海洋科学导论重点

第一章第一章 绪论绪论 什么是海洋学 什么是海洋学 海洋学是研究在海洋中的各种现象和过程发生 发展和演化及他们与环境相互作用 相互 影响的规律的一门综合性科学 海洋学研究的对象 海洋学研究的对象 地球上 70 8 的海水 研究对象研究对象 海洋 包括海水 溶解或悬浮于其中的物质 生活于海洋中的生物 海洋的上 边界 即海平面及其上大气边界层 海洋的侧边界 包括和海岸带等 海洋的底边界 包括 海洋沉积和海洋岩石圈 研究内容 研究内容 海水运动规律 海洋中物理 化学 生物 地质过程及其相互作用的基础理论 海洋资源开发利用 海洋环境监测 保护和治理等 海水特性 海水特性 混合溶液 水 盐分 气体 悬浮有机物 悬浮无机物 海洋是环境的产物 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 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 海洋形态的固有特性 海洋形态的固有特性 1 大 水平尺度大 占地球表面积 70 8 2 深又浅 平均深度 4000 米 最深 11034 米 陆地高 8848 米 但地球半径 6371 公里 地球上的一薄层 与水平尺度比 10 3 量级 3 联成一体 各大洋水域联成一体 可以充分进行物质和能量交换 第二章第二章 地球概观地球概观 地球的运动 地球的运动 1 日 地 月关系 2 地球公转 自转 3 惯性离心力 大陆漂移说大陆漂移说 1912 德气象学家魏格纳提出 2 5 亿年前 地球上存在泛大陆和一个泛古大洋 后飘移 形成现在的海陆分布 证据 大 量古生物的证据 海底扩张说 海底扩张说 1960 美 赫兹提出 海底中存在大洋中脊 其上有中央裂谷 地壳最薄弱 是海底扩张的中心 证据 沉积岩年龄 厚度 磁异常条带 大洋钻探 板块构造说 板块构造说 1965 法 威尔逊提出 全球地壳由六大板块组成 海和洋的定义及水文特征海和洋的定义及水文特征 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 水色高 透明度大 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 各异的水体 海的水文特征 靠近陆地 受陆地影响大 面积小 水浅 水色低 透明度小 无独立的潮波系统 底 质为陆屑 海底的地貌形态 海底的地貌形态 海岸带海岸带 是海陆交互作用的地带 其地貌是在波 浪 潮汐和海流等作用下形成的 大陆架 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 大陆坡大陆坡 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 大陆基 裙 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 第三章第三章 海水物理性质海水物理性质 一 淡水一 淡水 分子结构 极性 分子缔合力 溶解力强 极性 密度变化异常 热胀冷缩 沸点和融点 比热 蒸发潜热等 热性质比氧的同族化合物高 二 海水的热力学性质二 海水的热力学性质 比热容比热容 单位质量海水的热容 单位 J K kg 热传导热传导 相邻海水温度不同时 热量由高 温向低温转移 分子热传导 湍动热传导 沸点升高 冰点降低 冰点温度随盐度的 增加而降低 导电性 导电性 介于纯水和铜之间 电导率随温度 盐度和压力的增加而增大 压力和温度一定时 电导与盐度有一定的 函数关系 密度密度 单位体积物体的质量是密度 是温盐压 状态方程状态方程 描述海水温 盐 压 密等理化特 征参量之间关系的数学表达式 海冰 海冰 海冰定义 海冰定义 广义 在海洋中所见到的冰统称为海冰 狭义 由海水冻结而成的冰称为海冰 盐度为 24 695 时二者均是 1 33 C 结冰过程结冰过程 结冰条件 冰点温度 结晶核 淡水结冰 表层开始结冰 海水结冰海水结冰 当盐度大于 24 695 