海洋科学基础知识点整理

1：什么导致了地球的大地水准面？地球旋转离心力带来了地球的椭球面，不规则的海底地形导致了重力的局地变化，大地水准面与海表面不同，因为海洋不是静止的，海表面与大地水准面之间的偏差被定义为海表面地形2：怎样测量海洋表面和底部地形？由于地球重力（形状）空间变化，地球的大地水准面有不规则性，大地水准面可以反映海底地形特征，我们一般用测深绳，回声测深仪以及雷达高度计来测量海底以及海表面的地形，同时也可以基于重力场的不规则性（重力与海底地形的关系）来计算海底地形3：海洋地形为何如此的重要？海洋地形影响海流路径、影响全球热量的输送、影响潮汐的能量混合和消散、影响自然灾害的发生，比如海啸等，在实际中会影响石油与天然气的开采、地质研究4：海平面变化的原因：大洋洋盆形状的改变：板块构造学说（海洋地壳以及海底沉积物的变化，陆地地壳分布的变化）、泛大陆的形成（陆地海洋面积比例减小，海平面降低），大陆裂解，洋中脊扩张效应；海洋中水体总量的变化：水循环导致的海平面变化，热力所致的海平面变化海平面变化地质代表：有孔虫的氧同位素珊瑚可以用于古海平面的重建从短时间尺度上来说，海平面变化的主要原因是海洋的增暖和热力膨胀，以及陆地冰的融化格陵兰冰盖平均厚度达1500米，南极冰盖厚度达2000到2500米5：海水的性质水深，海水压强，海水温度（计算时通常用K做单位），海表面温度，盐度（每千克海水溶解物质的克数，平均一千克海水中35克盐，盐度的计算？）现在一般用电导率来计算盐度，电导率主要与温度有关，对盐度的依赖稍弱，主要消除温度对于电导率的影响我们就可以得到盐度6：跃层：垂直方向上物理性质快速变化的深度区间温跃层：位势温度：水团从初始状态绝热可逆的移动到标准压强（海表面）时的温度位温小于实际温度位势密度：在不改变盐度的情况下，将某层海水微团绝热抬升到海洋表面时的密度位势密度无法用来比较深水区的水体密度（西大西洋在3000米以下明显有一段密度倒转的结构，随着深度的增加密度减少），于是将水团移到4000米处作比较深层水一般温度低密度大温盐结构示意图？水团：具有相同的温盐结构的水体（源地和形成机制相近）且与周围环境的温盐结构有着较大的差别从印度洋北部的红海经过一个较深的海峡流出来的水一般高温高盐，从南极洲沿岸流进深海大洋的水一般低盐低温7：流体静力平衡：如果密度大的水体在密度小的水体之上，上层水体就会下沉，反之就不会，也就是静力平衡静态稳定度:在流体满足静态平衡的条件下用来衡量微团在垂直方向上离开初始位置之后能否回到原有平衡位置的标准，与密度随深度的变化有关静力稳定发生于海洋层化状态维萨拉频率，层化的程度越高振荡的频率越大8：海洋中的光：三个区域：透光层（200米以内），半透光层（200-1000），不透光层（大于1000米）光的损失：介质的吸收、散射（统称为光束衰减所致的损失）不同颜色的光穿透海水的深度不同，开阔大洋穿透的深度比沿岸海域穿透的大水色遥感水唯一可以穿透海水一定的深度的卫星海洋遥感技术比尔-朗伯吸收定律：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，吸光度与吸光物质的浓度与吸收层的厚度成正比，与透光度成反比吸光系数随波长变化影响太阳辐射的因素：太阳的高度与接收太阳辐射的面积辐射衰减的影响表面反照率其中太阳高度角与云占主导地位影响净红外辐射（向下减向上其中向下方向为正）的因素：水温、海冰和雪、云、大气水汽含量其中在考虑红外辐射的净损失的时候，水汽和云的影响比温度重要影响潜热通量（水分蒸发所携带的热量）因素：风速与湿度影响感热通量（热传导）的因素：风速与温度8：驱动大气环流的因素是地球表面受热不均与地球自转受热不均：太阳辐射不均地轴倾斜之类的对其产生影响但是同时还有反照率的影响气体从高压向低压加速流动地球自转：离心力与科里奥利力偏转方向是北右南左极点处科氏力最大，在赤道为零哈德莱环流局限于低纬度地区，主导低纬的大气环流中纬度气旋（受热不均匀与旋转所致的流动）：强旋转作用会产生湍流运动，高低压配合，锋面会将温暖的热带空气和寒冷的极地空气分开地转流地转平衡：流体沿着等压线运动：压强梯度力科里奥利力以及离心力达到平衡欧拉观点：视角固定于某一空间位置点，看水团如何经过ADCP测量海流速度卫星遥感器观测、船载CTD 拉格朗日观点：视角固定在某一具体的水质点上，观察水质点的运动轨迹以及状态Argo浮标有限重力：重力加离心力海洋运动方程：9：海洋中的主要洋流10：风通过摩擦力驱动海流，风应力，湍流（涡旋粘度）风生流理论：当科氏力和湍流剪切应力平衡时，海流趋于稳定的状态埃克曼层：受风驱动表层海水运动影响的垂直海洋层净输送理想状态下：北半球右偏九十度，南半球左偏九十度，但是实际上是表面右偏小于四十五度，净输送偏移七十度在低纬深度比高纬度深流涡中的埃克曼输送以及埃克曼理论可以解释海洋中的垂直运动北半球气旋会导致海表辐散，反气旋导致海表辐合北半球逆时针气旋，南北半球都是反气旋海水辐合堆积，气旋海水辐散高压对应反气旋，低压对应气旋海洋流涡：地转环流----大气高压对应反气旋风应力埃克曼输送向中心辐合-----高的海表面动力高度压强梯度力-----地转流涡环流？（什么叫流涡？为什么是压强梯度力导致的）11：为什么存在西向强化？（科里奥利力随纬度变化）可以用涡度解释，涡度分为行星涡度（受地球自转驱动）与相对涡度（由流场中的剪切驱动）北半球逆时针为正涡度，顺时针为负涡度而位势涡度守恒北半球行星涡度都是正的，南半球都是负的，赤道行星涡度为零，绝对值向两极递增行星涡度增加是，相对涡度就必须减小海流剪切对应的时摩擦力带来的也是涡度变化，同时风应力提供的是负涡度边界流南极绕极流没有西向强化，因为没有明显的边界12：涡旋（流环）：相对较小，拥有小块从海流主体上脱离下来的移动水体，这些水体的移动路径与母体不同同时分为暖心流环与冷心流环暖流环会脱落到冷的环境中，而冷流环会进入暖水当中涡旋是温暖赤道水移动到湾流北部的唯一方式，也是冷的高营养盐陆架水移动到湾流以南的唯一方式湾流是温度高的水流冷流环对应的是上升流，暖流环对应的是下降流涡旋为何重要：物理角度：带来了海洋上层混合和能量的输送，化学角度：冷核涡旋能够给表面带来高营养水生物角度：冷涡旋使上层海水营养化，促进浮游植物的爆发，同时暖涡旋携带和输送各种生物13：两个环流系统：风生环流与密度环流密度环流包括：深海环流、热盐环流、全球输送带、经向翻转环流经向翻转环流：是什么？=形成原因：重要性：维持海洋层化、与表层的输送量相当、气候调节器、冷水对而氧化碳的吸收更高效，调节热量输送北大西洋深层水的形成机制：首先是墨西哥湾流，然后是北大西洋流向北输送更暖的，盐分更高的海水。

