(完整版)海洋科学导论总结

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。

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：tρ max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，使海水呈对流混合状态而无法结冰。只有当对流混合层的温度同时到达冰点，海水才会在整个对流混合层同时结冰。

三、海冰的分类

1、按结冰过程的发展阶段：初生冰；尼罗冰；饼状冰；初期冰；一年冰；老年冰

2、按海水的运动状态

固定冰：与海岸、岛屿或海底冻结在一起的冰

流冰：自由浮在水面上，能随风、流漂移的冰

冰山：由大陆冰川或冰架断裂后滑入海洋且高出海面5m以上的巨大冰体

四、海冰的分布

北冰洋：3-4月，最大，约占北半球面积的5%；8-9月，最小，约占最大覆冰面的3/4；多年冰厚度3-4m 流冰：绕洋盆边缘运动，冰界线58°N；冰山：发源地——格陵兰；平均冰界线40°N

南极大陆：世界最大的天然冰库；终年被冰覆该

冰界线：南太平洋 50-55°S；印度洋 45-55°S；南大西洋 43-55°S

五、海冰的盐度

1、定义：海冰融化后海水的盐度，一般为3-7

2、“盐泡”和“气泡”：结冰时来不及流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶之间的空隙里形成“盐泡”；结冰时来不及逸出的气体被包围在冰晶之间的空隙里形成“气泡”。

3、影响盐度因素（卤汁）：冻结前海水的盐度；冻结前海水盐度越高海冰的盐度也越高；冻结的速度（冻结越快，卤汁越多，盐度越高）；下层冰层比上层慢，盐度随深度的加大而降低；冰龄（冰龄越大，盐度越小）

六、海冰的密度

?纯水冰0℃——————917kg/m3

?海冰密度低于纯水冰（含有气泡）

?新冰———————914- 915kg/m3

?冰龄越长，密度越小（卤汁渗出）

七、海冰的热性质和其他物理性质

1、比热容比纯水冰大；S↗，↗；T↘，↘

2、融解潜热比纯水冰大

3、热传导系数比纯水冰小；Z↗，↗；表层为纯水冰的1/3，1m以下和纯水冰近似

4、热膨胀系数（即密度随温盐的变化）

5、抗压强度纯水冰的3/4（有空隙）

6、对太阳辐射的反射率：远远大于海水

海面的太阳辐射

1、辐射定律：

斯蒂芬—波尔兹曼定律：任何温度高于绝对零度的物体都能以辐射的形式向外释放能量，它与绝对温度Tk 的4次方成正比。

维恩定律：辐射能量的最大波长与辐射体表面的绝对温度成反比。

总辐射能=直达辐射+散射辐射

2、影响因素)：

A、太阳高度

B、大气透明度

C、天空中的云量、云状

3、总辐射能分布：

1）纬度(latitude)：A、随纬度升高而减小B、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。C、经向梯度夏半年小于冬半年。

2）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

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：

、海面水温B、空气中的湿度C、云量、云状

3、分布(distribution)：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。

水温的变化

（一）日变化：很小，变幅不超过0.3°C。

日较差：最高温与最低温之差。

1.影响因素：主要因子是太阳辐射、内波等。

2.表层：相比之下，晴天比多云大；无风比有风大；低纬比高纬大；夏季比冬季大；近岸比外海大。主要受云、风、潮流影响。

3.深层：表层水温的日变化，通过海水内部的热交换向深层传播。变幅随深度增加而减小，位相则落后。（二）年变化：

表层受制太阳辐射年变化。最高温与最低温差为年较差，赤道和极地海域年变幅小于1°C，最大值出现副热带海域8-9°C，寒暖流交汇处可达14、15°C。北半球变幅大。近海大于大洋。

表层以下水温的年变化，主要靠混合和海流等因子施加影响。

（三）非规则变化：西班牙圣婴ELNino现象。

海洋盐度分布

一、概述

世界大洋盐度平均值以大西洋最高，为34.90；印度洋次之，为34.76，太平洋最低，为34.62。

二、空间分布

空间分布不均匀。

（一）水平分布

1.表层：总特征，基本上具有纬线方向的带状分布特征和经向分布呈鞍马状；

寒暖流交汇区和径流冲淡海区等盐线密集；某些海域达0.2/km。盐度的最高与最低值多出现在大洋边缘的海盆中；地中海、波斯湾、红海达39-43，波罗的海北部最低时只有3。