时 海水冰点高于最大密度温 度 只有当对流混合层的温度同时达到冰点时 海水才会结冰 v 海水结冰的特点 主要是纯水的冻结 盐分大部排出冰外 增 大了冰下海水的盐度 加强了冰下海水的对流和进一步降低了 冰点 同时冰层阻碍了其下海水热量的散失 从而大大减缓了 冰下海水继续冻结的速度 海冰表面比较粗糙 三 海冰分类三 海冰分类 一一 按发展阶段 按发展阶段 初生冰初生冰 针状或薄片状的细小冰晶 尼罗冰尼罗冰 10cm 左右有弹性的薄冰层 在外力的作用 下 易弯曲 易被折碎成长方形冰块 饼状冰饼状冰 直径为 30cm 至 3m 厚度在 10cm 左右的圆形 冰盘 一 按发展阶段 l 初期冰 由尼罗冰或冰饼直接冻结一起而形成厚约 10 30 cm 的冰层 多呈灰白色 一年冰 由初期冰发展而成的厚冰 厚度为 30cm 至 3m 时间不超过一个冬季 多年冰 至少经过一个夏季而未融化的冰 其特征是 表面比一年冰平滑 二 按运动状态划分 固定冰固定冰 与海岸 岛屿或海底冻结在一起的冰 流冰 流冰 自由浮在海面上 能随风 流漂移的冰称为流冰 特点 大小不一 厚度各异 例外 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 冰山 不在其列 开阔水面 稀疏流冰 密集流冰 海冰的物理性质 海冰的物理性质 海冰的盐度海冰的盐度 海冰融化后的盐度为海冰的盐度 3 7 海冰盐度与结冰速度 结冰前海水盐度 冰龄有关 海冰的密度海冰的密度 海冰的密度小于海水的密度 其大小在很大程度上取决于其中的空气量和盐量 纯水冰 00C 918 kg m3 海冰 新冰 915 914 kg m3 夏末 860 kg m3 长方体冰会有 1 10 在水面以上 9 10 在水面以下 海冰的热传导海冰的热传导 海冰的热传导系数小于纯水冰的 热传导系数 海冰的热传导系数小于海水的热 传导系数 海洋皮袄 其他其他 海冰的比热容比纯水冰大 且随盐度的增高而增大 海冰的抗压强度约为纯水冰的 3 4 海冰对太阳辐射的反射率远比海水的大 第四章第四章 海洋中的热收支和水平衡海洋中的热收支和水平衡 Qt Qs Qb Qe Qh Qs 太阳辐射 Qb 海面有效回辐射 Qe 蒸发潜热 Qh 感热交换 铅直方向上的热输运 Qz 湍流 水平方向热输送 QA 海流 海洋中全热量平衡 第五章第五章 世界大洋及中国海温盐密分布及变化世界大洋及中国海温盐密分布及变化 大西洋表层水低于太平洋的原因 1 两大洋拥有的热带海域面积 2 与北冰洋水交换 热赤道热赤道 最高温出现的位置 平均在 7 N 左右 原因 大洋环流系统的配置 与两极水交换 垂直分布垂直分布 表层高 随深度增加而降低各纬度分布不同 A 低纬度 表层温高的均匀层 100m 左右 下面强大温跃层 主温跃层 主温跃层 永久性温跃层 不随季节变化 B 中纬度 上为均匀混合层 其下季节性温跃层 C 高纬度 极锋向极一侧 不存在永久性跃层 冬季在上层出现逆温现象 暖中间水 深 100m 左右 夏季冷中间水 第六章第六章 大气环流大气环流 根据铅直温度梯度的方向 将大气分成根据铅直温度梯度的方向 将大气分成 对流层 平流层 中间层 暖层 热成层 散逸层 对流层 对流层 高度 地面到对流层顶 温度随高度增加而降低 铅直混合强 气象要素水平分 不均匀 温度平均递减率 6 5K km 最低 50 70 度 集中了大气质量的 3 4 和几乎全部水汽 主要天 气现象和过程都发生在这一层 当温度平均递减率 2K km 的最低高度 规定为对流层顶 层高随季节和纬度而变化 低纬 15 20km 极地和温带 8 12km 平流层 平流层 对流层顶到 50km 左右 温度低层无变化 上部随高度增加明显增高 上界温达 0 C 最高温可达 7 C 几乎无天气现象 由于尘埃很少 大气透明度很高 臭氧 中间层中间层 平流层顶到 80 85km 温度随高度增加降低 到层顶降到 90 C 是大气最冷的 部分 水汽极少 但高纬黄昏前后偶尔存在夜光云 强烈铅直运动 暖层 热成层暖层 热成层 中层顶到 800km 