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海洋科学概述
海洋科学概述
高抒
在太阳系的行星中，地球由于拥有海洋而与众不同。
海洋在地球环境演化、生命体系形成和气候变化中起了什么样的作用，这个问题对人类的智力是极大的挑战。
现实中，海洋对人类社会的发展有着重要的影响，各种经济活动，如交通运输、渔业、矿产开发、石油工业、旅游等等，无不与海洋相联系。
在我国，海洋是一个大规模的产业。
南京大学地理与海洋科学学院的一些同学将在毕业后进入海洋领域。
本次讲座的目的，是简要地叙述海洋科学的基本特征，以帮助各位同学尽快地熟悉海洋。
讲座的内容包括：
（1）海洋的环境特征；
（2）海洋资源及其开发潜力；（3）海洋研究的历史；（4）海洋科学的体系和研究方法。
1.海洋的环境特征
海洋覆盖着地球表面面积的71%，平均深度约有4千米。
如果把海洋面积缩小为一张A4大小的纸，那么海洋的平均水深就会小于这张A4纸的厚度。
可见，与其水平尺度相比，海洋的垂向尺度是很小的。
然而，就是这一薄层海水的覆盖，使地球环境有了自己的独特面貌。
海洋水汽向陆地输送，以降水的形式落到地面，形成湖泊和河流，养育了种类繁多的植物、动物，一部分淡水又通过河流和地下水回归到大海，完成了水在海洋和陆地之间的一次循环。
地质历史上的水文循环使海水的溶解物浓度得以逐渐提高，现在海水平均盐度达到了35的程度，即每千克海水中含有35克盐类物质（Riley,Chester,1971）。
海陆之间不仅有物质循环，也有能量循环，河水的动能可以携带大量沉积物入海，其全球范围的数量达到了每年20×109吨量级。
这就是说，如果没有陆地的垂向运动等作用，所有的陆地都将在100万年内被河水侵蚀而消失。
海洋的水深在不同的地点很不相同，最深的地方超过了11000米，海底之上耸立着众多的海底山脉，其地形的高低差异甚至比陆地上平原与高原、山脉的差异还大。
地形的宏观特征可用高程－面积曲线来表示，其横坐标为高程，纵坐标为累计的平面面积，从这条曲线上可以获得海盆的平均水深，水体总体积，不同高程的面积分布等参数。
有兴趣的同学不妨利用地形图信息绘制一张某个流域的高程－面积图线图，然后来看你能从中得到什么信息；如果你要研究这个流域，那么高程－面积曲线的获取是一个良好的开端。
在整个海洋，深海约占其总面积的88%，而靠近陆地和岛屿的浅海约占12%。
在深海的核心部分存在着一个洋中脊体系，它们是巨大的脊状山脉（Seibold,Berger1982）。
洋中脊的轴心部位火山喷发极为活跃，按照“板块构造理论”所述，洋中脊是新的地壳生成的地方：
岩浆从这里喷发，经海水冷却后固化为岩石，新的岩浆喷发则将凝固的岩块向两侧推挤，不断产生着新的地壳。
海洋地壳在洋中脊喷发物的推挤下向两侧扩张，同时温度降低，海底高度也下降（为了补偿脊区物质上涌的亏空）。
但是，地球表面的面积是一定的，不可能永远扩张下去，而海沟就是海洋地壳消失的地方，西太平洋地区有着最深的海沟，太平洋向西扩张的地壳就在这里向下俯冲，最终熔化于地幔之中。
西太平洋海沟的内侧往往形成洋壳出露的次级海盆，从北到南呈串珠状排列，这就是地质学领域中人们广泛关注的边缘海。
边缘海有广义的和狭义的两种定义（Kuenen,1950），前者是指大陆周边的所有海域，而后者特指海沟之后的深海盆（如我国的南海）。
