海洋科学导论总结汇编.docx

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第一章 绪论

海洋学（oceanography）：

海洋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%的海水属地学分支。

海洋学的特征:

1、海洋是环境的产物

在地球上，通过能量、物质的相互传递与环境相互作用。

传递方式：

通过边界：

海面、海底和沿岸带。

不通过边界：

辐射和地球及天体对海水的引力。

A）海水特性：

混合溶液：

水、盐分、气体、悬浮有机物、悬浮无机物。

2、海洋形态的固有特性：

（1）广漠而有垠：

占地球表面积70.8%，被陆地分隔。

（2）深又浅：

两层含义。

其一指海洋平均深度为3800米，最深为11034m（陆地海拔最高为8848米），但地球半径为6371千米，因此海洋只是地球上一薄层；其二指海洋垂直尺度与水平尺度比为10-3的量级，因此海洋中海水的运动以水平运动为主。

（3）连通又阻隔：

各大洋水域连成一体，可以充分进行物质和能量的交换。

北半球陆地几乎连成一体，阻挡了北冰洋与其他大洋的水交换，使北冰洋底层水无法流出进入其他大洋。

其他大洋底层水均来自于南极大陆附近的边缘海。

海洋学研究意义

1、海洋与人类生存环境关系密切

1）是蛋白质主要来源；运输和贸易的中介—航运（密度大）；国际冲突的焦点…

2）影响气候环境:

①环流--向高纬输送热量；②对气温起调节作用（海水热容量大）

3）海—气相互作用：

4）海洋灾害：

风暴潮、赤潮、海冰、海水倒灌、海岸侵蚀、海底地震等

5）污染：

排污与海洋自净能力关系。

2、海洋蕴藏着丰富的资源

海洋中蕴藏着丰富的矿产资源、化学资源、生物资源、动力资源１）矿产资源

石油：

半数以上在海底。

估计海洋石油储量为（1100－2500亿吨），我国大约100亿吨。

锰结核：

年再生1000万吨，可提炼锰、铁、铜、镭等。

此外,金刚石、重晶石、金、锡都在矿砂中找到。

２）化学资源

大量无机盐：

海水中含80多种元素。

1kg海水含35g无机盐。

全球海洋中共含5亿亿吨无机盐，其中：

黄金：

500万吨；铀：

50亿吨；镁：

2100亿吨；银：

4亿吨；钴：

7亿吨；碘：

820亿吨；盐：

1立方公里海水含27万吨。

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３）生物资源：

海洋生物大约26万种，其中海洋动物16万、海洋植物约10万。

发展近岸养殖业。

我国近海15m以内滩

涂2.1亿亩，可供养殖2000万亩，89年以来634万亩。

对虾养殖产量居世界首位。

海洋捕捞：

适度与过度的影响。

提取海洋药物：

已达分子水平上，基因工程、细胞工程４）动力资源

潮汐：

潮能发电，潜力10亿千瓦，我国乳山、江夏建有潮能发电站

波能：

30—50吨压力/m2.但空间分散，时间上间断，破坏力大。

挪威ToHestallen的MOW电站1985年运行，1988年自基础削去。

苏格兰Dounreng电站于安装过程被冲毁。

海流：

能量最低。

温差：

表底温差18度，但难度大。

3、军事、航运、港工、油气开发

①军事：

作战、布雷、潜艇。

②航运：

运输量大，航道不需维护。

③港工和油气开发：

设计标高、安全性、可靠性等必须估计浪、潮、流、风暴潮等的影响。

第二章 地球系统和海底世界

地球的宇宙环境：

太阳与太阳系，地球是太阳的第三颗行星，与其他八颗行星一同围绕太阳公转。

类地行星：

九大行星中水星、金星、地球、火星，因体积小、密度大、卫星少、拥有固体表面而称为类地行星；

类目行星：

木星、土星、天王星、海王星因体积大、密度小、卫星多、没有固体表面而称为类木行星；地球形状:

一般是指全球静止海面的形状，即一个等位势面得形状。

（它是既不考虑地表海陆差异、也不考虑陆、海地势起伏的海面）理想地球的形状就是大地水淮面得形状。

地球圈层结构

1、地球外部圈层

（1）按自然地理学观点，地球外部分为五大圈层，从外到内：

a、大气圈b 、水圈——97%集中于海洋2%以固态水存在c、生物圈——渗透在另三大圈层内部d 、岩石圈——属于地球内部圈层部分

e、人类圈（智能圈）

（2）按环境学观点第五圈层为土壤层

（3）按大气科学的观点，第五层为冰雪圈，冰雪圈可包含在广义水圈中2、地球内部圈层

地球内部因地震波传播方向与速度不同由外而内分为同心圈层结构：

地壳、地幔、地核；

地壳与地幔的分界面为莫霍面（M面）；地核与地幔的分界面为古登堡面（G面）；地幔又可分为上地幔与下地幔；地核又可分为液质外核与固质内核。

地壳与上地幔：

大陆性地壳平均厚度33km，上层为“硅铝层”，下层为“硅镁层”；海洋性地壳平均厚度为6km，上层为沉积层，中层是以玄武岩为主、上部夹有固结沉积岩的混合层，下层为大洋层。

其中，地壳与地幔顶部的刚性岩石叫做岩石圈；

存在于上地幔60-250km深处，地震波传经此处时，横波波速发生明显衰减。

可能是此处物质发生部分熔融，引起塑性形变和缓慢流动，此圈层称为软流层。

内圈层从外到内：

地壳、莫霍面（M）、地幔（上地幔、下地幔）、古登堡面（G）、地核（液质外核、固质内核）

地表海陆分布：

１、对庶分布:

南极（为陆，北极为水；南半球海水连一体，北半球陆地连成一体；南半球水多，北半球陆多；三大洋似伸向大陆的三个大湾，成鼎状分布。

２、海陆分布不均衡:

北半球，陆地占其总面积的67.5%，南半球占32.5%；北半球陆地和海洋比例为60.7%和39.3%，南半球海陆比例为80.9%和19.1%。

海洋的划分

1、洋：

辽阔连续巨大的咸水体；全球共4个，远离大陆；占海洋总面积的90.3%；水深>2000m，平均3000m；底质为红粘土和软泥；有独立的潮汐与洋流系统；温、盐要素不受大陆影响；平均盐度35，年变化小。