冬季盐度分布特征与夏季相似。

平均各大洋表层盐度，北大西洋(最高(35.5)，南大西洋、南太平洋次之(35.2)，北太平洋最低(34.2)。

大西洋盐度高于太平洋盐度的原因：

(1)大西洋沿岸无高大山脉；(2)洋流影响

2.深层：盐度差异随深度的增加而减小。在500m，整个大洋盐度水平差异约2.3，高盐中心移往大洋西部。1000m约1.7；至2000m,0.6；深处几近均匀。

（二）垂直分布

1.赤道区：均匀低盐层、盐度最大层—盐度跃层(halocline)—盐度最小层,缓慢增加。南强北弱

2.副热带海区：均匀高盐层、盐度最小层.

3.极地海区：层状分布的原因，大洋表层以下的海水都是从此海区表层辐聚下沉而来的。

第五章、海洋环流

海流是指海水大规模相对稳定的流动，是海水重要的普遍运动形式之一。所谓“大规模”是指它的空间尺度大，具有数百、数千千米甚至全球范围的流动；“相对稳定”的含义是在较长的时间内，例如一个月、一季、一年或者多年，其流动方向、速率和流动路径大致相似。

上升流是指海水从深层向上涌升，下降流是指海水自上层下沉的铅直向流动。

海洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相接的相对独立的环流系统或流旋。

海流形成的原因：第一是海面上的风力驱动，形成风生海流。由于海水运动中粘滞性对动量的消耗，这种流动随深度的增大而减弱，直至小到可以忽略，其所涉及的深度通常只为几百米，相对于几千米深的大洋而言是一薄层。海流形成的第二种原因是海水的温盐变化。因为海水密度的分布与变化直接受温度、盐度的支配，而密度的分布又决定了海洋压力场的结构。实际海洋中的等压面往往是倾斜的，即等压面与等势面并不一致，这就在水平方向上产生了一种引起海水流动的力，从而导致了海流的形成。

地转偏向力(科氏力，)：研究地球上海水或者大气的大规模运动时，必须考虑地球自转效应，或称为科氏效应。

地转流：水平压强梯度力的作用下，海水将在受力的方向上产生运动。与此同时科氏力便相应起作用，不断地改变海水流动的方向，直至水平压强梯度力与科氏力大小相等方向相反取得平衡时，海水的流动便达到稳定状态。若不考虑海水的湍应力和其它能够影响海水流动的因素，则这种水平压强梯度力与科氏力取得平衡时的定常流动，称为地转流。

第七章、潮汐

潮汐现象是指海水在天体引潮力的作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平运动方向的流动称为潮流。