狭义边缘海的海底有海洋地壳形成，这也是岩浆喷发并向两侧扩张的结果，类似于洋中脊的过程。
在我国的东海，其由海向陆的断面上明显地显示出“海沟－岛弧－盆地”体系的特征，是西太平洋边缘海的独特景观。
在洋中脊和边缘海之间的广阔地带，海底相对较为平坦，但也存在着一些岩浆喷发形成的“热点”，它们以火山长期喷发形成的海山为特征，有的海山甚至高出海面，成为大洋中的岛屿。
在热带大洋区域有许多珊瑚礁岛，其基底也往往与火山有关。
占海洋面积12%的浅海水域是陆海相互作用强烈的地带，这里从陆到海依次为内陆架（水深<60米）、外陆架（水深60米至海底坡度的拐点）、陆架外缘。
再向外是大陆坡，这里海底坡度急剧增大，一直延伸到深海底，陆坡区往往有海底峡谷形成。
通常所指的“海岸带”包括受海洋因素强烈影响的陆地到陆架外缘的区域。
陆地河流向海洋输送了大量的淡水、沉积物和营养物质，使邻近的陆架区成为沉积速率高、地貌演化快、生物量大的水域。
海洋是一个巨大的太阳能吸收器，来自太阳的热能在大气圈形成了行星风系，在海洋则形成了复杂的洋流体系，而且大气和海洋之间发生的频繁的热能和水汽交换造成了台风、风暴潮和水面波浪等现象。
海气关系是控制全球天气和气候的重要因素（Wells,1996）。
除太阳能之外，天体之间的引潮力造成了海洋的周期性水位涨落和水体的水平流动，称为潮汐现象（Pugh,1987;Boon,2004）。
潮汐对海洋的环境有着深刻的影响，如河口水位的涨落可以影响航道的通航条件，在潮汐能量十分集中的海湾潮差可以很大，甚至形成涌潮，加拿大的芬蒂湾、英国的塞文河口和我国的杭州湾就是有名的强潮海湾。
海洋的水动力条件深受海陆分布的影响，由此可以推论，在更大的时间尺度上，洋流、风暴、潮汐的特征必定由于海陆分布的演化而产生很大的不同。
例如，两亿年前的地球海陆分布完全不同于现在，当时的海洋水动力条件与现今不同，从而使全球的气候特征、生态系统也产生了很大差异（Libes,1992）。
海洋生态系统与陆地生态系统有很大的差别。
陆地生态系统主要是由大型植物作为初级生产的，这些植物一般固着生长，从土壤中吸取养分，而海洋生态系统的初级生产主要来自浮游植物，他们通常都是颗粒很小的藻类植物，随水漂荡，而且养分也来自海水，死亡之后则可能沉到海底。
因此，海洋生态系统更多地受到海水运动和营养物质浓度的影响。
营养物质最为丰富的水域是河口附近或上升流区。
例如长江的流域面积达180万平方千米，它每年携带大量营养物质入海，因此东海就成为世界上海洋初级生产最高的水域之一（郑元甲等,2003）；初级生产通过食物网转化为次级生产和高营养级的动物，东海的舟山渔场、长江口渔场和吕四渔场就是这样形成的。
上升流区的高生物生产可以秘鲁海岸为代表，在艾尔尼诺不发生的年份，这里盛行离岸风，造成陆架水域的深部海水涌升，带来了丰富的养分，使这里成为世界有名的鳀鱼生产区。
海洋演化历史的一小部分可以通过仪器观测记录来了解，例如过去100年的潮位记录可显示海平面变化的情况。
还有一部分可以通过文字记载来分析，如我国古代记载了江苏海岸风暴潮发生的情况。
但是，历史长河主要部分的揭示要依靠沉积记录。
地层中保留下来的物质含有丰富的环境演化的信息，通过对其中所含的沉积构造、粒度组成、矿物组分、微体化石组合、地球化学组分等要素的分析，可以复演海洋的历史。
研究的精确程度取决于沉积层序的连续性和分辨率。
深海环境较为稳定，沉积作用较为连续，但那里沉积速率很低，很可能10000年才形成1米厚的沉积，这影响了深海沉积记录的分辨率。