温度随高度而增加 小于 0 17 m 紫外线几乎全被该层 吸收 温度达 1000k 以上 温度日变化显著 还受太阳活动影响 高纬度出现极光现象 散逸层散逸层 800km 以上 气象要素 温 压 湿 风气象要素 温 压 湿 风 随高度增加呈指数减小 气压带 气压带 热带低气压区 副热带高压区 副极地低压区 极地高压区 极锋 副热带锋 季风季风是大范围盛行风向随季节有显著变化的风系 主 要是由于海陆温度对比的季节性变化和地球上行星风 系的季节性南北移动所致 全球三个季风区全球三个季风区 印度季风区 东亚季风区 西非季风区 季风的特点季风的特点 1 盛行风向随季节的变化有很大的差别 甚至相反 冬季盛行东北气流 华北 东北为西北气 流 夏季盛行西南气流 中国东部 日本盛行东南气流 2 两种季节各有不同的源地 因而气团性 质有本质的不同 冬季寒冷干燥 夏季炎热湿润 3 造成天气现象也有本质的季节性差异 冬季干燥少雨 夏季湿润多雨 尤其多暴雨 在热带地区更 有旱季和雨季的明显对比 大气锋面大气锋面 1 气团 气团 温 湿度 稳定度等相对比较均匀的大规模空气集团 2 锋面锋面 1 暖锋 暖气团占主导地位 2 冷锋 冷气团占主导地位 大气锋面大气锋面 2 锋面锋面 3 准静止锋准静止锋 冷 暖气团相当 4 锢囚锋锢囚锋 冷暖锋面相遇形成 温带气旋温带气旋 波动阶段 成熟阶段 锢囚阶段 消亡阶段 爆发性气旋爆发性气旋 当 24 小时内气旋加深率至少每小时 1hPa 时 称为气旋的爆发性发展 这种气旋称爆发性 气旋 热带气旋热带气旋 在热带洋面上生成发展的低气压系统国际上以其中心附近的最大风力来确定强 度并进行分类 小于 8 级的是热带低压 热带低压 8 9 级的是热带风暴热带风暴 10 11 级的是强热带风暴 强热带风暴 12 级以上的通称为台风 台风 台风台风 发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的气旋性涡旋 是达到一定强度的热带气旋 台风结构台风结构 气压场 台风眼 云壁 螺旋云带 空间分布 空间分布 8 个源地个源地 NW 太平洋 SW 太平洋 NE 太平洋 N 大西洋 S 印度洋 N 印度洋 S 大 西洋和 SE 太平洋无 西北太平洋最多 均形成于暖热带水域 87 在 EQ 两侧 20 纬度内 2 3 形成于北半球 有明显季节变化特征 晚夏到初秋形成频率最大西北太平洋 7 10 月为 台风季节 9 月 最高 水平范围水平范围 直径平均 600 1000 公里 卫星云图卫星云图 台风具有独特的螺旋状云雨带和台风 眼 眼区平均 30 40 公里 最大可达 200 公里 最小 的仅 10 公里左右 生命史生命史 平均一周左右 短的 2 3 天 最长达一个 月 7203 夏秋 7 10 月生命期较长 第七章第七章 海洋环流海洋环流 海流海流 海水大规模相对稳定的流动 三维 水平显著 垂向相当微弱 海流的单位海流的单位 矢量 流速大小流速大小 单位为 m s 描述海流方法描述海流方法 拉格朗日方法 跟踪水质点运动 欧拉方法 同一时间观测海流 海流运动方程 一 运动方程 牛顿第二定律 二 连续方程 质量守恒定律 引起海水运动的力 引起海水运动的力 重力 压强梯度力 风应力 引潮力 海水运动后派生的力海水运动后派生的力 科氏力 摩擦力 地转流定义 地转流定义 压强梯度力水平分力与科氏力达到平衡时的稳定流动 特点 特点 地转流流速大小与等压面和等势面的夹角的正切成正比 与科氏参量成反比 沿两面的交线流动 北半球流向偏在压强梯度力水平分力右方 90 在北半球 面向流去的方向 右面等压面高 左面低 无限深海风海流 亦称漂流 无限深海风海流 亦称漂流 1 定义定义 湍切应力和科氏力平衡时的稳定流动 假定假定 1 r 均匀 2 海区无限深 广 海面无起伏 3 风场均匀 长时间吹 只沿 y 方向吹 4 科氏力不随纬度变化 5 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 空间结构空间结构 V e