海洋基础知识,中国海洋大学 王秀芹,1. 掌握海洋科学的概念，熟悉研究的对象，了解海洋科学的分支及海洋科学研究的特点,海洋科学是研究在海洋中的各种现象和过程发生、发展和演化及它们与环境相互作用、相互影响的规律的一门综合性科学 海洋学研究的对象： 地球上70.8%的海水 研究特点：依赖直接观测；信息论、控制论系统论等多种研究方法；综合与整体化研究,2. 熟悉科氏力（地球自转偏向力）的作用，了解科氏力与地球自转产生的惯性离心力差别,科氏力： 地球上运动的物体 不改变运动物体的速度，只改变运动物体的方向。 北半球向右；南半球向左。 惯性离心力： 地球上所有物体 不同纬度离心力大小不同。,2、海洋形态的固有特性,1） 广漠而有垠: 占地球表面积70.8%， 陆地围隔， 有边 。 （侧边界的影响） 2）深又浅：两层含义 平均深度4000米，最深11034m（陆地高8848m),但地球半径6371公里。在地球上是极薄的一薄层； 与水平尺度（数千公里）相比为10-3量级（浅碟）。海水的水平运动为主。 3）连通又阻隔： 南大洋水域连成一体，可以充分进行物质和能量的交换。 北冰洋与印度洋、大西洋、太平洋的关系几乎隔绝，阻挡与北冰洋水交换。 水平运动为主，垂直运动弱；具有一体性或整体性。 特性：层结稳定，静力近似。（大气对流层）,3. 掌握地球的圈层结构，了解海洋性地壳和大陆性地壳的差异,内圈：岩石圈、地幔、地核 外圈：水圈、大气圈、生物圈 地壳差异： 海洋性地壳重于大陆性地壳 海洋是地球表一薄层。 海水运动：水平运动为主。,4. 掌握地球表面海陆分布的特点,地表70.8%为水覆盖； 北极为“水”南极为“陆”； 陆地主要分布在北半球南半球水多； 北半球“陆地”连成一体南半球“水域”连成一体。 海陆呈鼎状分布：陆地2/3在北半球,5. 掌握洋、海、海湾、海峡的概念，熟悉海洋按照位置的分类,洋：地球上连续巨大的咸水体。远离陆地，受陆地影响小；面积大，水深。 海：位于大陆边缘，被陆地、岛弧分割的许多形态各异的水体。称之为海、海湾、海峡。 海湾：洋或海延伸进大陆且深度逐渐减小的水域，海水与外界自由沟通。 海峡：两端连接海洋的狭窄水道。流急,按照海所处的位置海的分类,内海（内陆海）：深入大陆内部的海。面积小，受大陆影响大。 陆间海、地中海：大陆之间的海，面积和深度都较大。一般只有狭窄水道与大洋相同，有显著差别。 边缘海：位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔。但水交换通畅,中国近海海洋区域划分及基本形态特征，了解中国近海各海区所属海洋类型,渤海：内陆海 黄海： 东海： 南海：,6. 掌握世界大洋的划分及各大洋形态特征,太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋,太平洋：面积是地球表面积1/3，整个大洋1/2。 大西洋：整个大洋1/4。 印度洋：整个大洋1/5。 北冰洋：,7. 掌握海岸带、潮间带等概念，熟悉海岸带组成，了解海岸带类型。,海岸带：水位升高便被淹没、水位降低便露出的狭长地带，是海陆交互作用的地带 。 现代海岸带一般包括海岸、海滩和水下岸坡三部分（又称潮上带 、潮间带、潮下带 ） 海岸是高潮线以上狭窄的陆上地带，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,海岸带类型,我国海岸带和海涂资源综合调查简明规程将我国海岸分为河口岸、基岩岸、砂砾质岸、淤泥质岸、珊瑚礁岸和红树林岸等六种基本类型,大陆边缘、大洋底（洋中脊、海盆）,8.1 了解海底地貌所包括内容,8.2 掌握大陆边缘各部分的名称及基本特征,大陆边缘:大陆地壳在海底的延伸部分 按构造活动性分为稳定型和活动型两大类。 稳定型大陆边缘由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成 活动型大陆边缘：海沟与大洋底分界,8.3熟悉洋中脊的定义及分布特征,洋中脊：大洋中的山脉或隆起，具有全球规模，全长7万余公里。