浅海地区水动力强，形成的沉积记录难以完整地保存下来，因此地层的连续性相对较差，然而这里的沉积速率高，在1000年可能形成几米乃至几十米的沉积层，因此分辨率较高。
连续性和分辨率是海洋环境历史研究的核心问题。
在过去的海洋演化中自然过程起了主要的作用，但现在人类活动也能对海洋环境产生显著影响，如生产和生活中形成的物质排放可以影响海洋生态系统，全球气候变暖和海平面上升也与人类活动有关，现今的海洋环境变化受到了自然过程和人类活动的双重影响。
2.海洋资源及其开发潜力
海洋蕴藏着丰富的能源、矿产资源、生物资源、土地资源、旅游资源等各种自然资源。
同时，海洋也是教育和科研活动的重要载体。
海洋的能源有些是不可再生的，有些是可再生的，前者如油气和天然气资源，后者如风能、潮汐能和波浪能。
石油和天然气是现代工业的能源支柱，在自然环境中形成于海洋环境，并富集在沉积盆地中。
沉积盆地是形成巨厚沉积层的地方，一般分布于地球表面的凹陷部位，但也有一些沉积盆地在初始时并无凹陷地形，这样的盆地是与沉积层的形成同步形成的。
在陆地上，发现油气田的地方大多是过去的海洋环境，而在现今的海洋环境中沉积盆地主要分布在浅海水域，例如我国东海的宽广陆架上就有多个大型的沉积盆地。
沉积盆地形成于地质历史上的不同时期，我国目前开采的海洋油气田主要是与新生代沉积盆地相联系的。
新近的证据表明，中生代时期的沉积盆地也有巨大的油气开发潜力。
海洋地层中还有天然气水合物，它主要是甲烷和水的混合物，在低温高压的条件下甲烷和水一起形成冰状的物质。
在自然界，俄国科学家早年在西伯利亚的地层中发现了这种物质，后来又在实验室合成了这种冰状物质。
后来，美国科学家在海洋中的陆坡地区（水深500-1300米范围）广泛发现了天然气水合物。
据估算，圈闭在天然气水合物中的甲烷作为一种潜在的能源，其储量超过了油气资源的总量。
目前天然气水合物尚未被开采利用，主要是由于开采成本过高。
此外，人们还担心甲烷的环境效应，作为一种温室气体，海洋中的甲烷如果由于自然过程（如海平面下降）和人类活动（如能源开采）而释放出来，有可能对全球气候变化产生巨大影响。
风能、潮汐能、波浪能等可以用来发电，潮汐发电站在上个世纪就有许多报道，如我国浙江省的江厦电站。
除潮汐发电外，目前，国内外在沿海地区（海岸带陆地和浅海区域）还建成了许多风力发电装置。
可以预见，在不远的将来，海洋可再生能源的开发将有快速的发展。
海底地壳的物质大量地来自于地球内部，金属物质占有很高的比重，正因为如此，海洋地壳被称为“铁镁壳”。
自然而然，我们可以推测海底存在着丰富的金属矿产，事实也正是如此，深海底大面积地分布着金属结核、结壳（通常称为“锰结核”），其中含有多种金属，如钴、铜、锰、铁等。
目前，世界上多个国家（包括我国在内）已进行了多年的海底锰结核调查研究。
今后，当陆地上的金属矿产被开采完毕后，海底将提供人类经济、社会所需的矿产资源。
除锰结核外，海底热液矿物也是一种潜在的重要资源，在深海和边缘海区，海底有许多热液喷口，从中喷发出大量的金属硫化物，沉淀于喷口附近，往往可以富集成矿，它们是未来的海底金属矿产的又一来源。
在陆架和海岸地区，来自陆地的砂砾质沉积物可能形成巨大的堆积体。
多年以来，人类用地球物理勘探的方法（如浅地层剖面仪探测）来确定砂砾质堆积体的大小和分布范围。