az q 45 az 表层流速最大 流向偏于风向的右方 45 度 随深度增加 流速逐渐减小 流向逐渐右偏 至摩擦深度 D 流速是表面流速的 4 3 流向与表面流向相反 可忽略 连接各层流速在平面上投影的矢量端点 构成艾克曼螺旋线 浅海风海流浅海风海流 水深越浅 从上层到下层的流速矢量越是趋近风矢量的方向 西向强化理论西向强化理论 科氏参量随纬度变化 副热带海区反气旋式环流副热带海区反气旋式环流 太平洋 大西洋 印度洋 赤道流系赤道流系 赤道逆流赤道逆流 对应赤道无风带 平均位置在 3 10 N 之间 逆流区有充沛的降水 相对赤 道流具有高温 低盐特征 它与北赤道流之间存在辐散上升运动 水色和透明度也相对降 低 西边界流西边界流 湾流湾流 起点北上到哈特拉斯角 又离岸向东 直到 45 W 附近的格陵兰滩以南 行程 2500km 然后转向东北 横越大西洋 北大西洋流 湾流在海面宽度 100 150km 表层最大流速 2 5m s 沿途流量不断增大 影响深度可达海 底 表层水温约 25 流量约为全世界河流总量的 120 倍 湾流方向左侧为高密冷水 右侧低密暖水 黑潮黑潮 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 对马暖流 黄海暖流 黑潮主干经吐噶喇海峡进入太平洋黑潮像一条海洋中的大河 宽 100 200 公里 深 400 500 米 流量相当全世界河流总流量的 20 倍 西边界流每年向高纬输送热量 西风漂流 West wind drift 北太平洋漂流北太平洋漂流 是黑潮延续体的延续 在北美沿岸附近分为两支 向南一支称为加利福尼 亚流 汇于北赤道流 向北一支称为阿拉斯加流 它与阿流申流汇合 北大西洋漂流北大西洋漂流 在欧洲沿岸附近分为三支 中支进入挪威海 称挪威海流 南支沿欧洲海 岸向南 称加那利流 北支流向冰岛南方海域 称伊尔明格流 东边界流 东边界流 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 都是 寒流 流幅宽 流速小 影响深度浅 上升流是东边界流海区的一个重要水文特征 水色低 透明度小 来自高纬海区的寒流 形成大气冷下垫面 上层大气层结稳定 有利海雾形成 干旱少雨 与西边界流区具有气候温暖 雨量充沛的特点形成明显差异 副热带辐聚区 副热带辐聚区 反气旋大环流的中间海域 流向不定 流速甚小 表层海水辐聚下沉 形成高温 高盐 高溶解氧次表层水 该区内天气干燥晴朗 风力微 弱 海面较平静 海水辐聚下沉 具有世界上最高水色和透明度 海洋沙漠 马尾藻海 北大西洋 20 35 N 40 75 W 透明度最大 又称 马纬度 大洋水团 大洋水团 1 表层水 高温 富溶解氧 2 次表层水 高盐 3 中层水 低盐 高盐中层水 地中海 红海 4 深层水 贫氧 5 底层水 高密 第八章第八章 海洋中的波动海洋中的波动 波浪要素波浪要素 波峰 谷 波长 周期 波速 波高 振幅 波陡 波峰线 波向线 水质点运动水质点运动 水质点运动速度随深度指数衰减 运动轨迹为圆 波腹 波腹 波面具有最大的升降 波节 无升降 波形不传播 故称驻波 驻波 驻波 水质点运动速度 水质点运动速度 z 达最大值 u w 0 z 0 时 u w 达最大 海洋内波 海洋内波 定义 定义 海洋内部的波动 密度不同两层海水界面处波动 由于密度差很小 因此内波的波速比表面波小 具有相同波长的界面波与表面波波速比为 1 20 振幅 界面内波比表面波振幅大 30 倍 内波传播方向内波传播方向 一般沿与水平方向成一角度传播 频率越高 夹角越小 内波能量的输送 内波能量的输送 能量以群速传播 但群速与波速量值不同 传播方向垂直 在同一铅直 面上 风浪定义风浪定义 当地风产生 且一直处在风的作用之下的海面波动状态 波面状态 波面状态 波面不规则 波峰陡 波谷光滑 波峰线短 浪大时有白浪 涌浪涌浪 定义定义 海面上由其他海区传来的或当地风力减小 平息 或风向改变后海面上遗留下的波 动 波面状态波面状态 波面光滑 波峰线长 传播距离长 风速 