冬天，在拉布拉多海和格陵兰海洋流由于热量损失（蒸发吸热）而冷却，进而使得海水变冷，盐度和密度均增大，密度大的海水下沉形成NADW。

墨西哥湾流的暖水向北流入北大西洋南部，蒸发，在大西洋西部产生了更高盐度的水（水蒸发时，盐分就留在了海里），湾流带着这些更高盐度的水向北流动，途中不断的冷却，而低温和高盐度使得水团下沉，与此同时，在格陵兰岛和挪威海形成了海冰，进一步增加了这些地区表层海水的盐度和密度地中海溢出流虽然盐度大但是温度高总体密度比北大西洋深层水小所以只能成为中层水14：南极低层水的形成机制: 南极底层水的形成机制：最冷的水+海冰脱盐+最冷的水+盐分+密度最大的水南极低层水最深密度最大北大西洋深层水密度第二地中海水盐度第一但密度不是最大深层水的传播主要以深层的西边界流形式15：厄尔尼诺南方涛动沃克环流是正常状态厄尔尼诺是不正常的沃克环流带来整个洋盆海洋变暖暖池东移影响：对太平洋东西部气候的影响以及生态系统生物的转移动物的生存黄豆1：带来了海洋生产力的降低，对于黄豆类产品和玉米类产品价格的影响最大2：影响南极海冰的面积，带来磷虾密度的变化，从而还会影响南极生物比如企鹅的种类的生活。