在欧洲北海，砂砾质物质已被开采了几十年，用作城市和道路的建筑材料。
在我国，砂砾的开采也是一个很大的产业。
值得注意的是，在不少地方，砂砾的开采改变了海底的环境，甚至对生态系统产生了不良影响，今后的砂砾开采需要规范的管理。
海洋的生物资源十分丰富（Webber,Thurman,1991;Levinton,2001;沈国英,施并章,2002），即便在深海底，也发现了不依赖于阳光的生态系统。
在近海海域，鱼、虾、蟹、贝是普通的捕捞对象，也是民众的重要蛋白质食物来源之一。
在我国，由于多年的过渡捕捞，海洋生物资源遭受了相当程度的破坏，一些物种绝灭了，一些重要的经济鱼类如象大黄鱼、小黄鱼，已不能形成渔汛。
海洋环境污染和营养物质过渡排放也影响了生态环境的健康，赤潮和海水缺氧现象就是显著的生态恶化标志，保护海洋生态系统已成为当今人类社会的重要工作。
不过，保护海洋并不是要以减少渔生产为代价，可以通过海水养殖业的发展来保证供应。
目前，海水养殖业已成为重要的海洋经济产业之一，每年生产大量的鱼、虾、蟹、贝、藻产品。
为了追求养殖的高产，人们有时过度的使用饵料和药品，这在一定程度上加剧了水质污染，今后应通过提高养殖水平、加强管理来解决这个问题。
总的来说，海洋生物资源的开发潜力是很大的。
在地球历史上海平面曾多次波动，目前的海平面位置是在约7000年前达到的。
当时的海平面上升淹没了一大块区域，形成了众多的海湾和河口，之后，经过长期的河流携带入海物质的堆积，形成了多种多样的全新世沉积体系，如河流三角洲、潮滩、潮流脊、潮汐汊道、海滩等环境的沉积体系（Davis,1985）。
河流三角洲是河流入海处形成的，我国的长江三角洲就是典型的例子。
河流入海处的口门水域称为河口湾，往往是海港建设的良好地点，如我国的上海港就是部分依托长江河口的水域而建设的。
潮滩是在潮汐作用下细颗粒物质堆积而成的，其潮间带宽度可达数公里至十几公里（Reineck,Singh,1980）。
我国江苏海岸的潮滩就是由于来自长江和黄河（黄河于1128-1855年间在江苏入海）的沉积物堆积的结果，潮滩的淤长为江苏省提供了约三分之一的土地面积。
潮流脊是在强劲潮流作用下由砂质物质堆积而成的，由于流体动力学的缘故，脊会逐渐增高，而脊间区域则会被潮流挖掘而形成深槽，通常，当脊与脊之间的距离达到1~5千米、槽与脊之间的高差达到15~30米时，潮流脊的地貌演化就进入了稳定的均衡态，这时脊间水道就有了通航价值。
在欧洲的北海、我国黄海沿岸都有典型的潮流脊体系形成。
潮汐汊道是一个海岸地貌系统，它是由一个纳潮海湾、一条或数条与外海相通的水道所构成的，随着潮汐水位的涨落，涨潮期间海水从口门进入海湾，落潮期间则从海湾流向外海，在口门附近由于潮流的冲刷而形成较大的水深，其值由纳潮海湾的大小和潮差决定。
在口门的两侧通常可形成潮流三角洲，位于纳潮海湾内的称为涨潮流三角洲，而位于外海一侧的则称为落潮流三角洲。
潮流三角洲的规模以海岸带的沉积物供应状况和潮流、波浪作用的相对强弱而定，潮汐汊道系统有的规模很大，有的则较小，如我国胶州湾的纳潮水域约有300平方千米，海南岛洋浦港有50平方千米，而山东半岛的月湖只有5平方千米。
海滩的环境以沉积物颗粒粗、波浪作用强烈为特征（Komar,1998）。
波浪从外海传来，逐渐波峰的形状就出现了变形，最后发生破碎，其时产生的巨大能量使滩面的物质发生运动，较粗的砂、砾质物质倾向于向岸运动，而细颗粒的物质则被向海输运，久而久之，海滩的砂逐渐变得洁净、大小均一，我国的青岛、海南岛的三亚、广西海岸的北海等地就有这样的海滩。