风速 风力大小 风时风时 状态相同的风持续作用在海面上的时间 风区风区 状态相同的风作用的海域的范围 定常态 定常态 某点的风浪尺度达到理论上的最大值 过渡态过渡态 某点风浪未达理论最大 随时间的推移 还可继续增长 风区风区 最小风区最小风区 风浪是过渡态 反之定常态 风时风时 最小风时最小风时 风浪是定常态 反之是过渡态 浅海和近岸海浪 浅海和近岸海浪 周期保守 波长变小 第八章第八章 潮汐潮汐 潮汐定义潮汐定义 固体潮 大气潮 海潮 潮汐类型潮汐类型 正规日潮 正规半日潮 混合潮 朔望大潮 两弦小潮 惯性离心力和月球引力的合力称为引潮力引潮力 引潮力 引潮力 地球上的物体 其所受到的月球的引力 与因地球绕地 月公共质心平动所 产生的惯性力的合力 是该物体所受的月球引潮力 平衡潮平衡潮 潮汐静力理论潮汐静力理论 基本假设基本假设 地球为一个圆球 表面被等深的海水覆盖 不考虑陆地的存在 海水没有粘性和惯性 海面能随时与等势面重叠 海水不受科氏力和摩擦力的作用 潮汐静力理论结果潮汐静力理论结果 在赤道上永远出现正规半日潮 当月赤纬 不等于 0 时 两极高纬度地区 纬度 90 出现正规日潮 当月赤纬不等于 0 时 其它纬度上出现日不等现象 越靠近赤道 半日潮的成分越大 越靠近两极 日潮的成分越大 平衡潮潮差平衡潮潮差 太阴平衡潮潮差 54cm 太阳平衡潮潮差 24cm 平衡潮的最大可能潮差为 78cm 推算正规半日潮推算正规半日潮 高潮时 0 8hX 农历日期 1 或 16 高潮间隙 高潮间隙是月中天时至下一个高潮发生的时间间隔 而月中天时刻每日推迟大约 50 分 0 8 h 潮汐静力理论评价潮汐静力理论评价 贡献贡献 潮汐的发生 潮汐不等 分潮振幅周期 大洋最大可能潮差 缺点缺点 1 整个地球完全被海水包围 2 完全没有考虑到海水的运动 3 浅海 近岸地区的潮差 4 潮流 5 无潮点 6 许多赤道和低纬度地区 均有日潮出现 7 高潮间隙 潮龄 潮汐动力理论潮汐动力理论 基本思想基本思想 对海水运动而言 只有水平引潮力重要 铅直引潮力与重力相比可以忽略 同时海洋潮波 还受到海陆分布 海底地形 科氏力和摩擦力等的影响 长海峡中的潮汐和潮流长海峡中的潮汐和潮流 在北半球的长海峡中 沿潮波传播方向看 右岸的潮差大于大于左岸 南半球则相反 潮流潮流 1 定义定义 同潮汐现象同时发生的 海水水平 方向上的周期性运动称为潮流 2 按潮流的运动形式分 按潮流的运动形式分 往复流 往复流 流向 流速沿某一方向来回周期变化 前进波前进波 潮流转向在半潮面 驻波驻波 潮流转向在高低潮 旋转潮流旋转潮流 流速和流向随时间变化 风暴潮风暴潮 由强烈的大气扰动 如强风和气压骤变所引起的海面异常升高现象 风暴潮分类风暴潮分类 热带风暴热带风暴 多见于夏秋季节 它由台风引起 世界上凡有热带气旋活动的沿岸地区就有发 生 我国多发于东南沿海地区 温带气旋温带气旋 多发生于冬春季节 在中纬度沿海各地区较常见 风潮风潮 寒潮或冷空气所激发的 渤 黄海所特有的 热带风暴潮三个阶段热带风暴潮三个阶段 初振阶段初振阶段 岸边观测站观测到 先兆波 增水 海面缓慢上涨 平均增水 20 厘米 30 厘米 此阶段持续时间较长 常达 10 小时 20 小时 主振阶段主振阶段 也称激振阶段 潮位急剧升高 在几个小时内增水达到最大 发生洪灾 同时 到达的还有台风 致灾效应迅速地扩张 余振阶段余振阶段 振幅越来越小 持续时间为 24 小时左右 第九章第九章 海水混合和海洋细结构海水混合和海洋细结构 混合形式混合形式 分子混合 涡动混合 对流混合 分子混合分子混合 分子的热运动与相邻海水进行交换 只与海水的性质有关 涡动混合涡动混合 海水微团的随机运动与相邻海水进行交换 与海水的运动状态有关 对流混合对流混合 热盐作用引起 主要是铅直方向水体交换 界面混合界面混合 海气界面海气界面 强烈的动力和热力过程 风混合 热力对流混合 海底层混合海底层混合 主要由海流 潮流等动力因子引起 自海底向上发展 海洋锋区海洋锋区 不同水团相交汇的海区 有水平和垂直混合 