正规半日潮：一个太阴日（24时50分）内，有两次高潮两次低潮，潮差相等。

全日潮：一个太阴日（24时50分）内，有一次高潮一次低潮。

混合潮：一个塑望月内，既有半日潮，又有全日潮。包括

(1)不正规半日潮：一个塑望月内的大多数日子是半日潮，少数日子是全日潮。

(2)不正规日潮：一个塑望月内的大多数日子是日潮，少数日子是半日潮。

引潮力：地月公共质心运动所产生的惯性离心力与月球引力的合力称为引潮力。

引潮力特性：地球表面各点所受的引潮力的大小、方向都不同。

引潮力势：自地心移动单位质量物体至地面任一点克服引潮力所做的功。

从地心移动单位质量物体到某一点，克服重力和引潮力所做的功，叫做这一点的位势，位势相等的点连成的面称为等势面。

潮汐静力理论

１、假设：圆球，等深海水覆盖；海水无粘性，无惯性；不受地转偏向力和摩擦力作用

２、在重力、引潮力作用下海面变成椭球形，长轴恒指向月球。地球自转，地球表面相对椭球形海面运动，使固定点发生周期性的涨落。

结论：

ａ、赤道永远出现正规半日潮；

ｂ、月赤纬不为0时，高纬地区出现正规日潮；其他纬度出现日不等现象。

ｃ、同时考虑月球和太阳对潮汐的效应，在朔望之时，长轴方向靠近，两潮叠加形成大潮；上、下弦之时，两潮抵消形成小潮

八分算潮法

高潮时=月中天时刻+平均高潮间隙

低潮时=月中天时刻+平均低潮间隙

高潮间隙：月中天时刻到高潮时刻时间间隔

低潮间隙：月中天时刻到低潮时刻时间间隔

上半月: 高潮时=(阴历数-1)*0.8+该港平均高潮间隙

低潮时=(阴历数-1)*0.8+该港平均低潮间隙

下半月: 高潮时=(阴历数-16)*0.8+该港平均高潮间隙

低潮时=(阴历数-16)*0.8+该港平均低潮间隙

风暴潮:指由于强烈的大气扰动,如强风和气压骤变所招致的海面异常升高现象。

风暴潮水位：从验潮曲线中把天文潮和风暴潮分离开是首要任务。从动力学观点，二者是非线性耦合，分离开很难。通常做法采用线性叠加原则分离法。

按照诱发风暴潮的大气扰动的特征分类：

1.热带风暴即台风、飓风：夏秋季常见

三个阶段：先兆波、主振阶段、余震阶段。

2.温带气旋：主要发生于冬、春季。

3.风潮：中国北方黄渤海地区所特有，在春、秋过渡季节，由寒潮或冷空气所激发的风暴潮是显著的

第八章、地球大气的平均状态

大气成分

１、定常成分：氮气、氧气、氩气和微量惰性气体；

２、可变成分：水蒸气；二氧化碳；臭氧，Ｃ、Ｓ、Ｎ化合物；主要造成空气污染和温室效应；

三大全球问题：１、臭氧空洞：２、温室效应：３、酸雨：PH小于5.6,酸性成分主要是硫酸，也有硝酸和盐酸等。

地球大气的铅直分布：对流层、平流层、中层、热成层和逸散层。

对流层：高度北半球中、高纬度１２到１５公里；南半球中、高纬度８到９公里，赤道附近１８到１９公里；由于地面辐射，温度随高度升高而降低，每１００米降低０．６５ｋ，层顶温度为－６０度，主要现象为日常天气；

