19~20世紀(jì)中葉：海洋科學(xué)的奠基與形成20世紀(jì)中葉至今：現(xiàn)代海洋科學(xué)時期慢快非?？?8世紀(jì)以前：海洋知識的積累不是海洋科學(xué)！！15～16世紀(jì)地理大發(fā)現(xiàn)時代—海洋探險1492-14931493-149614981502-15041497-1499V.da-伽馬葡萄牙航海家從歐洲繞好望角到印度航路的開拓者。哥倫布意大利航海家麥哲倫首次航海繞地球一周1519-1522環(huán)球航行，證明地球是圓的18世紀(jì)以前：海洋知識的積累JamesCook（1728-1779）/wiki/James_Cook1768～1779間三次海洋探險最早進(jìn)行科學(xué)考察首先完成環(huán)南極航行18世紀(jì)以前：海洋知識的積累1768-1779，三次大洋調(diào)查，澄清了地理大發(fā)現(xiàn)時期留下的許多不定的問題，對印度洋和太平洋的幾乎所有島嶼進(jìn)行了詳細(xì)的考察。是海洋學(xué)的奠基人。1768-1771，“奮斗”號，目的尋找金星凌日軌跡，對新西蘭考察，發(fā)現(xiàn)是島而非大陸。1772-1775，探索未知的南方大陸（即澳大利亞）。1776-1779，為打通太平洋到大西洋的北部航路。發(fā)現(xiàn)夏威夷群島，在1779年被夏威夷島上的土人殺死。海洋學(xué)奠基人——庫克三次大洋考察18世紀(jì)以前：海洋知識的積累科技成就1567年，鮑恩發(fā)明計程儀1569年，墨卡托發(fā)明繪制地圖的圓柱投影法1579年，哈里森制成當(dāng)時最精確的航海天文鐘1600年，吉伯特發(fā)明測定船位緯度的磁傾針1673年，英國人玻意爾發(fā)表研究“海水濃度”的論文1674年，荷蘭人列文虎克在荷蘭海域發(fā)現(xiàn)海洋原生動物1687年，英國人牛頓用萬有引力解釋潮汐1740年，瑞士人貝努利提出平衡潮學(xué)說1770年，美國人富蘭克林發(fā)表灣流圖1772年，法國人拉瓦錫測定海水成分1775年，法國人拉普拉斯提出大洋潮汐動力理論18世紀(jì)以前：海洋知識的積累19~20世紀(jì)中葉：海洋科學(xué)的奠基與形成海洋探險轉(zhuǎn)為海洋的綜合考察、海洋研究深化、理論體系形成通過政府資助和倫敦皇家學(xué)會支持，英國人為海洋學(xué)奠基起了重要作用英國“Beagle”號:1831-36，達(dá)爾文作為自然學(xué)家參加，描述、收集、分類、整理海陸動植物，發(fā)現(xiàn)各地物種相類似又截然不同，1859年發(fā)表生物進(jìn)化論《物種起源》1839-1843年，英國人羅斯環(huán)南極探險1872-1876年，英國人湯姆孫乘“挑戰(zhàn)者”號環(huán)球航行考察，現(xiàn)代海洋學(xué)研究的真正開始。海洋學(xué)開始脫離地理學(xué)領(lǐng)域在三大洋和南極海域的幾百個站位，進(jìn)行了多學(xué)科綜合考察，遍及北冰洋外的所有大洋，進(jìn)行測溫、海流、地質(zhì)底質(zhì)取樣、生物采樣、采水等。起因?qū)Α吧詈Ｓ袩o生物”的爭論。1925-1927年，德國“流星”號南大西洋考察，測繪了海底地形，得到了鹽度、溫度和溶解氧的深度剖面之后，挪威、荷蘭、英國、美國、蘇聯(lián)先后進(jìn)行海洋調(diào)查19~20世紀(jì)中葉：海洋科學(xué)的奠基與形成北極探險家南森（/wiki/Fridtjof_Nansen），1861-1930，挪威人。1893.6，率“前進(jìn)”號漂至840N后步行,是當(dāng)時北極探險中離極地最近的人,不到400km。第一個證實北極是海洋，北冰洋存在自東向西的海流，第一個徒步穿越格陵蘭島引起全國轟動。1923年獲諾貝爾和平獎。19~20世紀(jì)中葉：海洋科學(xué)的奠基與形成南北極探險家阿蒙森

