环境海洋学复习资料(中国海洋大学版)

环海--物理部分第一章——海洋权益1.《中华人民共和国领海和毗连区法》我国有300万平方公里的海洋国土。2.1996年5月15日我国批准《联合国海洋法公约》，规定沿海国有权划定12海里领海，24海里毗连区，200海里专属经济区。我国有300万平方公里专属经济区第二章——海洋环境地学1、海洋的划分地球上互相连通的广阔水域构成统一的世界海洋。根据海洋要素特点及形态特征，可将其分为主要部分和附属部分。主要部分为洋，附属部分为海、海湾和海峡。2、有太平洋大西洋北冰洋印度洋，从海洋学观点，前三个大洋南部相互连通，水团和环流结构独具特点而划为南大洋3、地转偏向力--科氏力：由于地球自转所产生的惯性力，其基本性质为：只有当物体相对地球运动时才会产生；如果人们沿物体运动的方向看，在北半球它垂直指向物体运动的右方，南半球指向左方。科氏力只能改变物体的运动方向，而不能改变物体的运动速率。水平科氏力的量值与物体运动的速率以及地理纬度的正弦成比例，在赤道上为零。4、现代海岸带：指现代相对稳定的海岸带环境分带明显：海岸（seacoast）：高潮线以上的狭窄的陆上地带，又称潮上带。大多数时间裸露于海水水面之上，但遇到特大潮或风暴浪时可能被淹没。海滩（beach）：高低潮之间的地带，又称潮间带（tidalzone,littoralzone）。海洋生物学家再细分为高潮带、中潮带、低潮带。生物分布与此相关。水下岸坡（shoreface）：低潮之下直到波浪作用所及的海底部分（波基面，wavebase），水深可达10-20m，又称潮下带（sublittoralzone）。第三章海水物理性质和大洋层化结构2.海冰：（海冰形成的必要条件：海水温度降至冰点并继续失热，相对冰点稍有过冷却现象并有凝结核存在）海水结冰过程：当海水盐度S小于等于24.695时，结冰情况与淡水相同。当海水盐度大于24.695时，最大密度的温度在冰点以下，（海水最大密度的温度与冰点温度都随盐度的增大而降低）所以海水温度越低，密度越大。表面海水虽然冷却到了冰点，但密度变大，还要下沉，增密所引起的对流混合将下层的热量向上层传输，上层水温仍不低于冰点，仍不能结冰。只有当上下层海水都冷却到冰点后，海水内又有凝结核才开始结冰，且可从海面至对流所达深度内同时开始结冰。又因为冰的密度小，所以海冰形成后会浮上海面，并形成较厚的冰层。（参见74页图3-2和86页）淡水结冰：水温降至4℃，表面水密度达最大便下沉，下层水被迫上升，形成上下对流作用，至上下层皆达到4℃为止，此后表面温度如果继续下降，冷水便不再下沉，冷至冰点便开始结冰。3.主温跃层海水温度一般随深度而递减，递减率最大处的一定厚度的水层称为“温跃层”，大洋中低纬度和中纬度的海域大约在200m和1000m水层之间的温跃层，由于它不随季节变化，故称为“永久性温跃层”或“主温跃层”。4.海面热收支Qt=Qs-Qb+/-Qe+/-Qh（海水中获得的热量应与支出的热量相等，主要通过海面进行。)Qt：热收支余！！！Qs太阳辐射Qb海面有效回辐射Qe蒸发或凝结潜热Qh海-气之间感热交换蒸发耗热Qe随纬度分布呈双峰形式。Qh呈条带状分布（图参见92页）蒸发潜热Qe与（Qs-Qb）量级相当，在中、高纬度，两者的变化趋势极为相似，但在低纬热带海区，因海面上湿度大蒸发量显著低于副热带海区，这样一来蒸发潜热Qe随纬度分布呈现双峰形式。Qh海-气之间感热交换随纬度变化不大，并且量值较小。6.全水平衡方程：q=P-E+(M-F)+R+(Ui-U0)水量交换盈余=降水-蒸发+（融冰-结冰）+陆地径流+（海流及混合使海域获得的水量-海流及混合使海域失去的水量）7.对整个世界大洋全年或多年平均Q=P-E+R=0盈余=降水-蒸发+陆地径流8.温盐密分部以及变化大洋中的温盐分布可通过表层海水带着自己的特性沿等密面下沉的结果来说明。层状分布的根本原因：大洋表层以下的海水都是从不同海区表层辐聚下沉而来的，由于其源地的盐度性质各异，因而必然将其带入各深层中去，并凭借它们密度的大小，在不同深度上水平散布第四章——海洋环流1.