平流层：平均高度５０ｋｍ，因在２０到２５公里高处有臭氧层吸收紫外线，增温，温度随高度升高，层顶温度大约０度，无天气现象；

中层：高度为８０到９０公里，温度随高度降低很快，最冷层，层顶温度可达－９０度，水气极少，空气稀薄，可见夜光云；

热成层，又叫暖层、电离层，温度可升高到1000ｋ，高纬极光多发生在这一层；

逸散层：过渡

气象要素：表示大气中物理现象与物理过程的物理量。包括：气温、气压、湿度、风。

气温：空气分子平均动能大小的表现，表征大气的冷热程度；全球气温基本呈纬向分布。

气压：从观测高度到大气上界单位面积上的垂直空气柱的质量。海压为０表示气压为1013.25hPa; 气压场：等压线越密，风速越大。

湿度：表征空气中水汽含量的物理量；

风：空气相对于地面作水平运动；

尺度：大气大、中尺度运动受科氏力影响，满足地转平衡关系，近似为地转风，沿水平面上等压线吹。

季风：大范围盛行风向随季节有显著变化的风系；

特点：随季节反向；源起气团性质迥异；造成明显的旱、雨季；

全球三大季风区：印度季风区，东亚季风区，西非季风区

一、锋面

１、气团：低层大气中存在的物理属性相对均匀的大规模空气集团。按温度分为冷、暖气团；

２、锋面：不同性质气团的交面；锋区、锋面、锋线。

冷锋：被冷气团推动移向暖气团的锋面。

冷锋天气：在槽前锋后易出现连续降水；夏季在槽后或附近可产生短时间强对流降水；冬季锋附近多连续降雨，锋后伴大风。

暖锋：被暖气团推动移向冷气团的锋面。

暖气团爬升，锋前多降雨。

二、气旋

１、气旋：从流场角度，气旋为低压系统，北半球气流呈逆时针运动。

２、温带气旋：多为锋面气旋，附近有冷心，一般不重合，带有云雨天气。

锋面气旋为冷低压；寒潮为冷高压；副高是暖高压；台风是暖低压。

３、热带气旋

１）分类（称谓）

东太、大西洋（美国两岸）飓风（Hurricanes）

印度洋热带风暴

南半球热带气旋

我国按国际惯例，依据中心最大风力分：

最大风速

＜８级（１７．２ｍ／ｓ）热带低压

８～９级（１７．２～２４．４ｍ／ｓ）热带风暴

１０～１１级（２４．５～３２．６ｍ／ｓ）强热带风暴

〉／＝１２级（〉３２．７ｍ／ｓ）台风

第十章、海洋中的声、光传播及其应用

看到的是光波，听到的是声波，收音机和电视机接收到的是电磁波，它们是不同性质的波。

声波在水中的传播速度约为1500m/s，比在空气中的传播速度330m/s大四倍。声源每秒振动的次数称频率，单位是赫兹(Hz)。人耳可听到的最高频率约为20×103Hz，因此在20×103Hz以上的声波称为超声波。人耳可听到的最低频率约为20Hz，低于20Hz以下的声波称为次声波。

第十一、章卫星海洋遥感

卫星海洋遥感，或称空间海洋学，是利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理，从卫星平台观测和研究海洋的分支学科。

空间海洋观测始于1957年苏联发射的第一颗人造地球卫星。1960年4月美国宇航局(NASA)发射了第一颗电视与红外观测卫星TIROS—Ⅰ。美国海洋大气局(NOAA)在1970年1月发射改进型TIROS卫星，在1972—1976年发射NOAA—1,2,3,4,5卫星，这些卫星装载了红外扫描辐射计和微波辐射计，用以估计海表温度和大气温度、湿度剖面，主要用于气象学研究。

1978年美国NASA发射了三颗卫星，为海洋观测和研究提供了一种崭新的技术手段。这三颗卫星是：喷气动力实验室(JPL)研制的SeasatA卫星，God－dard空间飞行中心(GSFC)研制的TIROS—N和Nimbus—7卫星。第一颗海洋实验卫星SeasatA上装载了微波辐射计SMMR、微波高度计RA、微波散射计SASS、合成孔径雷达SAR、可见红外辐射计VIRR等5种传感器。提供的海洋信息包括海表温度、海面高度、海面风场、海浪、海冰、海底地形、风暴潮、水汽和降雨等。虽因电源故障，SeasatA寿命仅为108天，却获得极其宝贵的大量的海洋信息。因此，SeasatA被称为卫星海洋遥感的里程碑。上述三颗卫星构成了海洋卫星的三部曲，它标志着卫星海洋遥感新纪元的开始，并反映了可见光、红外、微波海洋遥感的概貌。卫星传感器的种类很多，目前用于海洋研究的传感器主要有：

①海色传感器：主要用于探测海洋表层叶绿素浓度、悬移质浓度、海洋初级生产力、漫射衰减系数以及其他海洋光学参数。

②红外传感器：主要用于测量海表温度。

③微波高度计：主要用于测量平均海平面高度、大地水准面、有效波高、海面风速、表层流、重力异常、降雨指数等。

④微波散射计：主要用于测量海面10m处风场。

⑤合成孔径雷达：主要用于探测波浪方向谱、中尺度涡旋、海洋内波、浅海地形、海面污染以及海表特征信息等。

⑥微波辐射计：主要用于测量海面温度、海面风速以及海冰水汽含量、降雨、CO2海—气交换等。

数据传输：星载传感器通常产生测量电压或频率信号，然后进行数据编码。大部分情况下以数字信号的形式传输到地面接收站。在采用二进制编码中，一般用0～255或0～1023或0～2047对辐射扫描数据进行数字化处理，每个象元要求8bit、10bit或12bit。

地理信息系统(GIS)是一门介于信息科学、空间科学和地球科学之间的交叉学科和新技术学科，是空间数据处理与计算机技术相结合的产物。

第十二章、中国近海的区域海洋学

中国位于亚洲大陆的东南部，雄踞北太平洋西侧，大陆岸线总长度达18×103km之多。邻近海域陆架宽阔，地形复杂，纵跨温带、副热带和热带三个气候带，四季交替明显，沿岸径流多变，因而具有独特的区域海洋学特征。