/wiki/Roald_Amundsen兩極探險家阿蒙森(1872-1928)，1903年，打通了從北冰洋進(jìn)入太平洋的通道，1906到達(dá)舊金山。1911.12.14，登上南極點，1926年首次乘飛艇飛越北極。19~20世紀(jì)中葉：海洋科學(xué)的奠基與形成1820年，AlexanderMarcet證實了海水主要溶解成分的恒比關(guān)系19世紀(jì)中葉，英國人福布斯出版海產(chǎn)生物分布圖和《歐洲海的自然史》1855年，美國人莫里出版《海洋自然地理學(xué)》，被譽為物理海洋學(xué)之父，美國再版8次，英國再版19次1859年，英國人達(dá)爾文出版《物種起源》1891年，默里出版《深海沉積》1903年，桑德斯特朗和海蘭-漢森提出深海海流的動力計算方法1905年，Ekman提出大洋漂流理論斯韋爾德魯普、約翰遜和福萊明合著《海洋》，被稱為海洋科學(xué)建立的標(biāo)志19~20世紀(jì)中葉：海洋科學(xué)的奠基與形成專門研究機構(gòu)的建立1925年，美國SCRIPPS海洋研究所建立1930年，美國WOODSHOLE海洋研究所建立1946年，蘇聯(lián)科學(xué)院海洋研究所建立1949年，英國國立海洋研究所建立19~20世紀(jì)中葉：海洋科學(xué)的奠基與形成1951年，成立“世界氣象組織（WMO）”1957年，成立“海洋研究科學(xué)委員會（SCOR）”1960年，成立“政府間海洋學(xué)委員會（IOC）”1966年，成立“國際生物海洋學(xué)協(xié)會（IABO）”1967年，成立“國際海洋物理科學(xué)協(xié)會（IAPSO）”國際地球物理年（IGY,1957-1958）國際印度洋考察（IIOE,1957-1965）國際海洋考察10年（IDOE,1971-1980）熱帶大西洋國際合作調(diào)查（ICITA,1963-1964）黑潮及鄰近水域合作研究（CSK,1965-1977）全球大氣研究計劃（GAPP,1977-1979）世界氣候研究計劃（WCRP,1980-1983）深海鉆探計劃（DSDP,1968-1983）20世紀(jì)中葉至今：現(xiàn)代海洋科學(xué)時期全球或者區(qū)域的大規(guī)模的國際合作計劃、政府投入大幅度增加、科技發(fā)展快速、重要突破屢見不鮮！！大洋鉆探計劃（ODP）全球海洋通量研究（JGOFS）熱帶大洋與全球大氣（TOGA）;熱帶海洋全球大氣耦合響應(yīng)試驗（TOGA-COARE）全球大氣海洋:以ENSO為中心研究全球氣候季節(jié)到年際變化，其成果加深對氣候系統(tǒng)的了解及ENSO形成機制的理論模型。20世紀(jì)中葉至今：現(xiàn)代海洋科學(xué)時期WOCE(90-2002)十年海洋環(huán)流試驗：1990-1998為全球觀測階段，1998-2002為數(shù)據(jù)分析和數(shù)值模擬階段20世紀(jì)中葉至今：現(xiàn)代海洋科學(xué)時期Why數(shù)值模擬？能得到全球海洋四維時空分布信息氣候變率和可預(yù)報性研究計劃（CLIVAR,1993-2008）預(yù)測季、年際尺度氣候變化；引起季、年尺度氣變原因，預(yù)測人類活動影響；通過古氣候運動—認(rèn)識現(xiàn)今氣候。20世紀(jì)中葉至今：現(xiàn)代海洋科學(xué)時期1、氣候及其變異：ENSO的全球影響、長時間變化及其可預(yù)測性海洋工作者關(guān)注的問題舉例：PDO：太平洋年代際變異2、海洋生態(tài)系統(tǒng)黃魚等魚變小，捕撈亂一方面，也可能是環(huán)境變化改變了生物鏈3、海洋減災(zāi)、防災(zāi)大風(fēng)、巨浪造成損失達(dá)100億環(huán)境預(yù)報研究赤潮連年發(fā)生2007年我國共發(fā)生風(fēng)暴潮、海浪、海冰、赤潮和海嘯等海洋災(zāi)害163次，造成直接經(jīng)濟損失88.37億元，死亡(含失蹤)161人

《2007年中國海洋災(zāi)害公報》

海洋環(huán)境與生態(tài)的關(guān)系沙丁魚鳀魚魚卵分布