海洋科学导论

海洋科学的发展史第一阶段：海洋知识的积累(18世纪以前)第二阶段：海洋科学的奠基与形成(19~20世纪中叶)第三阶段：现代海洋科学时期(20世纪中叶至今)海洋科学的未来123公元前7~6世纪，古希腊的泰勒斯认为大地是浮在茫茫大海之中。公元前4世纪，古希腊亚里士多德在《动物志》中描述和记载了爱琴海的170余种动物。第一阶段：海洋知识的积累4§1.2海洋科学的发展史古希腊时代所认知的世界，公元前450年Herodotus所绘之地图。5§1.2海洋科学的发展史公元前140年古希腊的Ptolemy所绘之地图6VikingsdiscoveredGreenlandandAmerica7地球探险时代(15-16世纪)：意大利人哥伦布(Columbus):1492-1504年，发现美洲大陆；葡萄牙人达伽玛(VascodeGama)：1498年首次到达印度。葡萄牙人麦哲伦(Magellan)：1519-1522，完成了人类第一次环球航行。910亨利王子的全名是唐·阿方索·恩里克，葡萄牙亲王。因设立航海学校、奖励航海事业而被称为“航海者”。据说他诞生时的星象预示他“必将进行伟大而高贵的征伐，更为重要的是，他必将发现他人无法看到的神秘的东西”。（１３９４～１４６０年）11卡拉维尔帆船12航海家哥伦布的克拉克帆船－圣玛莉亚号131569年墨卡托海图，1579年哈里森制成航海天文钟，1600年吉伯特测定船位纬度的磁倾针。14漫长的西非海岸向南方延伸下去，一眼望不到头，使习惯于内海航行的水手们极不适应。亨利王子每年都派出船队，要他们沿着海岸尽力向南探索，然而一开始却少有成果。他们遇到的头一个障碍是被称作诺恩角（CapeNoun）的地方，海风卷来内陆的沙尘，把海水染成红色，使水手们感到莫名的恐惧，视之为畏途。事实上它并不是什么不可逾越的险阻，更多的是一种心理上的“障碍”，但却一度成为了葡萄牙航海的南界。另一个巨大的险阻，即著名的博哈多尔角（CapeBojador），一个令水手们闻之变色、让船长们束手无策、使亨利王子真实的信件（写于1433年10月22日）说，为了越过这个海角，从1421年起连续进行了14次探险远征，却一直没有取得成功。181434年，埃内斯改变了以往紧紧靠着海岸航行的方法——他的船直接南下航行到远离博哈多尔角西边的海面上。那里风平浪静的景象和海角附近的惊涛骇浪形成了鲜明的对比，于是这个曾阻挡了葡萄牙航海家前进的步伐多年的海角就此轻而易举地被绕过去了。埃内斯把船靠岸，发现天上的太阳并没有什么异象，陆地上依然贫瘠荒凉，稀疏的长着一些植物，极目望去，毫无人踪。埃内斯采摘了一些玫瑰花，葡萄牙人称之为“圣玛丽玫瑰”，以此作为到过此地的证物。1418-1419年两位船长发现马德拉群岛和亚速尔群岛，从而揭开了地理大发现序幕。1442年罗马教皇给葡萄牙国王谕旨：凡是在博哈多尔和印度之间可能发的土地，都赐予葡萄牙专利权。1445年贡萨尔维斯到达佛得角1478年贡萨尔维斯越过赤道1482年卡奥到达刚果河口1488年迪亚士发现风暴角（好望角）1498年5月20日达伽玛到达印度卡利卡特19202122TheVoyagesofCaptainJamesCook1768-1780242526TheCookExpeditionsExtensiveScientificInvestigationsArctictoAntarcticMappingofthePacificOceanDepthSoundingsWindsandCurrentsSubsurfaceTemperaturesBiologicalSamplingGeneralGeographyofthePacific&Atlantic271768-1780，三次大洋调查，澄清了地理大发现时期留下的许多不定的问题，对印度洋和太平洋的几乎所有岛屿进行了详细的考察。是海洋学的奠基人。1768-1771，“奋斗”号，目的寻找南大陆，对新西兰考察，发现是岛而非大陆。1772-1775，“冒险”“果敢”号对南大洋考察，是第一个从东线绕地球一周的人。1776-1780，为打通太平洋到大西洋的北部航路。发现夏威夷群岛，在79年被夏威夷岛上的土人杀死。28南森(Nansen):1861-1930，挪威人。1893.6，率“前进”号漂至84N,后步行。是当时北极探险中离极地最近的人,不到400km。第一个证实北极是海洋，北冰洋存在自东向西的海流。第一个徒步穿越格陵兰岛引起全国轰动。第一任挪威驻英国大使，1923年获诺贝尔和平奖。29两极探险家阿蒙森(Amundsen)(1872-1928)1903年，研究北磁极，打通了从北冰洋进入太平洋的通道。1911.12.14，登上南极点。1926年首次乘飞艇飞越北极。30§1.2海洋科学的发展史海洋探险→海洋综合考察，海洋研究得到深化，形成理论体系；英国“挑战者”号1872~1876年环球航行考察，在三大洋和南极海域的几百个站位进行多学科综合观测，后继研究又获得大量成果，使海洋学从地理学中分离出来，此次考察被认为是现代海洋学研究的开始，并引起海洋考察热潮。