海洋科学导论复习提纲

海洋科学导论复习提纲第一章绪论§1.1海洋科学的定义属于地球科学体系——以地球为研究对象的科学体系地球科学体系包括：地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学、固体地球物理学【定义】是研究地球上海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及与开发、利用海洋有关的知识体系。【研究对象】1.海洋中的(海水、营养盐、生物)2.海底的(海洋沉积、海底岩石圈)3.海口的(河口、海岸带)，海面的(大气边界层)。【学科特点】1.特殊性和复杂性2.作为物理系统的水-汽-冰不停转变3.作为自然系统的多层次耦合。【研究特点】1.明显依赖于直接观察2.信息论、控制论和系统论方法重要3.学科分支细化与相互交叉渗透并重、趋于综合与整体化研究。第二章地球系统与海底科学§2.2海与洋☆2.2.1地表陆海分布（1）陆地占29.2％，海洋占70.8％，海陆面积之比为2.5:1地表大部分为海水所覆盖。（2）地表海陆分布极不均衡，北半球陆地占67.5％，南半球陆地占32.5％。（3）海洋平均深度达3795m地球的平均半径：6371km海洋的平均深度达3795m，陆地平均高度为875m，如果将高低起伏的地表削平，地球表面将被约2646m厚的海水均匀覆盖。2.2.2海洋的划分——洋（主要部分）和海、海湾和海峡（附属部分）【洋】也称大洋，是海洋的主体部分。占海洋总面积的90.3%，深度一般大于2000m平均盐度为35具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统[☆南大洋]从南极大陆到南纬40°为止的海域；或从南极大陆起，到亚热带辐合线明显时的连续海域。是世界大洋底层水团的主要形成区，对大洋环流起着重要作用。【海】海洋的边缘部分。全世界共有54个海，其面积占世界海洋总面积的9.7％。平均深度2000m以内。按海的位置可分为陆间海、内海和边缘海。[陆间海]指位于大陆之间的海。面积和深度都较大，如地中海和加勒比海。[内海]指伸入大陆内部的海。面积较小，水文特征受周围大陆强烈影响，如渤海和波罗的海等。[边缘海]位于大陆边缘。以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔，但水流交换通畅，如东海、日本海等。【海湾】是洋或海延伸进大陆且深度逐渐减小的水域。海洋状况与邻接海洋相似。【海峡】海峡是两端连接海洋的狭窄水道。流急，潮流速度大。§2.3海底地貌大陆架——领海范围以外深度达200m或以上。坡度平缓，宽度与深度变化较大大陆坡——分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡。200~2000m坡度较陡大陆隆——自大陆坡麓缓慢倾向洋底的扇形地。水深2000-5000m。可能有海底油气资源稳定型活动型——同现代版块边缘。频繁的地震和火山活动，造成海沟。大陆边缘海岸带——高潮线以上的陆上地带，又称潮上带。海滩——高低潮之间的地带，又称潮间带。水下岸坡——低潮线以下到波浪作用所能到达的海底部分，又称潮下带。海岸带海底海岸是高潮线以上的陆上地带，大部分时间裸露于海水面之上，仅在特大高潮或暴风浪时才被淹没，又称潮上带。海滩是高低潮之间的地带，高潮时被水淹没，低潮时露出水面，又称潮间带。水下岸坡是低潮线以下直到波浪作用所能到达的海底部分，又称潮下带，其下限相当于1/2波长的水深处，通常约10～20m。§2.4海底构造和大地构造学说【板块构造学说】是大陆漂移和海底扩张的引伸和发展。[大陆漂移]魏格纳《海陆的起源》——中生代泛大陆、泛大洋（今太平洋）大陆漂移的主要依据有海岸线形态、地质构造、古气候和古生物地理分布等。[海地扩张]阐明主要与海底生成和消亡过程有关的理论1.扩张的洋底把与其相邻接的大陆向两侧推开，这就是海底扩张说对大陆漂移的解释。Eg.大西洋及其两侧大陆2.洋底扩展移动到一定程度便向下俯冲潜没，重新回到地幔，相邻大陆逆掩于俯冲带上。Eg.