上述全新世的沉积体系具有十分可观的土地资源和港口资源潜力。
潮滩、河流三角洲和海滩的生长使陆地面积增大，通过围垦可以成为工业、农业和城市建设用地。
潮流脊和潮流三角洲的生长可以形成大片的浅滩，它们可望通过人工岛建设等方法成为土地。
在我国东部的上海、江苏、浙江等地，历史上就是用围垦的方式来扩大土地面积的。
要注意的是，土地潜在资源是动态的，如长江流域建设了48000多个水库，使入海沉积物的数量大为减少，影响了长江三角洲的继续生长，上海市的可围垦土地的面积也随之受到影响。
土地围垦还要考虑其对海洋生态的影响，因此土地资源的开发必须科学地进行。
海港建设对于经济的发展十分重要，一个城市要有能够接纳来自世界各地的大型船舶的港口，才能真正成为具有经济中心地位的海港城市。
我国的上海、青岛等就是这样的海港城市。
传统上，海港城市都依托一个天然良港而发展，而优良港址是与河口、潮汐汊道等环境相联系的，上海港的建设最初是在长江口的支流黄浦江上开始的，之后又发展到长江口主流水道，河口湾环境为上海的崛起提供了支撑条件。
青岛港的历史很短，是靠胶州湾的开发而建成的，胶州湾的口门水道是优良的航道，而湾内水域则提供了锚地和避风条件。
随着经济的发展，原有的港口规模逐渐跟不上需求，因此需要开发新的港口资源，在这个方面，岸外的水道系统，尤其是潮流脊体系，成为港口资源发展的后备资源，脊间水道可以作为航道和港口水域，而潮流脊本身可建设成为人工岛屿，作为海港的用地，江苏省的洋口港就是以这种方式建设的。
在有些海区，陆架上的水道是与天然岛屿相联系的，如上海岸外的洋山港。
海洋还有丰富的旅游资源，海滩是许多海滨城市吸引游人的亮点，如青岛、三亚、北海等地，近岸的生物礁（如澳大利亚的大堡礁，它是一个大型的珊瑚礁系统）和湿地（如江苏的海岸盐沼湿地和海南岛的红树林湿地）是重要的生态旅游资源，同时，这些环境还具有十分重要的生态系统服务价值和科学研究价值，在开发利用的同时，必须十分注意保护这些资源。
3.海洋研究的历史发展
在地球科学中，海洋学算是比较年轻的，但它有一个遥远的过去，从远古时代起，人们就开始利用海洋资源、开发航海通道，出现了海洋科学的萌芽（Pinet,1992）。
在埃及，公元前4000年之前就有了海上生产活动的纪录。
到了公元前600年，腓尼基人建立了地中海的贸易航路，甚至出直布罗陀海峡进入大西洋，到达了英国海岸，在导航条件极为原始的当时，这样的成就是值得惊叹的。
公元前三世纪，繁盛时期的古希腊文明在很大程度上依赖于海洋，Pytheas实现了环绕英伦三岛的航行，他还发现了大西洋海平面有规则的潮汐涨落及其与月相的关系。
在希腊人Herodotus绘制于公元前450年左右的地图上，地中海被置于中央位置，其西面连接广大的大西洋，而北、东、南三面则被欧洲、亚洲和非洲大陆所包围，这反映了当时希腊人的海洋探索成就。
欧洲人对海洋的认识在中世纪基本上是处于停滞状态，但维京人却有不寻常的举动。
这些居住在北欧的人于公元前9至12世纪频频入侵欧洲其他国家，还进入了冰岛、格陵兰、巴芬岛，直至今天加拿大的纽芬兰岛。
他们已经能够利用星座进行导航，依照事先预定的航线航行。
在中国，明代郑和领导的印度洋航行，在世界航海史上占有辉煌的一页。
他在南京建造了庞大的船队，其中最大者长度近百米，是当时世界上最大的航海船只。