2、海：

陆地边缘的咸水小水体；全球共54个，靠近陆地；占海洋总面积的9.7%；水深<2000m；底质：

陆沉积；无独立潮汐和洋流系统，潮波是大洋传入；温、盐要素受大陆影响很大。

3、海湾——外宽内窄，洋或海伸进大陆的一部分。

海湾中常出现最大潮差，如杭州湾大潮，最大潮差可达8.9m。

4、海峡——两块陆地之间形成的两端连接海洋的狭窄水道。

5、历史上错位的称呼：

波斯湾、墨西哥湾——海；阿拉伯海——海湾。

海的分类

1、陆间海：

大陆之间的，面积深度较大。

例如—地中海、加勒比海。

2、内海：

伸入大陆内部的海，面积较小，其水文特征受周围大陆的强烈影响。

世家海和波罗的海。

3、边缘海：

位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔。

如东海、日本海。

4、南大洋：

三大洋在南极洲附近连成一片的水域称为南大洋，又名南极水域。

海洋学意义：

它有自成体系的环流系统和独特的水团结构，既是世界大洋地层水团的主要形成区，又对大洋环流起着重要作用。

世界四大洋：

太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。

海底的地貌形态

一、大陆边缘

1、大陆架：

海岸线到水深200米以内，平均深度133米；宽度1—1000km，平均75km；平均坡度0.1度；地壳为硅质花岗岩构成。

浪、潮、流季节变化，丰富的油气田，渔业，养殖业主要场所。

2、大陆坡：

陆架外缘较陡倾斜的地区，平均坡度4.3度，宽度15—90km，平均28km，深度200—2500m。

地形：

深切陡峭的V型海底峡谷，水下冲积锥．

3、大陆基（裙）：

坡外与洋盆间较平坦地区，面积大，平坦深度2000—5000m，平均3700m。

4、岛弧和海沟：

深于6000m的陷落地带。

二、洋中脊

1、洋中脊是大洋的主体,大洋中的山脉或隆起，成因相同、特征相似。

具有全球规模（如图）。

北端在各大洋分别延伸上陆，南端互相连接。

顶部水深大多在2~3km，高出盆底1~3km，宽数百至数千千米不等。

面积占洋底面积32.8%。

全长7万余公里。

2、轴部都发育有延其走向延伸的断裂谷地，称为中央裂谷（riftvalley），向下切入1~2km，宽数十至一百多千米。

是一个全球性地震活动带，震源浅、强度小，释放能量占全球地震释放能量5%。

是海底扩张中心和海洋岩石圈增生的场所。

扩张速度平均1—15cm年。

其上有横向断裂，如罗曼奇断裂带，大西洋脊错移1000km以上。

三、洋盆

１、定义：

指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底，水深4000－5000m的开阔水域，占海洋总面积的

45%。

２、其上分布正地形和负地形１）正地形：

海底山，海峰，海底平顶山；海隆；海台；海岭；海丘等。

海底山：

孤立或比较孤立的坡度较陡的海底高地，高度在1000m以上。

海峰；海底平顶山。

海隆：

海底上宽广、和缓的隆起区。

海台（海底高原）：

具有比较平坦、宽阔顶面的海底高地，高出邻近海底1000m以上。

海岭：

带状分布、轴状分布。

无震海岭，活动海岭（大洋中脊）。

海丘：

高度小于1000m，圆形或椭圆形。

２）负地形：

海盆，海槽

海盆：

面积大而形状多少带盆状的洼地。

海槽：

长而宽，两侧坡度平缓的海底洼地。

第三章、海水的物理性质和世界大洋的层化结构

水的反常密度变化：

水分子的缔合的原因。

水分子缔合成分子晶体，其晶格排列松散，体积增大，故密度减小。

t<4℃时有利于分子的缔合。

0℃水结冰时，水分子全部缔合成一个巨大的分子晶体，体积增大，密度减小，所以冰总是浮在水面上。

0℃—4℃升温过程中，较大的缔合分子离解为较小的缔合分子，体积收缩，密度增大。

海水的盐度：

1kg海水中的碳酸盐全部转换成氧化物，溴和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数。

二、海水的热力学性质

1）热容、比热容

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/（Kkg）

定压比热Cp:

在一定压力下测定的比热容。

定容比热Cv:

在一定体积下测定的比热容。

2）热膨胀

3）压缩性、绝热变化，位温

压缩系数：

单位体积海水，压力增加1Pa体积的负增量。

绝热变化：

绝热提升时，压力减小，体积膨胀，对外做功，消耗内能导致温度降低；绝热下沉时，压力增加，体积减小，对力对海水微团做功，增加期内能使温度增加。

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。

比现场温度低

4）蒸发潜热和饱和水气压

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，称为海水的比蒸发潜热，以L表示，单位是焦耳每千克或每克,记为J/kg或J/g。

饱和水气压：

是指水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到动态平衡时，水面上水汽所具有的压力。

5）热传导

相邻海水温度不同时，热量由高温处向低温处转移，这就是热传导。

由分子的随机运动引起的热传导，称为分子热传导。

主要与海水的性质有关。

由海水块体的随机运动所引起，则称为涡动热传导或湍流热传导。

主要和海水的运动状况有关。

6）沸点升高、冰点降低

海水的沸点和冰点与盐度有关，即随着盐度的增大，沸点升高而冰点下降。

冰点温度随盐度ｓ的增加而降低。

海冰定义

狭义：

海水冻结而成的冰

广义：

在海洋中见到的冰，包括大陆冰川、河流及湖泊流滑入海中的淡水冰。

世界大洋中约有3%-4%的面积被海冰覆盖着

二、海冰的形成

1、形成条件：

海水温度降至冰点；相对冰点稍有过冷现象；有凝结核存在。

2、形成过程

原理：

tρmax随盐度的增大而降低的速度比tf快．当ｓ＜２４．６９５时，结冰情况与淡水相同；

当ｓ〉２４．６９５时，海水冰点高于最大密度温度，海面温度降低到冰点，但海水仍在增密过程，使海水呈