其上有横向断裂，中央裂谷，是海底扩张中心，扩张速度115cm/年。,9. 了解海底构造主要学说,大陆漂移说 海底扩张说 板块构造说,10. 掌握海洋主要矿产资源类型,滨海砂矿 海底石油 天然气水合物 锰结核 热液硫化物,11. 了解海洋动力资源的主要类型,潮汐 波浪 海流 温差,12. 熟悉水分子结构的特殊性 了解水的溶解性、密度变化异常现象,分子结构：极性，分子缔合力 溶解力强（极性） 密度变化异常：“热胀冷缩”？,13. 掌握海水绝对盐度定义，熟悉实用盐度标（PSS78）的盐度定义，了解盐度定义的发展历程，熟悉标准海水的定义、实用盐度的固定参考点 绝对盐度：海水中无机盐含量,盐度,13.2了解盐度定义的发展历程，,盐度(1902)：1kg海水中将(Br-,I-)以氯置换，碳酸盐分解为氧化物,有机物全部氧化,所余固体物质的总克数。(480度加热48小时） 氯度: 1kg海水中将(Br-,I-)以氯代替，所含氯的总克数。（AgNO3滴定） 电导盐度(1969): CS(不深于100m水层内采集的135个水样) 实用盐标PSS78：1980,固定参考点,13.2熟悉实用盐度标（PSS78）的盐度定义，熟悉标准海水的定义、实用盐度的固定参考点,实用盐标PSS78 (the Practical Salinity Scale ):也是用电导率测定的。 选择一种精确浓度的氯化钾（KCl）溶液作为可再制的电导标准 当K15=1时，标准KCl溶液的电导率对应盐度为35.000。把这一点作为实用盐度的固定参考点 （浓度为32.4356 ） 标准海水：氯度为19.374、盐度35.000,14.1 熟悉海水热容、比热容的定义，,热容：海水温度升高1K所吸收的热量。单位： （J/K） 比热容：单位质量海水的热容。单位：J/(K kg) 海水的比热容比空气的比热容大 比热：水：3890J/kg.K，空气：1000J/kg.K; 密度：水： 1025kg/m3，空气： 1.29kg/m3）。 1m厚海水温度升高或降低1K，会使3100m厚大气温度降低或升高1K。海水温度变化滞缓， 因此海洋是大气的空调器,14.2 熟悉体积热膨胀、压缩性定义,热膨胀：海水不遵循热胀冷缩规律。低温低盐时随温度降低体积增大 热膨胀系数(温度升高1K单位体积海水的增量)，是T、S、P的函数。 热膨胀系数正负转变时对应的密度最大。 压缩性、绝热变化，位温 压缩系数：在研究中通常视为不可压流体。 单位体积海水，压力增加1Pa体积的负增量。 是温度、盐度和压力函数，随他们的增大而减小。 分等温压缩、绝热压缩过程。（声波） 绝热变化：与外界没有热交换。绝热上升导致温度下降 位温：某一深度海水绝热上升到海面时温度称该深度海水的位温。比现场深度低。微团此时相应的密度，称为位密，记为,14.3 熟悉蒸发潜热和热传导,比蒸发潜热：1Kg水变成同温度汽所吸收的热量。 饱和水气压：水变汽和汽变水过程达动态平衡时具有的水汽压。 热传导：相邻海水温度不同时，热量由高温向低温转移。分子热传导、湍动热传导两种形式,14.4掌握海水的盐度对海水冰点温度、最大密度对应的温度的影响,15. 了解海水渗透压、表面张力的定义,渗透压： 表面张力：液体的自由面上，由于分子之间的吸引力所形成的合力使自由表面趋向最小。,16. 熟悉海水状态方程的定义,海水状态方程:描述海水密度与温、盐、压等理化特征参量之间关系的数学表达式。 密度和比容:单位体积物体的质量是密度；单位质量物体的体积是比容；他们都是温盐压函数。 现场密度：一定温盐压的密度。 条件密度： （kg/m3） 密度超量： kg/m3,17. 掌握海冰的定义（广义、狭义），了解海水结冰过程和淡水结冰过程的异同，了解中国近海海冰的分布特征,广义：在海洋中所见到的冰统称为海冰。 狭义：由海水冻结而成的冰称为海冰。 