公元1405至1433年间，郑和的船队七下南洋，最远处到达了非洲南部的莫桑比克海峡，航行活动中绘制的《郑和航海图》和形成的一大批文献（如《西洋藩国志》等）表明当时中国在航海技术上已达到了相当的高度。
继郑和航海之后，欧洲各国的海上探险活动日益增加，在政治、经济和宗教因素驱动下，欧洲人于15、16世纪跨越了大西洋，最终进入了太平洋区域。
葡萄牙人于1487-1488年到达了非洲最南端的好望角。
西班牙人的航海成就更为突出，1492年哥伦布跨越大西洋，踏上了美洲的土地。
麦哲伦率领的船队则在1519-1522年间真正完成了环球航行。
随着航海活动的发展，早期的科学调查和研究也开始露出了萌芽，研究的方式既有现场调查资料的总结，也有根据数学、物理学原理而进行的分析。
在一些文明古国，对一些海洋现象早就进行了记载。
例如，窦叔蒙所著的《海涛志》出现于8世纪中叶，是我国现存最早的关于潮汐研究的专著；在书中，作者论述了潮汐与月球运动的联系，给出了潮汐的半日周期、大小潮周期和年周期，并提出潮汐循环相位推迟的时间为50分28秒（这在今天来看仍然是准确的）。
在英国，早期的海洋科考活动中最著名的是1831-1836年间进行的考察，它是在R.Fitzroy船长指挥下的“比格尔号”军舰上进行的。
最有亮点的是达尔文作为博物学家参加了这次科考活动，他克服了严重的晕船和疾患，勤奋地收集海岸、海底的各种生物标本和岩石样品，并考察了全球航行中停靠的许多岛屿，根据这些材料的分析，达尔文后来完成了一系列生物学和地质学的学术专著，其中最有名的是1859年问世的《物种起源》，它奠定了生物进化论的基础。
此后，由于皇家学会的推动，英国海洋调查领先于世界各国得到了发展，1768年至1779年，考察船队在J.Cook船长率领下进行了三次远洋考察，在1768年进行的第一次考察中，到达了新西兰和澳大利亚，测量了新西兰沿岸的水深，发现了澳大利亚东岸的大堡礁。
1772年至1775年，Cook船长率领两艘考察船进行了环球考察，1778-1779年的第三次考察也是针对太平洋区域的，发现了许多太平洋岛屿。
在美国，M.F.Maury从1842年开始组织海洋水文气象条件的调查，以便编制风场和流场图。
1855年，他发表的《海洋自然地理》专著详细刻画了美国海域的海洋条件，为他赢得了“美国物理海洋学之父”的声誉。
除调查研究外，一些物理学家也对海洋现象进行了理论分析，牛顿（I.Newton）在他的《自然哲学的数学原理》一书中就研究了潮汐现象，他根据万有引力定律，提出潮汐是由于天体的引潮力作用而形成的，从而建立了平衡潮理论。
后来，拉普拉斯（DeLaplace）于1776年在《宇宙体系论》一书中进一步提出了潮汐现象形成的动力学理论。
这些研究具有物理学的基础，经过历代学者修改、补充后，形成了完整的潮汐学理论体系。
上述的早期研究具有零星、缺乏计划的特点，虽然也产生了一些成果，但是难以构筑海洋科学的理论大厦，这样的状况在1872-1876年得到了根本的转变，所发生的事件是英国皇家学会组织的大规模多学科环球考察。
考察是在C.W.Thomson船长率领的“挑战者号”考察船进行的，周密的科学考察计划使这次航行大有收获，考察成果后来出版为50卷专著，被认为是现代海洋科学的开端。
此后，直至20世纪中期，主要的海洋研究强国都组织了自己的海上调查，建设了专门的海洋调查船，设计制造了各种观测和分析的仪器。