地转流---不考虑摩擦的定常流水平压强梯度力与科氏力取得平衡时的定常流动。（不考虑潜应力和其他因素。在水平压强梯度力的作用下，海水将在受力的方向上产生运动。与此同时科氏力便相应起作用，不断地改变海水流动的方向，直至水平压强梯度力与科氏力大小相等方向相反取得平衡时，海水的流动便达到稳定状态。）。2.风海流----考虑摩擦的定常运动。前提假设（1）定常风长时间吹（2）密度分布均匀（3）海区无限广阔无限深，远离海岸（4）f平面近似（5）海面无起伏湍切应力与科氏力平衡时（摩擦深度与风速有关）北半球随深度越大，流向相对风矢量向右偏3.大洋表层环流模式：（1）以南北回归高压带为中心形成反气旋型大洋环流（2）以北半球中高纬度海上低压带为中心形成气旋型大洋环流。（3）南半球中高位海区没有气旋性大洋环流，而被西风漂流所取代（4）南极大陆绕极环流南、北赤道流赤道逆流赤道潜流西边界流西风漂流风生环流热盐环流（5）北印度洋季风环流西边界流：是边界流的一种。沿大洋西部边缘大陆坡的狭窄地带，向高纬度方向流动的海流。是由科里奥利效应形成，当信风流抵达各大洋西部之后，一部分汇入赤道逆流，大部分沿大陆边缘向高纬度方向流动，而成为近岸水系和大洋水系之间的边界。如太平洋的黑潮、东澳大利亚海流，大西洋的墨西哥湾流、巴西海流，印度洋的莫桑比克海流、索马里海流等北太平洋的主要环流亲潮（黑潮）阿拉斯加流北太平洋流第五章——海洋中的波动现象1.小振幅重力波：假定：振幅相对波长无限小，重力是唯一外力，流体是不可压缩的无粘性流体，流体质点的运动是吴旋运动，表面压力均匀且底部不透水。驻波：A、T、波长相等，传播方向相反的两列正弦波叠加波形不传播故称驻波波腹：波面具有最大的升降；波节：无升降；波群：A相等，波长、T相近，方向相同的两列正弦波叠加。弥散：原先叠加在一起的不同波长、T、V的分波分散开来角散：各分波向不同方向分散开来频散：不同波长的波相速度也不同A振幅T周期V波速扩展:波腹:波面具有最大的升降波节：无升降2.风浪和涌浪风浪是由当地风产生并一直处在风作用之下的海面波动。（特征：在海面上分布不规律，波峰通常尖削，波峰线短，周期小，当遇大风时常出现波浪破碎现象，形成浪花。）涌浪则是海面上由其他海区传来的或者当地风力迅速减小、平息，或者风向改变后海面上遗留下来的波动。（特征：在海上传播比较规则，波面比较平坦、光滑，波峰线长，周期、波长都比较大）风浪成长状态过渡态：某点风浪未达理论最大，随时间的推移，还可以继续增长定常态：某点的风浪尺度达到理论上的最大值充分成长：波浪在成长过程达到一定尺度后，摄取与消耗能量达到平衡时，波浪不再增大。3.浅海和近岸海波（1）波速、波长变化：波速变小；周期保守，波长变小。（参见152页）（2）波向转折：波峰线有逐渐与等深浅平行的趋势海底突出的海岬处，波向线辅聚，出现大浪。在凹进的海湾处，波向线辐散，波浪较小。第六章——潮汐1.潮汐现象（170页）基本要素平潮与停潮、高潮与低潮、高潮时与低潮时、涨潮时与落潮时：涨潮时潮位不断增高，达到一定的高度后，在短时间内潮位不涨也不退，称之为平潮，平潮的中间时刻称为高潮时；平潮过后潮位下降，当潮位退到最低后，潮位不长也不落，称之为停潮，其中间时刻称为低潮时。从低潮时到高潮时的时间间隔叫做涨潮时，从高潮时到低潮时的时间间隔称为落潮时。潮差：上涨到最高位置时的海面高度叫做高潮高，下降到最低位置时的海面高度叫低潮高，相邻的高潮高与低潮高之差叫潮差。2.潮汐分类：1.正规半日潮：一个太阳日（24时50分）内有两次高潮两次低朝潮差相等2.全日潮：一个太阳日（24时50分）内，有一次高潮一次低潮3.混合潮：一个朔望月内，既有半日潮又有全日潮包括：（1）不正规半日潮：一个朔望月内大多数日子是半日潮，少数是全日潮。（2）不正规日朝：一个朔望月内大多数日子是全日潮，少数是半日潮。2.引潮力:地球绕地月公共质心公转所产生的公转惯性离心力与月球引力的合力称为月球引潮力3.