海洋科学导论复习题纲

《海洋科学导论》复习题纲

1. 回顾海洋科学发展历史，你能够得到那些启示？

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。众多的有识之士，预见到这些危机，并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，许多知名的科学家、政治家，异口同声地称21世纪为“海洋科学的新世纪”。联合国及有关国际组织，也更加关注海洋事务。仅从1994年算起就有：《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”等大事。何以如此？盖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。

2. 简述海水密度的表示方法（历史上和现在的）。何谓密度状态方程？

3. 海洋热平衡方程中各项的物理含义是什么？它们是怎样对海洋的热状况产生作用的？

海洋热平衡方程（Sea thermal equilibrium equation）是指描述海洋中特定海区某一水层热收支的方程。

方程式：Qs-Qc-Qe-Qn±Qw±QA=Qt

式中：

Qs为海水吸收的太阳总辐射能；

Qc为海水通过与大气的辐射热交换而失去的热量；

Qe为海水通过与大气的蒸发热交换失去的热量；

Qn为海水通过与大气的接触热交换失去的热量；

Qw为该水层与垂直方向上其他水层的涡动热交换；

QA为水平方向上的海洋热平流。

如方程左边各项之和大于零，Qt为正，表示给定时间内该水层收入的热量较放出的热量为大，海水的热含量增加，水温因而增高。

反之，Qt为负，表示热支出大于热收入，海水热含量减少，水温随之降低。

因此，Qt是直接体现海洋温度变化的热量要素，可用来说明给定海区的水温变化的过程。

4. 何谓海洋水团？它和水型、水系有何关系？

水型，斯维尔德鲁普1942年首次定义水型，其后广为引用。通常它是指温盐度均匀，在温—盐图解上仅用一个单点表示的水体。由于性质完全相同的水样，其观测值皆对应于温—盐图解中的一个点，故水型实质上是“性质完全相同的水体元的集合”。由此引伸，即可给出水团的集合论定义：“水团是性质相近的水型的集合”。水系原为陆地水文学的术语，在海洋学中水系可定义为“符合一个给定条件的水团的集合”。换言之，水系的划分只考虑一种性质相近即可。在浅海水团分析中，经常提到的沿岸水系和外海水系，就是只考虑盐度而划分的。前者指沿岸低盐水团的集合，后者是指外海(受大陆径流影响较小的)高盐水团的集合。

5.何谓海洋混合？引起海洋混合的主要原因有哪些？

在海洋中的各种动力因素的综合作用下，导致海水不断地发生混合。混合是海水的一种普遍运动形式，混合的过程就是海水各种特性(例如热量、浓度、动量等)逐渐趋向均匀的过程。

海水混合的形式有三种：①分子混合，通过分子的随机运动与相邻海水进行特性交换，其交换强度小，且只与海水性质有关；②涡动混合，它是由海洋湍流引起的，也称湍流混合，是海洋中海水混合的重要形式。类比分子混合中分子的随机运动，它是以海水微团(小水块)的随机运动与相邻海水进行交换，其交换强度比分子混合大许多量级，它与海水的运动状况密切相关；③对流混合，是热盐作用引起的，主要表现在铅直方向上的水体交换。

1.海—气界面这是海水混合最强烈的区域，因为海气界面上存在着强烈的动力和热力过程，例如，风使海水产生海流和海浪，它们所具有的速度梯度和破碎都会引起海水的混合。海面上一场大风，在浅海可使混合直达海底；海面与大气的热量交换和质量交换改变了海水的密度以及结冰等过程都可引起海水的对流混合，特别在高纬海区的降温季节，对流混合常可达到几百米的深度。所以海气界面和海洋上层是海洋中混合最活跃的区域。

2.海底混合主要由潮流、海流等动力因子引起，其混合效应通常是自海底向上发展，在浅海，下混合层可以发展到与上混合层相贯通，从而导致海洋水文要素在铅直方向上的均匀分布。

3.海洋内部混合由海洋内波引起的混合尤为重要。由于海洋内波中水质点的运动可导致很大的速度剪切，再加上它们振幅的巨大变化和内波的破碎，常常造成海洋内部的强烈混合，且可以存在于海洋中的任何区域。

4.“双扩散”效应引起的海洋内部混合在研究双扩散效应引起海水混合时，应该提及分子混合效应的重要性。在层结稳定的海洋中，只要温度或者盐度两者之一具有“不稳定”铅直分布(即盐度随深度减小，或者温度随深度增高)，由于分子热传导系数大于盐扩散系数(Kt≈102Ks)，便可能引起自由对流，从而促进海洋的内部混合。通常有两种形式：

1)冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上，此时温度出现“不稳定”分布状态，假定处在层结稳定的海洋中，其上部的密度稍小于或等于下层的密度，那么海水仍是静力稳定状态。由于分子扩散的结果，上层海水将增温增盐，下层海水将降温降盐。由于热传导系量是盐扩散系数的102倍，所以界面以上由于增温，增盐的联合效应使海水密度减小，导致海水从界面处上升。下层海水降温、降盐的联合效应，使海水密度增大，导致海水从界面下沉。因此，对流从界面开始分别向上和向下扩展。

2)暖而咸的海水位于冷而淡的海水之上，上层密度仍稍小于或等于下层的密度。上层海水因热盐扩散，温度与盐度降低，其联合效应使海水增密下沉。下层海水因温盐扩散的联合效应，使密度减小而上升。于是，上下两层海水通过界面产生对流。分别向另一层海水扩散。在海洋中已经观测到这种从界面上向下伸展几厘米长的指状水柱，称为“盐指”。

由于这种海水混合现象完全是由热量与盐量通过分子扩散而引的，因而称为“双扩散”效应。尽管分子混合本身的混合效应很小，但在上述两种特定温盐结构的层结静力稳定的海洋中，双扩散的结果却大大地促进了海洋内部的混合。

双扩散效应的温盐结构，在海洋中并不少见。例如，通过直布罗陀海峡进入大西洋的地中海暖而咸的水，在大西洋中层散布，与其下部冷而淡的大西洋水之间的温盐结构，属第二种类型。在极地海区，上层海水冷而淡，下层海水往往暖而咸，属第一种类型。这些以小尺度在海洋中存的温盐结构，与海洋中温、盐、密细微结构的形成具有密切的关系。