1925-1927年德国科考船“流星号”在南大西洋25个月的航次中，在众多站位上测量了海水的温度、盐度和溶解氧含量剖面，记录了海底地形，观测数据的质量达到了新的高度。
在20世纪，由于海洋科学研究的需要，多个研究和教学机构被建立起来，美国是这个方面走在前列的国家。
1903年，美国在西海岸的加利福尼亚成立了Scripps海洋研究所，以海洋生物学研究开始，逐渐发展为一个综合性的大型海洋研究所。
1930年，一部分人员离开该所，到美国东部新建了WoodsHole海洋研究所，目前已成为世界上规模最大的海洋研究所。
1949年，美国哥伦比亚大学又成立了Lamont-Doherty地球调查所，主要进行海洋地质的调查工作。
同时，美国还在许多所大学开办了海洋学院系，培养了大批海洋科学人才，因此，美国在20世纪取代英国成为世界第一的海洋科技强国。
欧洲和其他国家也在美国模式的引领下成立了国家级的海洋机构，如英国成立了国立海洋研究所，1994年成为英国国家海洋中心。
苏联则在“苏联科学院”旗号下成立了大型海洋科学研究所，在冷战时期崛起成为海洋研究大国。
我国的海洋研究机构是在新中国成立后建立的，先是按照苏联的体制，在中国科学院成立了“海洋研究所”和“南海海洋研究所”，后来又在政府机构中成立了国家海洋局，下辖三个综合性的海洋研究所和若干专业研究所。
此外，还有国土资源部下属的海洋地质调查局。
在高等教育方面，成立了青岛海洋学院（现中国海洋大学），在多所高校成立了海洋科学的院系。
各国科学家在长期的调查研究中认识到，海洋环境的复杂性使任何一个单一的国家都难以承担完整的、大型的研究计划。
因此，二次世界大战结束后，从20世纪中期开始，许多大型项目是以国际合作的方式开展的。
例如，自1968年开始，美国国家科学基金会组织了深海钻探项目，使用122米长、排水量为10500吨的“GlomarChallenger”号钻探船，取得了深海沉积物岩芯，极大地促进了古海洋学的研究。
到了1975年，该项目扩大为国际合作项目（称为“国际大洋钻探计划”），设备更加先进，所用的钻探船是“JoidesResolution”号，它有300米长，持有10.5千米总长度的钻杆，取芯能力大为提高。
这个计划的实施为板块学说的确立、地球环境的演化和地球系统行为的研究提供了极其丰富的资料。
参加这个计划的国家最初有法国、英国、前苏联（俄国）、日本和德国，当然还有发起国美国，我国于1996年成为会员国，在南海的钻探项目执行中发挥了主导作用。
目前，这个计划又有了进一步扩大，成为“综合大洋钻探计划”，各成员国加大了投入，形成了在任何海区实施钻探的能力。
其他许多国际合作项目，如“国际地球物理年”（1957-1958）、“国际印度洋考察”（1959-1965），“国际海洋调查十年计划”（20世纪70年代后期）等，也对海洋科学的发展起了很大的推动作用。
目前，国际合作进一步朝着大规模、多学科交叉的方向发展，如“国际地圈生物圈计划”不仅涉及到海洋科学，还涉及到地球系统研究的其它所有学科，甚至社会科学的学科。
4.海洋科学的体系和研究方法
海洋学的英文名称“Oceanography”是由希腊语的两个词根“Okeanos”和“Graphia”所构成的。
Okeanos是传说中的海洋神，Graphia意为记录和描
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