海洋内部混合海洋内部混合 海洋内波引起的混合尤为重要 双扩散对流 效应 由于分子热传导系数大于盐扩散系 数 100 倍 引起的自由对流 促进海洋内部混合 通常两种形式 1 冷而淡的海水置于暖而咸的海水之上 2 暖而咸海水置于冷而淡海水之上 混合收缩效应混合收缩效应 混合后的密度大于混合前海水的平均密度 海水密度随温 盐和压力的变化是非线性的 第十一章海洋第十一章海洋 大气相互作用大气相互作用 气候系统的组成 气候系统的组成 由五个主要分量构成的综合系统 这五个相互联系和相互作用的分量是 大气圈 水圈 冰雪圈 岩石圈和生物圈 气候系统的性质 气候系统的性质 1 各子系统是开放的非孤立系统 2 各分量是非均匀的热力学 动力学系统 他们可以用化学组成 热力学及力学状态加 以描述 3 各不同分量的估计时间尺度在不同子系统之间变化很大 甚至在同一个子系统内变化也 很大 研究时可依序考虑内部系统和外部系统 4 气候系统主要由两个外强迫来制约全球行为 即太阳辐射和重力 太阳辐射是主要因子 提供了驱动气候系统的几乎所有能量 海洋在气候系统中的地位海洋在气候系统中的地位 1 海洋对大气系统热力平衡的影响 2 海洋对水汽循环的影响 3 海洋对大气运动的调谐作用 4 海洋对温室效应的缓解作用 海洋与大气相互作用的基本特征海洋与大气相互作用的基本特征 在相互制约的大气 海洋系统中 海洋对大气的作用主要是热力的 大气对海洋的作用 主要是动力的 ENSO 是厄尔尼诺 El Ni o 和南方涛动 SouthernOscillation 的合称 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 ENSO 成为 大尺度海气相互作用以及气候变化研究的中心课题 厄尔尼诺厄尔尼诺 El Ni o 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 近年指一种更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 与此相联系 海洋和大气环流发生很大的异常 南方涛动南方涛动 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 南方涛动指数 南方涛动指数 SOI 塔希提 Tahiti 岛与达尔文岛之间的气压差 第十二章第十二章 海洋中的声传播和光现象海洋中的声传播和光现象 声波是弹性波 在弹性介质中传播 是纵波 水中声速为 1500m s 空气中为 330m s 声场声场 声波作用的空间范围 声线声线 波长与介质的不均匀尺度相比可忽略 以射线方法定性描述声波传播轨迹 基于折 射定律 折射 反射定律折射 反射定律 声线总是向声速小的方向弯曲 声速声速 是温 盐和压的函数 声速与温 盐 压关系 声速与温 盐 压关系 1 与温度关系 随温度升高而增大 温度升高 1 C 声速的变化是原来的 35 设 c0 1450m s 则声速将增大 5m s 2 与盐度关系 随盐度增加而增大 盐度增加 1 声速值增加 1 14m s 3 与压力关系 静压力增加 声速值增加 海水深度变化 100m 声速增量为 1 75m s 由 上可见 声波在水下传播随温 盐 压的增大而增大 其中温度影响最显著 其次是压力 通常盐度的变化多忽略 除非极特殊海区 典型水位条件下的声传播典型水位条件下的声传播 波导型 反波导型 分裂型 水下声道 太阳辐射能谱太阳辐射能谱 红外 可见 紫外线 反射与折射 海水对光的散射海水对光的散射随深度增加指数衰减 分子散射 瑞利定律 粒子散射 梅氏效应 海水对光的衰减海水对光的衰减 吸收和散射 相对透明度 相对透明度 直径 30cm 的白色圆盘垂直沉入海水中 直到刚看不见为止的深度 水色水色 将透明度盘提升至透明度一半深度处 俯视透明度盘之上的水柱颜色 由海水的光 学性质决定 透明度和水色的分布透明度和水色的分布 二者分布一致 浅海透明度小 水色低 远洋透明度大 水色高 低纬透明度大 水色高 高纬透明度小 水色低 其分布与海流方向一致