海洋科学导论复习提纲汇总

海洋科学导论复习提纲海洋科学导论复习提纲 第一章第一章 绪论绪论 第一节 海洋科学研究内容第一节 海洋科学研究内容 全球海洋总面积约全球海洋总面积约 3 6 亿平方公里 平均深度约亿平方公里 平均深度约 3800 米 最大深度米 最大深度 11034 米 全球海洋的米 全球海洋的 容积约为容积约为 13 7 亿立方公里 占地球总水量的亿立方公里 占地球总水量的 97 以上 如果地球的地壳是一个平坦光滑的以上 如果地球的地壳是一个平坦光滑的 球面 那么就会是一个表面被球面 那么就会是一个表面被 2600 多米深的海水所覆盖的多米深的海水所覆盖的 水球水球 地球科学体系是一个独特的 复杂的 交叉科学体系 它包括地理学 地质学 大气科学 地球科学体系是一个独特的 复杂的 交叉科学体系 它包括地理学 地质学 大气科学 海洋科学 水文科学 固体地球物理学 其相关学科有环境科学和测绘科学 海洋科学 水文科学 固体地球物理学 其相关学科有环境科学和测绘科学 海洋科学是地球科学的重要分支之一 人们根据研究对象不同 通常把它分为 物理海洋海洋科学是地球科学的重要分支之一 人们根据研究对象不同 通常把它分为 物理海洋 学 海洋化学 海洋生物 海洋地质等四大学科 学 海洋化学 海洋生物 海洋地质等四大学科 一 一 研究内容 研究内容 海洋科学的研究对象是地球表面的海洋 以及溶解或悬浮于海水中的物质 生存海洋科学的研究对象是地球表面的海洋 以及溶解或悬浮于海水中的物质 生存 于海洋中的生物 海洋底边界 侧边界和上边界 是研究发生在海洋中各种的物理 化学 于海洋中的生物 海洋底边界 侧边界和上边界 是研究发生在海洋中各种的物理 化学 生物 地质地貌等各种现象和过程的发生 发展和演变规律及它们与环境相互作用 相互生物 地质地貌等各种现象和过程的发生 发展和演变规律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 特点 影响的规律的一门综合性科学 特点 1 特殊性与复杂性 特殊性与复杂性 2 作为一个物理系统 海洋 作为一个物理系统 海洋 中的三态变化无时不刻不在进行 是其他星球上未发现的 中的三态变化无时不刻不在进行 是其他星球上未发现的 3 海洋作为一个自然系统 具 海洋作为一个自然系统 具 有多层耦合的特点 有多层耦合的特点 研究特点 研究特点 1 明显依赖于直接观测 明显依赖于直接观测 2 信息论控制论系统论等方法在研究中越来越显示 信息论控制论系统论等方法在研究中越来越显示 其作用 其作用 3 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益明显 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益明显 物理海洋学 物理海洋学 以物理学的理论 技术和方法研究发生于海洋中的各种物理现象及其变化规律的以物理学的理论 技术和方法研究发生于海洋中的各种物理现象及其变化规律的 学科 主要包括物理海洋学 海洋气象学 海洋声学 海洋光学 海洋电磁学 河口海岸学科 主要包括物理海洋学 海洋气象学 海洋声学 海洋光学 海洋电磁学 河口海岸 带动力学等 主要研究海水的各类运动带动力学等 主要研究海水的各类运动 如海流 潮汐 波浪 紊流和海水层的微结构等如海流 潮汐 波浪 紊流和海水层的微结构等 海洋中温 盐 密和声 光 电的现象和过程 以及有关海洋观测的各种物理学方法 海洋中温 盐 密和声 光 电的现象和过程 以及有关海洋观测的各种物理学方法 海洋化学 海洋化学 研究海洋各部分的化学组成 物质分布 化学性质和化学过程的学科 研究海洋各部分的化学组成 物质分布 化学性质和化学过程的学科 海洋生物学 海洋生物学 研究海洋中一切生命现象和过程及其规律的学科研究海洋中一切生命现象和过程及其规律的学科 海洋地质学 海洋地质学 研究海洋的形成和演变 海底地壳构造和形态特征 海底沉积物的形成过程和有关研究海洋的形成和演变 海底地壳构造和形态特征 海底沉积物的形成过程和有关 海洋的起源及演化以及海洋地热 