太平洋大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口，涌出的地幔物质冷凝形成新洋底，新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移，这就是海底扩张。海底扩展移动速度大约为每年几厘米。【板块构造】岩石圈板块，简称板块。（岩石圈可以漂浮在软流圈之上作侧向运动）地球最上部被划分为岩石圈和软流圈。软流圈在缓慢而长期的作用力下，会呈现出塑性或缓慢流动的性质。因此岩石圈可以漂浮在软流圈之上作侧向运动。[七大板块]欧亚板块、太平洋板块、北美板块、南美板块、非洲板块、印度-澳大利亚板块和南极洲板块[结构特点]板块内部是相对稳定的，形变少；而板块边界则是全球最活动的构造带，多地震[板块分类]拉张型、挤压型和剪切型边界三种基本类型。[拉张型边界]的主应力是受拉张力作用。两板块作相背分离运动。Eg.裂谷带,[挤压型边界]的应力场以挤压作用为主。两侧板块相对汇聚运动。Eg.阿尔卑斯-喜马拉雅山带[剪切型边界]的应力场以剪切作用为主。剪切方向与板块相对运动方向一致。Eg.转换断层从生成至挤压型边界（海沟俯冲带）消亡一般不超过2亿年§2.5海洋沉积——海滨沉积、大陆架沉积、大陆坡—陆隆沉积、大洋沉积【海滨沉积】海滩沉积、潮坪沉积、砂坝-泻湖沉积、河口湾沉积、三角洲沉积。[海滩沉积]1.自流域内搬运来的风化产物2.海岸侵蚀3.自内陆架向岸搬运的沉积物海滩沉积物的粒径变化较大，从粉砂到巨砾，大部分为砂、砾。[潮坪沉积]以潮汐为主要动力。碎屑物质(粘土、粉砂)组成。我国大多为由粉砂组成的泥质潮坪[砂坝-泻湖沉积体系]砂坝泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列砂坝和砂岛，被砂坝从毗邻海域隔离出来、仍与海洋沟通或有限沟通的浅水域称为泻湖。[河口湾沉积]河口湾内碎屑物质的搬运及沉积过程以及底质的特征受径流、潮汐、波浪及河口环流系统等水动力要素的控制。[三角洲沉积]三角洲是河流携带的泥沙等物质在海滨(湖)地带形成的堆积体。径流量和输沙量是三角洲形成的物质基础。【大陆架沉积】受物理、化学、生物及地质作用等过程的影响。如泥沙搬运，海解、逆风化、沉淀，摄食、掘穴，海面变化等。大洋中脊——指贯穿四大洋、成因相同、特征相似的海底山脉系列大洋盆地——大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底大洋底主要沉积物：残留沉积、现代沉积、准残留沉积【大陆坡—陆隆沉积】除受地质构造环境、海面变化、物质来源及生物活动影响外，主要受块体运动、大洋深层热盐环流及水柱沉降等过程的控制。以陆源成分为主得沉积物，搬运沉积过程有连续和不连续之分厚度可达2000~5000m【大洋沉积】由生物组分(钙质和硅质)及非生物组分(陆源、自生、火山和宇宙尘埃)组成。按其成因可分为5类：远洋粘土、钙质生物、硅质生物、陆源碎屑、火山碎屑。§2.6海底矿物资源1.滨海矿砂2.海底石油和天然气3.磷钙石和海绿石4.锰结核和富钴结壳5.海底热液硫化物6.天然气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】一种溶解有多种无机盐、有机物质和气体以及含有许多悬浮物质的混合液体3.1.2海水的盐度【盐度】含盐量是海水浓度的标志。1982年实用盐度标度：水温15℃、1个大气压状态下，与1kg水中含有氯化钾32.4356g的溶液具有相同电传导率的海水盐度作为35，3.1.3海水的主要热性质和力学性质【热性质】热容和比热容、绝热温度、位温、热膨胀及压缩性、热导率与比蒸发潜热等是海水的固有性质，是温度、盐度、压力的函数。热传导热容——海水温度升高1K（或1℃）时所吸收的热量比热容——单位质量海水的热容热膨胀系数——温度升高1K(1℃)时，单位体积海水的增量压缩系数——压力增加1Pa时的单位体积海水的体积负增量位温——海洋中某一深度的海水微团绝热上升到海面（大气压）时所具有的温度比蒸发潜热——使单位质量海水化为同温度的蒸汽所需的热量【力学性质】1.海水的粘滞性——切应力、动力学粘滞系数(粘度)μ、运动学粘滞系数μ/ρ分子粘滞系数←海水性质，涡动粘滞系数←海水运动状态2.