德国“流星”号1925~1927年南大西洋调查,因计划周密、仪器新颖、成果丰硕而倍受重视，且测量仪器不断改进。大规模海洋调查，不仅积累了大量资料，而且也观测到许多新的海洋现象，还为观测方法本身的革新准备了条件。19世纪40~50年代，英国人福布斯《欧洲海的自然史》、美国人莫里《海洋自然地理学》、达尔文《物种起源》分别被誉为海洋生态学、近代海洋学和进化论的经典著作。第二阶段：海洋科学的奠基与形成31达尔文以博物学家身份随着小猎犬号(HMSBeagle)航行了五年，图为小猎犬号于1832年7月5日泊于RiodeJaneiro外海的情形32达尔文搭乘小猎犬号五年所经历的航程图33“挑战者”号环球航行是第一次对海洋进行全面研究34英国“挑战者”号1872—1876年的环球航行考察，被认为是现代海洋学研究的真正开始。“挑战者”号在三大洋和南极海域的几百个站位，进行了多学科综合性的观测，后继的研究又获得了大量的成果，从而使海洋学得以由传统的地理学领域中分化出来，逐渐形成为独立的学科挑战号的环球作业航迹图35挑战号上的生物实验室挑战号深水拖曳采样的情形挑战号官方报告中所绘的HMS挑战号插图36“挑战者”号在南极附近海域发现鲸群用拖网采集海底生物37理论成就1673年英国人玻意尔研究海水浓度发表著名论文1687年牛顿用万有引力定律解释潮汐1740年瑞士人贝努利提出平衡潮理论1770美国人Fraklin发表湾流图1772年法国人拉瓦锡首先测定海水成分1775年法国人拉普拉斯首创潮汐动力理论1859《物种起源》1884海水组成恒定性原理（马赛特）1903深海海流动力计算方法1905埃克曼漂流理论38斯韦尔德鲁普、约翰逊和福莱明合著的《海洋》（TheOcean）一书，对此前的海洋科学的发展和研究给出了全面、系统而深入的总结，被誉为海洋科学建立的标志。专职研究人员增多和专门研究机构的建立，也是海洋科学独立形成的重要标志。1925和1930年美国建立斯克里普斯和伍兹霍尔海洋研究所；1946年苏联科学院海洋研究所成立；1949年英国成立国立海洋研究所等等；就是典型的例子。39全面认识和近期高速发展专门研究机构建立、专职研究人员增多；国际合作加强。各国政府对海洋科学研究的投资大幅度增加，研究船的数量成倍增长。研究仪器设备更先进，回声测深仪，电磁海流计，地层剖面仪，计算机，遥感技术，深潜器。研究成果超出历史的总和，大量科研论著面世，很多领域都获得突出的进展与成果。第三阶段：现代海洋学40§1.2海洋科学的发展史海洋国际合作调查研究更大规模地展开。如国际印度洋考察(IIOE，1957-1965)、热带大西洋国际合作调查(ICITA，1963-1964)、黑潮及邻近水域合作研究(CSK，1965-1977)；1980年后又开展了多项为期10年的海洋考察研究计划，如世界大洋环流试验(WOCE)、大洋钻探计划(ODP)、全球海洋通量研究(JGOFS)，全球海洋生态系统动力学(GlobalOceanEcosystemDynamics,GLOBEC)计划等。1994年11月正式生效的《联合国海洋法公约》则涉及全球海洋的所有方面和问题第二次世界大战对海洋科学有很大的影响，大多数组织包括政府间组织和民间组织成立于二战之后。如世界气象组织(WMO)、国际物理海洋学协会(IAPO)后改为国际海洋物理科学协会(IAPSO)、海洋研究科学委员会(SCOR)、国际生物海洋学协会(IABO)等等。41§1.2海洋科学的发展史重要的突破屡见不鲜。板块构造学说被誉为地质学的一次革命；海底热泉的发现，使海洋生物学和海洋地球化学获得新的启示；海洋中尺度涡旋和热盐细微结构的发现与研究，促进了物理海洋学的新进展。大洋环流理论、海浪谱理论、海洋生态系、热带大洋和全球大气变化等领域的研究都获得突出的进展与成果，众多科研论著面世，令人目不暇接，特别是一些多卷集系列著作，如海尔主编的《海洋》(TheSea)、莫宁主编的《海洋学》等，堪称为代表性著作。4243计算机数值模拟在海洋科学中的应用潮汐潮流海洋环流海浪预报污染扩散生态系统泥沙沉积海洋工程海冰预警海难救助……44当今世界，人口激增，耕地锐减，陆地资源几近枯竭，环境状况渐趋恶化。众多有识之士把目光再次投向海洋。一些国家相继制订了21世纪的海洋发展战略，21世纪为“海洋科学的新世纪”。1994年起，联合国《联合国海洋法公约》生效，成立国际海底管理局，建立国际海洋法庭，召开“海洋和海岸带可持续利用大会”，“保护海洋环境国际会议”和“世界海洋和平大会”，并把1998年定为“国际海洋年”等。何以如此？皆因全世界面临的人口、资源、环境三大问题，几乎都可以从海洋中寻求出路。如何将上述可能变为现实？海洋科学则是架设在它们之间的桥梁。海洋科学在历经古代、近代和现代的发展之后，必将迎来一个更为辉煌的新时代。海洋科学的未来45