海水的热容具有什么特性？为什么说海洋是大气的空调器？

热容是海水温度升高1°C所吸收的热量。海水的热容量较大，是空气的４倍，因此海洋水温的变化较气温缓慢且滞后，从而影响沿海气温的变化幅度，俗称海洋是大气的空调器。

海水的热膨胀具有什么特征？

不遵循热胀冷缩规律。高温时热膨胀系数值为正，低温、低盐时为负值。热膨胀系数由正转负时对应的密度最大。

海洋中海水结冰过程与湖泊中淡水结冰有何异同？

首先，二者都是表层温度开始降低。因此，湖泊中淡水：表层开始结冰，下层可能仍保持不冻结。海水结冰：盐度低于24.695的海水，结冰过程与淡水相同，表层海水达到冰点即开始结冰。盐度大于24.695的海水，温度接近冰点时，密度会加大，从而下沉，下层温度较高的水则上涌，发生对流混合，直到混合层都达冰点温度时整层水体才会一起结冰。结冰过程会将盐度排出，因此冰面以下海水中的盐度要高于结冰前海水的盐度，使结冰后的海水冰点温度更低，结冰过程更难。

海冰的盐度是什么？

1千克海冰融化后水的盐度。海冰的盐度与海水结冰速度、结冰前海水的盐度及冰龄有关。

海冰的密度与海水有何关系？

小于海水的密度，与盐度及冰内的气泡有关。对于海水中一长方体冰，一般1/10在水上，9/10在水下。海冰对海水运动有何影响？

对潮汐，海浪等海水运动产生影响，使潮差和波高减小。

海冰对怎样影响海洋热状况？

由于海水的结冰和融冰，使极地海区表层水温年差异较小。虽然极地区太阳辐射能年差异最大，但是由于海冰的反射，以及结冰释放结晶热而融冰吸收融解热，造成其表层水温的年较差较小。

影响海面热收支的主要因素有哪些？

太阳辐射、海面有效回辐射、蒸发潜热和感热交换。

海流和环流的定义是什么？

海流：海水大规模相对稳定地流动。环流：首尾相接的海流（或首尾相接的海水大规模相对稳定地流动）海流分怎样分类？

按成因分有密度流，风海流，补偿流；按受力分有地转流、惯性流；按发生区域有赤道流、陆架流、东西边界流等；按运动方向分有上升流、下降流；按海流温度与周围海水温度差异分有寒流、暖流等

影响和产生海水运动的力是什么？

引起海水运动的力有重力，压强梯度力，风应力，引潮力；海水运动后派生的力有科氏力，摩擦力

洋流对地理环境的影响有哪些？

(1)沿岸气候暖流有增温增湿作用，寒流有降温减湿作用。(2)寒暖流交汇的海区，海水强烈混合可将下层营养盐类带到表层，利于鱼类大量繁殖，易形成大规模渔场。(3)海轮顺洋流航行可以节约燃料，加快速度。但暖寒流相遇，往往形成海雾，对海上航行不利。(4)洋流可把近海的污染物质携带到其他海域，利于污染的扩散，加快净化速度。但其他海域也可能因此受到污染，加大污染范围。

什么是无限深海风海流（亦称漂流）？

考虑海水摩擦力和科氏力平衡时的稳定流动。

风海流理论是如何建立的？

南森在北冰洋考察时发现冰的漂流方向与风向不一致。他的学生艾克曼(Ekman)于1905年在以下假定：（1）均匀；（2）海区无限宽广，海面无起伏；（3）风场均匀稳定；（4）只考虑垂直涡动粘滞系量引起的水平方向的摩擦力，且视为常数；（5）科氏力不随纬度变化的条件下建立了无限深海风海流的理论模型。

无限深海风海流（亦称漂流）的空间结构或流动特征？

以北半球为例，1）表层流速最大，流向偏向风向的右方45度；2）随深度增加，流速逐渐减小，流向逐渐右偏；3）至摩擦深度，流速是表面流速的4.3%，流向与表面流向相反，其下可忽略；4）连接各层流速的矢量端点，构成艾克曼螺旋线。风海流的水体是怎样输运的？无限深海风海流垂直风向输送，北半球在风向的右边，南半球相反。浅海风海流沿风向和垂直风向都有输送。