3：，影响到了太平洋东岸地区以及西岸地区人们的生产生活（温度与降水都发生了变化），中国长江以南地区降水易偏多，其中黄淮东部以及、江南、华南、云南及甘肃河西的降水可能偏多。

受厄尔尼诺事件影响的次年春季，除新疆中西部、云南南部和广西西南部地区偏冷以外，全国大部地区以偏暖为主。

16：海冰的定义：海水结成的冰，有盐度冰川是陆地冰，冰山是冰架掉下来的厚冰块海冰热力学：热力学厚度北极为3cm 南极为1-2cm北极海冰范围冬天/夏天=2 南极等于5 南极会有海流和大气环流驱使海冰移动到温暖海域温度的反馈机制：新雪的反照率最大开阔海面的反照率很低海冰变暖时，卤水也会带来进一步的融化因为盐度越高冰点越低海冰动力学：主要的力有五种：风（首要，粗糙的海冰更容易受到风的影响）,海流（通常与风应力相反），科里奥利力，海面倾斜，内部冰应力多年冰：动力学：多冰脊起伏；热力学：经历表面融化、再冻结，会相对光滑17：北极增暖：北极增暖放大效应，格陵兰冰盖融化，冻土的溶解释放出更多的二氧化碳，北极海底甲烷的释放北极海冰衰减改变大气压强和风，可能在很多地区造成严冬；导致北半球（中高纬度）寒潮与暴雪增加；南方雪灾；生态系统；航运；政治；18：海洋和台风：有热带气旋形成的必要条件：海表50m（或以深）的海温在26.5℃以上；随着高度增加，气温迅速降低；空气湿度高，尤其在中低对流层；垂直风切变值较低（风速<37 km/h）；距离赤道至少480km 台风飓风对于海洋的影响？海表面发生强劲的风搅拌；混合层加深；将次表层的营养盐与冷水带到表层；表层水盐度减小19：为什么经向翻转环流如此重要？停止了会怎么样？20：海洋碳循环：海洋能吸收大量的二氧化碳，在减少温室效应中起着至关重要的作用；海气中的绝大部分二氧化碳都存在于海洋中，因为二氧化碳的水溶率是其他常见气体的30倍以上；人为释放的二氧化碳中约有一半进入大气中并停留，其余的1/2进入海洋，此外被植物吸收。

空气中二氧化碳浓度400ppm是每立方米的空气中含有400ml。

1gC=3.7gCO2 1 TC = 10的六次方gC C和gC最为常用1ppm=2.12GTC怎么吸收：物理方面（物理碳泵，与海洋环流有关，海气交换通常并不处于平衡态，受到海水温度，海流运动等的影响气体交换速度受到风的影响，以溶解气体的形式存在会被传输到深海）、化学方面（碳酸盐化学）生物方面：生物碳泵生物碳泵在从大气去除二氧化碳和储存碳化合物方面起着核心作用:食物链(短时间尺度：分钟-年)；贝壳(中至长时间尺度：数年-数百年)；深海环流(长时间尺度：数百年)；沉积物(非常长的时间尺度：数百万年)）赤道太平洋是主要的源，温带海洋是主要的汇，北大西洋高纬度地区与北冰洋部分地区的沉降最剧烈物理过程化学过程生物过程-海洋-大气气体交换-碳酸盐化学-光合作用和食物链-CO2溶解性-甲壳生物-深海环流21：海洋能量特点：能量密度低+具有可再生性海洋能有较稳定与不稳定能源之分：较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能不稳定能源分为变化有规律和变化无规律两种：变化有规律：潮汐能和潮流能；变化无规律：波浪能。