潮汐静力理论（平衡潮汐论）假定：（1）地球为一个圆球，其表面完全被等深的海水所覆盖，不考虑陆地的存在；（2）海水没有粘性，也没有惯性，海面能随时与等势面重叠；（3）海水不受地转偏向力和摩擦力的作用。在这些假定下，海面在月球引潮力的作用下离开原来的平衡位置作相应的上升或下降，直到在重力和引潮力的共同作用下，达到新的平衡位置为止。因此海面便产生形变，也就是说，考虑引潮力后的海面变成了椭球形，称之为潮汐椭球，并且它的长轴恒指向月球。由于地球的自转，地球的表面相对于椭球形的海面运动，这就造成了地球表面上的固定点发生周期性的涨落而形成潮汐，这就是平衡潮理论的基本思想。4.风暴潮风暴潮是来自海上的一种巨大的自然界的灾害现象。指由于强烈的大气扰动，如强风和气压骤变所招致的海面异常升高的现象。它结合了通常的天文潮，特别是若恰好赶场了高潮阶段，则往往会使其影响所及的海域水位暴涨，乃至海水侵溢内陆，酿成巨灾。第七章海水混合和海洋细结构1.海水混合混合形式：分子混合，涡动混合，对流混合分子混合：分子的热运动与相邻海水进行交换，只与海水性质有关涡动混合：海水微团的随机运动与相邻海水进行交换。与海水的运动状态有关。对流混合：热盐作用引起，主要是铅直方向水体交换。2.海洋内部混合海洋内波引起的混合尤为重要：分子双扩散对流效应：由于分子热传导系数大于盐扩散洗漱（100倍），引起的自由对流，促进海洋内部混合。通常两种形式（1）冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上（2）暖而咸的海水位于冷而淡的海水之上。海洋环境化学部分N、P、Si三种营养盐在大洋中铅直分布呈现类似的特点（剖面图在课本上）。在大洋真光层，由于海洋浮游生物大量吸收营养盐，致使它们的含量都很低，有时甚至被消耗降低至分析零值。被生物摄取的N、P、Si等营养盐转化为生命颗粒有机物。生物新陈代谢过程的排泄物和死亡后的残体在向深层沉降的过程中，由于微生物的矿化作用和氧化作用，有一部分重新转化为DIN、DIP和溶解硅酸盐，释放回水中。因而随深度的增大，其含量逐渐增大，并在某一深度达到最大值，此后不再随深度而变化。1、海水的主要化学特点（1）海水的常量元素即主要成分有11种，占总盐分的99.9%，包括Na+、Mg+、Ca2+、K+、Sr2+、Cl-、SO42-、CO32-、（HCO3-）、Br-、F-、以及H3BO3分子；（2）海水是性的，海水中正负离子当量浓度基本相等；（3）满足恒比定律，海水中主要元素组成之比值大体恒定不变；（4）海水是弱碱性的，pH一般在8.0~8.5.恒比定律：尽管各大洋各海区海水的含盐量可能不同，但是海水主要溶解成分的含量间有恒定的比值。2、概念pH：水溶液中氢离子活度的负对数DO：单位体积水体中溶解的氧气的量，单位mg/L或ml/LCOD：水体中易被强氧化剂氧化的还原物质所消耗氧化剂折算成氧的量。TTS悬浮颗粒物：以0.45μm孔径的滤膜所阻留的固体物质为悬浮物，表示了海水中的不可溶部分。3、pH、DO和营养盐的分布特征是什么？哪些影响因素？pH：由近岸到深海是由低到高的，铅直分布图（P247，图6-2）；影响因素：温度、生物活动、水的输送DO：（P249，图6-3）；影响因素：温度、生物活动。4、什么是河口？化学物质在河口发生哪些变化？河口：陆地与海洋的交汇区，既是河流的终点又是海洋的起点。（1）添加过程①解析：通常发生在盐度较低时，即淡咸水活动的早期，与颗粒结合强的后解析；（发生在盐度较低时）②溶解：发生在淡水向海洋方向和河口方向运动时，包括细胞自溶；（发生在任何位置）③有机物降解：是有机物中某些物质溶解出来，释放物与某些物质有一定比例关系；（发生在任何位置）④界面交换：扩散和涡动⑤氧化还原反应：与pH关系密切，如Fe、Mn形成铁锰氧化物（发生在氧化还原点位较低时）（2）消除过程①絮凝：淡水胶体输送到海水中发生絮凝，同时产生溶解态元素；（发生在淡咸水混合的早期）②吸附