什么是风海流的副效应？

由于风海流水体的输送，导致海水辐聚或辐散，会产生海水的升降流运动，称为风海流的附效应。

哪种情况能由风海流的附效应产生升降流？

1)顺岸风；2)气旋或反气旋；3)风场分布不均匀

按照成因，大洋环流如何分类？

风生大洋环流和热盐环流。风生大洋环流是由海面风场引起的，在大洋的上层。热盐环流是由温度、盐度变化引起的环流。在大洋中下层占主导地位。

大洋表层环流的地理分布特征是什么？

副热带海区存在反气旋式环流：由（南、北）赤道流、西边界流、西风漂流和东边界流组成首尾相接的环流；南半球和北半球在太平洋、大西洋都有环流。印度洋南半球与大西洋和太平洋相似，北半球冬夏环流形式受季风影响不同，冬半年是反气旋式环流，夏季则消失。2）亚北极海区存在气旋式环流：太平洋和大西洋的亚北极海区受极地弱东风的影响。

大洋西边界流有哪些？西边界流流动特征、水文特征及对气候的影响是什么？

北太平洋的黑潮、南太平洋的东澳流、北大西洋的湾流和南大西洋的巴西流，南印度洋的莫桑比克流都是西边界流。大洋西侧沿大陆坡从低纬向高纬的强流，海流流速大（西向强化），暖流。与近岸水相比，具有高温、高盐、高水色和透明度大等特征。北半球西边界流强于南半球。对气候影响：其周围为温暖湿润气候。

什么是湾流？它的主要特征是什么？

湾流是北大西洋西边界流。表层最大流速为2.5米/秒，沿途流量不断增大，影响深度可达海底。两侧有自北向南的逆流存在。湾流方向左侧为高密冷水，右侧为低密暖水。有弯曲现象，流轴弯曲足够大，与主流分离，在南侧形成气旋式冷涡，在北侧则形成反气旋式暖涡。空间特征尺度为数百千米，时间尺度为几年，沿湾流相反方向移动。

什么是黑潮？黑潮名称是怎么来的？黑潮水是什么颜色？

黑潮：是北太平洋西边界流。是太平洋北赤道流的延续。从菲律宾群岛东侧北上，主流从台湾东侧经台湾和与那国岛之间水道进入东海，沿陆坡向东北方向流动。黑潮因其水色和透明度高于周围水体，使海水颜色深于周围海水而得名。黑潮水不是黑色，而是深蓝色。

大洋中西风漂流包括那些？

北太平洋漂流、北大西洋漂流及南极绕极流

什么是南极绕极流？

由于南极海域连成一片，南半球西风飘流环绕整个南极大陆，是一支自表至底、自西向东的强大流动，其上部是漂流，下部为地转流。南极锋位于其中,在大西洋和印度洋平均位置为南纬50度，太平洋位于南纬60度。极锋两侧海水特性、气候特征有明显差异。极地海区干冷、亚南极海区为极地气团与温带海洋气团轮流控制，季节性明显。该海区有频繁的气旋活动，降水量较多，海况恶劣，俗称“咆哮45度”或“咆哮好望角”。特别在南半球的冬季，风与浪更大。

大洋东边界流有哪些？流动特征、水文特征及对气候的影响是什么？

太平洋的加利福尼亚流、秘鲁流，大西洋的加那利流、本格拉流，印度洋的西澳流。东边界流的流幅宽、流速小、影响深度浅，水色低、透明度小。东边界流是寒流，是大气冷的下垫面，易形成海雾。上升流是东边界流海区的一个重要水温特征。大洋次表层水是怎样运动的？

是副热带海域的表层水下沉形成的。特征是高盐、高温，只能下沉到表层水以下的深度上。大部分水体流向低纬一侧，沿主温跃层散布，少部分流向高纬一侧。

大洋中层水是怎么来的？

1）南极辐聚区和西北辐聚区下沉的海水形成，带有源地低盐的特征。温度较低，故密度较大，分布在次表层水之下。2）南极辐聚下沉的海水，温度盐度分别为2.2°C与33.8，下沉到800~1000米深度上，一部分加入到南极绕极流，另一部分水体向北散布进入三大洋，在大西洋可达北纬25度；太平洋可越过赤道，在印度洋为南纬10度。3）高盐中层水：北大西洋的高盐地中海水（温度为13°C，盐度为37）由直布罗陀海峡溢出，下沉到1000~1200米深度上，然后向西、西南和东北方向散布。印度洋中的红海高盐水（温度为15°C，盐度为36.5），通过曼德海峡流出，在600~1600米深度上沿非洲东岸向南散布，与南极中层水相遇发生混合。大洋深层水的运动及主要特征？