水的渗透压3.水的表面张力3.1.4海水的密度和海水状态方程【海水密度】单位体积海水的质量。其倒数称为海水比容，即单位质量海水的体积是盐度、温度和压力的函数，常书写成ρ(S,T,P)形式。海面(P=0)的海水密度仅为盐度和温度的函数，称为条件密度。T=0℃时，仅是盐度的函数。【海水状态方程】用来计算海水的密度上式中A=8.24493×10-1-4.0899×10-3T+7.6438×10-5T2-8.2467×10-7T3+5.3875×10-9T4B=-5.72466×10-3+1.0227×10-4T-1.6546×10-6T2C=4.8314×10-4纯水项w=999.842594+6.793952×10-2T-9.095290×10-3T2+1.001685×10-4T3-1.120083×10-6T4+6.536332×10-9T5适用范围：T=-2~40℃，S=0~42。§3.3海洋的热量与水量平衡3.3.1海面热收支海洋热量来自太阳辐射能，几乎全部通过海-气界面到达海洋。可认为海洋获得的热量与失去的热量相同，这种收支主要通过海面进行。通过海面热收支的主要因子有：太阳辐射(Qs)、海面有效回辐射(Qb)、蒸发或凝结潜热(Qe)及海气间的感热交换(Qh)，即☆Qw=Qs-Qb±Qe±Qh（Qw为通过海面的热收支余项）Qs+Qb：辐射热盈余整体、长期而言应Qw=0，但局部、短时则Qw≠0。Qw＞0，海水获热；Qw＜0，海洋失热【太阳辐射Qs】北半球夏季(6月)总辐射量的纬度差异不显著，即梯度较小。北半球冬季(12月)赤道至高纬之间辐射量梯度很大。辐射量的这种冬夏变化是导致北半球大洋水温南北方向的梯度冬季大于夏季的主要原因。【海面有效回辐射Qb】所谓海面有效回辐射，即指海面的长波辐射与大气回辐射（长波）之差。海面有效回辐射取决于海面水温，海上水汽量和云的特征。1.相对湿度一定时，海面有效回辐射随温度升高而减小。2.天空有云时，大气回辐射强，海面有效回辐射减小。Eg.冬季早晨阴天时比晴天时暖和3.由于海面水温和海洋上方相对湿度的日、年变化相对较小，故海面有效回辐射的地理、季节变化也较小。平均而言，全球的太阳辐射Qs比海面有效回辐射Qb大，故Qs-Qb＞0，这部分热盈余称辐射平衡，以其它方式返回大气。【蒸发耗热Qe】蒸发和水汽凝结是可逆过程。海洋每年蒸发掉约126cm厚的海水，由于海水的蒸发潜热很大，所以蒸发使海洋失去巨额热量。约占世界大洋辐射平衡热盈余的90％。[蒸发速率]与近海面水汽铅直梯度成比例。Tw＞Ta由于海洋向大气传到热量，使近海面气温升高，从而产生热力对流。蒸发不断进行Tw＜Ta由于大气向海洋传到热量，使近海面气温降低，导致气层的层结稳定，以致蒸发停止稳定层结Tw—海面水温Ta—近海面气温秋末冬初是一年中蒸发最强季节1.实际海洋中，风对蒸发过程起巨大促进作用。2.大洋蒸发速率不均，且季节变化。一般冬季夏季，因为冬季水温气温，空气层结不稳定，且风速较大【感热交换Qh】热传导形式(显热)交换热量,交换过程受制于海面风速和海-气温差低维→中高纬的热量输送，通过大洋径向环流完成世界大洋通过感热交换向大气输送的热量，相当于辐射平衡热盈余的10％。(Qs-Qb)为通过海面进入海水的净辐射量，25°N~20°S间最大，然后随纬度增高急剧减少。蒸发耗热量Qe的量级与(Qs-Qb)相当，在中、高纬度的变化趋势也极为相似，但在低纬热带海区，因湿度大，蒸发量明显低于副热带海区，故蒸发耗热Qe呈双峰分布。海-气感热交换Qh随纬度变化不大，且量值较小。各热收支分量合成——热平衡余项Qt，变化显著。23°N～18°S热带海域Qt0，海水有净的热收入；南北中、高纬海域Qt0，海水有净的热支出。3.3.2海洋内部热交换铅直方向热输运Qz——湍流水平方向热输运QA——海流3.3.3海洋中的水平衡海洋中的水量收支影响着盐度的分布与变化。【影响因子】[收入]降水、径流、融冰[支出]蒸发、结冰。§3.4海洋温度、盐度和密度的分布和水团宏观上看，表层沿纬向呈带状分布，即东-西方向上量值差异相对小；而经向即南-北方向上的变化显著在铅直方向上，基本呈层化状态，且随深度增加其水平差异逐渐缩小【海洋温度的分布与变化】【水平分布】[表层海