1）淡水结冰： TfTmax表层开始结冰 2）海水结冰：低盐时与淡水相同，结冰时为稳定层结，从表层开始结冰 当盐度大于24.695时，海冰冰点高于最大密度温度，只有当对流混合层内水温都达到冰点时，海水才会结冰,18.1 掌握海冰的盐度、海冰的密度定义及决定因素，了解海冰的热性质,海冰的盐度：每1Kg海冰中所含盐分的克数为海冰的盐度。 海冰盐度与结冰速度 结冰前海水盐度 冰龄有关。 海冰的密度小于海水的密度，其大小在很大程度上取决于其中的空气量和盐量。 纯水冰：00C，=0.918 海冰：新冰：0.9150.914夏末：0.86 长方体冰会有1/10在水面以上，9/10在水面以下。 海冰的热传导系数小于纯水冰的热传导系数。小于海水的热传导系数。 “海洋皮袄”,18.2 熟悉海冰对海洋水文要素及海况的影响,1、对水文要素垂直分布的影响 垂直对流： 水文要素垂直分布（S.T.等）比较均匀。 表层高溶解氧的海水向下输送。 底层富营养盐类海水向上输送。 融冰时，表面出现低盐水，出现盐度跃层和由于表层增温及淡化，出现密度跃层；航海中称之死水现象 形成大洋底层水：冬季，在南极因为大量结冰，使其冰下的海水有低温高盐高密的性质，沉降到深层，沿大陆架向下滑动，形成南极底层水。 2、 对海水运动的影响 减小温度年变幅 减慢流速度 降低波高 阻尼了潮汐和潮流,19.1 掌握影响海面热收支的主要影响因素,19.2熟悉影响太阳辐射、蒸发潜热的主要影响因素,了解各项的分布特征,太阳辐射Qs 1)太阳高度h 2)大气透明度 3)天空中的云量、云状,总辐射能分布：,随纬度的分布： 1)、全年总辐射能随纬度升高而减小； 2)、除赤道地区外，夏半年均高于冬半年，且差值随纬度升高而增大； 3)、经向梯度夏半年小于冬半年。 进入海水中的辐射能： 主要被表层海水吸收，随深度增加指数衰减。,海面有效回辐射Qb：,1.定义： 海面向大气的长波辐射与 大气向海洋的长波辐射之差 2.影响因素： A、海面水温 B、空气中的湿度 C、云量、云状 3.分布： 表面水温和海洋上层的相对湿度的日变化和年度变化相对较小，则Qb随纬度及季节变化小,蒸发潜热Qe,对海气间热交换起重要作用 1 影响因素： A.水汽温差 B.大气中水汽垂直分布 C.风速 2 分布及变化： (a)经向（南北）：赤道蒸发量小（相对湿度大，风速小）高纬度海区小（温度低，水汽含量少）副热带和信风带海区大（气流下沉，空气干燥，气温高，风大） (b)季节变化：冬季最强（风速大，水汽压差大，水温高于气温，空气层结不稳）,感热交换Qh,海气温度不等，通过热传导也有热量传递。 1 有两个影响因素： 海面风速和海气温差 2 分布： 寒暖流区较强 3 季节变化： 冬季强，夏季较小,世界大洋海面年平均热收支随纬度变化,20. 熟悉影响海洋水平衡的主要影响因素，掌握影响表层海水盐度的主要因素,一、影响因子： 1、蒸发：热量、水量消耗的过程。44万km3. 124126cm/a 2、降水：41万km3,113.7cm/a.各大洋分布不均匀。与大气环流有关。 3、大陆径流、地下水：2.92万km3,大西洋最多，亚马逊(第一径流)，密西西比(第二大河)，刚果(第二大径流)，全部注入大西洋，可使海面上升23cm/a. 印度洋次之，太平洋最少。长江(第三径流)只及亚马逊18.9%。全部注入，使太平洋海面上升7cm/a。,水平衡对盐度的影响,世界大洋表层盐度分布取决于蒸发和降水量之差。 (E-P)与盐度S 低纬度海区：降水蒸发,S低。 副热带海区：蒸发降水 ，S高。 副极地海区：多云带，蒸发少，S低。,21.1 掌握中国近海表层水温的分布特征,了解中国近海表层盐度、密度的分布特征,温度 从南向北逐渐降低 年较差从南向北越来越大。 北部海区冬季同性成层 盐度 密度,21.2熟悉温度、密度的垂直分布和水温的变化特征，了解盐度的垂直分布特征,21.3熟悉表层水温日变化的主要影响因素,日变化：很小