1）深层水介于中层水和底层水之间，约在2000~4000米的深度上。主要在北大西洋格陵兰南部的上层海洋中形成。东格陵兰流与拉布拉多寒流向该区输送冷的极地水，与湾流混合后下沉（盐度为34.9，温度近3°C）向整个洋底散布。在大洋西部接近北纬40度，与来自南极密度更大的底层水相遇，在其上向南流去，直到南大洋。2）贫氧是深层水的主要特征。

什么是波速？是指波动波形传播的速度。

什么是深水波？什么是浅水波？

他们的波速是怎样的？到水深大于波长的一半时，为深水波。水深小于波长的20分之一时为浅水波。1）深水波波速与水深平方成正比；2）浅水波波速与水深平方成正比，

什么是风浪和涌浪？

其波面特征如何?风浪由局地风产生，且一直处在风的作用之下的海面波动状态。涌浪是海面上由其他海区传来的或局地风力减小、平息，或风向改变后海面上遗留下的波动。风浪波面粗糙，波长和周期短，波峰陡峭，波峰线短，常出现波浪溢浪（白帽）现象。涌浪波面光滑，波峰线长，波长和周期长于风浪。俗语中的“无风不起浪和风大浪高”指风浪，“无风三尺浪”指涌浪。

决定风浪大小的因素有哪些？

风速（风力大小）、风时（风的作用时间）和风区（风的作用区域大小）。

什么是潮汐不等现象？

月赤纬不等于零度时，在高纬地区出现正规日潮，在其他纬度出现日不等现象。同时考虑月球和太阳对潮汐的效应，在朔望之时，长轴方向靠近，两潮叠加形成大潮；在上、下弦之时，两潮抵消形成小潮。

风暴潮有哪些类型？

按照诱发风暴潮的大气扰动的特征分类：1) 热带气旋（台风、飓风）引起的，称为热带气旋引起的风暴潮。一般夏秋季常见。风暴潮过程分三个阶段：先兆波阶段、主振阶段、余震阶段。2）温带气旋引起的，称为温带气旋引起的风暴潮，主要发生于冬春季。3）由寒潮或冷空气所激发的风暴潮，通常称为风潮，我国北方黄海、渤海地区所特有，在春秋过渡季节。气候系统是由哪些系统组成的？

什么提供了驱动气候系统的能量？大气、海洋、冰雪圈、岩石圈及生物圈。大气—海洋子系统是气候系统中信号最强，最活跃的子系统。太阳辐射提供了驱动气候系统的几乎所有能量。

海洋对气候系统有哪些作用？

1）海洋对大气系统热力平衡的影响：吸收的太阳辐射的绝大部分储存于海洋表层（混合层）中。这些能量将以潜热、长波辐射和感热交换的形式输送给大气，驱动大气的运动。海洋环流在大气系统能量输送和平衡中起了重要作用。2）海洋对水汽循环的影响：大气中水汽的86%由海洋提供。尤其低纬海洋，是大气水汽的主要源地。3）海洋对大气运动的调谐作用：海洋的运动和变化具有明显的缓慢性和持续性。一是将大气环流变化信息存于海洋中，再对大气产生作用。二是海洋的热惯性使海洋状况的变化有滞后效应。海洋与大气相互作用的基本特征是什么？

海洋对大气的热力作用：海洋，特别是热带海洋，是驱动大气系统运动的重要能量来源。

大气对海洋的风应力强迫：大洋环流与风应力强迫有密切关系。

什么是厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）事件？

是厄尔尼诺(El Ni?o)，南方涛动和拉尼娜（La Ni?a）合称。厄尔尼诺和南方涛动二者有非常好的相关关系。当赤道东太平洋表层水温（SST）正距平，南方涛动指数往往是负。厄尔尼诺：最初人们发现每过几年圣诞前后，沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸，出现一弱的洋流，代替了通常对应的冷水。后来发现这是大尺度的海洋异常现象，整个赤道东太平洋表现振幅达几摄氏度的增暖。导致东太平洋主温跃层深度加深，而在西太平洋则变浅。与此相联，海洋和大气环流发生异常。南方涛动：描述热带东太平洋地区与热带印度洋地区气压场反相变化的跷跷板现象。塔西提岛和达尔文岛之间的气压之差为南方涛动指数。拉尼娜La Ni?a ：指与El Ni?o相反的海洋大气异常事件。

什么是混合？是海水的一种普遍运动形式，混合过程就是海水各种特性逐渐趋向均匀的过程。

混合有哪些形式？分子混合、涡动（湍流）混合、对流混合、内波混合、潮混合。

海上风暴、台风发生在那哪个海区？

在热带西北太平洋。台风在水平方向根据风速的大小可分为三个区域：眼区、云墙区、大风区。台风风速最大的区域在台风的云墙或眼壁区。

发生在澳大利亚近海的热带风暴如何旋转？.顺时针旋转。

飓风发生在什么地方？在热带西北大西洋。

影响我国的台风平均数量在几月最多？8月。

沿海地区，海风什么时间从海上吹向陆地？白天。

海陆风的大小取决于什么因素？海洋和陆地的温度差。

受台风影响最危险的海区在哪里？台风移动方向的右前方。

世界上最大的大陆冰原？南极冰原。

台风灾害的预报等级分为几级？最高级别是什么？

台风灾害的预报等级分为四级：蓝色、绿色、橙色和红色。红色代表最高警戒级别。

我国受海冰影响最大的海区是哪里？渤海北部。有利台风生成的4个基本因素？存在气旋性扰动、高温暖海水、离开赤道5度以外、风的垂直切变小。常出现大风的原因在于地形的狭管效用。

海和洋的定义及水文特征是什么?

洋：地球上连续巨大的咸水体。

洋的水文特征：远离陆地，受陆地影响小；面积大，水深（平均2~3千米）；有独立的环流和潮波系统；底质为软泥、红粘土。

海：位于大陆边缘，被陆地、岛弧分割的许多形态各异的小水体。世界上没有海岸的海中之海是马尾藻海。海的水文特征：靠近陆地，受陆地影响大；面积小，水浅；无独立的潮波系统；底质主要为陆屑。

世界上有哪四大渔场？

从洋流对渔场影响的角度讲，世界上有四大渔场：

北海道渔场，是由日本暖流与千岛寒流交汇形成的。

纽芬兰渔场，是由墨西哥湾暖流与拉布拉多寒流交汇形成的。

北海渔场，是由北大西洋暖流与东格陵兰寒流交汇形成的。

秘鲁渔场，是由秘鲁沿岸的上升补偿流形成的。

最小风时：对应风区内某点，风浪达到定常状态所用的时间。

海流又称洋流，是海水因热辐射、蒸发、降水、冷缩等而形成密度不同的水团，再加上风应力、地转偏向力、引潮力等作用而大规模相对稳定的流动，它是海水的普遍运动形式之一。

海洋科学研究的特点：

首先，它明显地依赖于直接的观测。其次，是信息论、控制论、系统论等方法在海洋科学研究中越来越现实其作用。第三，学科分支细化与相互交叉渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显。

太阳辐射：通常指太阳向周围空间发射的电磁波能量及粒子流。

海洋上和陆地上气温的季节变化有什么不同？

北半球中、高纬度内陆的气温，以7月为最高，1月为最低；海洋的气温，以8月为最高，2月为最低。在海水中的含量最高和最低的元素分别是什么？分别为氯元素和氡元素。

波浪类型有哪些？

按成因分为风浪、涌浪。按相对水深分有深水波、浅水波。按波形传播分有前进波、驻波

波浪要素有哪些？

波峰(谷)、波长、周期、波速（波型传播的速度）、波高（相邻波峰和波谷的垂直距离）、振幅、波陡(波高与波长之比)波峰线（波峰的连线）、波向线（波浪传播方向，垂直于波峰线）。

海流分怎样分类？

按成因分有密度流，风海流，补偿流；按受力分有地转流、惯性流；按发生区域有赤道流、陆架流、东西