地磁场和重力场等 海洋的起源及演化以及海洋地热 地磁场和重力场等 新兴科学 工程海洋学 遥感海洋学 环境海洋学 军事海洋学和渔业海洋学等新兴科学 工程海洋学 遥感海洋学 环境海洋学 军事海洋学和渔业海洋学等 二 二 海洋的特性 海洋的特性 2 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 混合溶液 水 盐分 气体 悬浮有机物 悬浮无机物 第二节第二节 海洋学研究意义海洋学研究意义 1 海洋与人类生存环境关系密切 海洋与人类生存环境关系密切 2 海洋蕴藏着丰富的资源 矿产 化学 生物 动力 海洋蕴藏着丰富的资源 矿产 化学 生物 动力 3 军事 航运 港工 油气开发 军事 航运 港工 油气开发 第三节第三节 海洋学研究方法海洋学研究方法 1 物理海洋学 常规和遥感观测 物理海洋学 常规和遥感观测 2 实验和数值模拟 实验和数值模拟 3 理论研讨理论研讨 第四节第四节 海洋学研究发展史海洋学研究发展史 1 早期研究 麦哲伦 库克 郑和 王充 哥伦布 列文虎克 牛顿 贝努力 拉瓦锡 早期研究 麦哲伦 库克 郑和 王充 哥伦布 列文虎克 牛顿 贝努力 拉瓦锡 拉普拉斯 拉普拉斯 2 海洋科学研究开始 达尔文 海洋科学研究开始 达尔文 1872 1876 年 英国年 英国 挑战者挑战者 号考察被号考察被 认为是现代海洋学研究的真正开始 认为是现代海洋学研究的真正开始 1925 1927 年 德国年 德国 流星流星 号在南大西洋的科号在南大西洋的科 学考察 第一次采用电子回声测深法 学考察 第一次采用电子回声测深法 3 全面认识和近期高速发展 全面认识和近期高速发展 1957 年 海洋年 海洋 研究科学委员会研究科学委员会 SCOR 和和 1960 年政府间海洋学委员会年政府间海洋学委员会 IOC 的成立 促进了海洋科学的成立 促进了海洋科学 的迅速发展 的迅速发展 4 国际研究计划及研究前景和规划国际研究计划及研究前景和规划 启示 研究历史是曲折漫长的 对海洋认识逐渐深入 科学研究需要不怕吃苦 勇于创新 启示 研究历史是曲折漫长的 对海洋认识逐渐深入 科学研究需要不怕吃苦 勇于创新 我们因该关注海洋 善待保护海洋 和海洋和平共处 我们因该关注海洋 善待保护海洋 和海洋和平共处 2 8 与海洋法有关的海域名称与海洋法有关的海域名称 直线基线 直线基线是先在大陆岸上或沿海岸外缘岛屿上选定若干点作为基点 然后将相直线基线 直线基线是先在大陆岸上或沿海岸外缘岛屿上选定若干点作为基点 然后将相 邻的基点以直线相连而成 邻的基点以直线相连而成 内水 包括湖泊 河流 内海 港口 领峡及其他位于领海基线以内的水域 内水 包括湖泊 河流 内海 港口 领峡及其他位于领海基线以内的水域 领海 沿海国从其全部海岸的最低落潮线 即大比例海图的低潮线 称自然基线 或所领海 沿海国从其全部海岸的最低落潮线 即大比例海图的低潮线 称自然基线 或所 选定的一条领海基线 称直线基线 向外延伸 划出一定宽度 通常选定的一条领海基线 称直线基线 向外延伸 划出一定宽度 通常 12n mile 的海域作 的海域作 为领海 该国对此海域行使主权管辖 为领海 该国对此海域行使主权管辖 1 浬 浬 1n mile 1 852km 毗连区 沿海国为了某些特定事项 如海关 财政 移民 防疫等 在其领海宽度线外毗连区 沿海国为了某些特定事项 如海关 财政 移民 防疫等 在其领海宽度线外 划出不超过划出不超过 12n mile 的海域作为毗连区 行使必要的管制 的海域作为毗连区 行使必要的管制 专属经济区 沿海国有权在领海以外划定一个专属管辖区 其宽度自领海基线起不超过专属经济区 沿海国有权在领海以外划定一个专属管辖区 其宽度自领海基线起不超过 200n mile 对该区域的一切生物和矿产资源拥有主权 其他国家享有航行 飞越 敷设电 对该区域的一切生物和矿产资源拥有主权 其他国家享有航行 飞越 敷设电 缆和管道的自由 缆和管道的自由 公海 除领海 内水 群岛水域 专属经济区以外的全部海域 公海 除领海 内水 群岛水域 专属经济区以外的全部海域 第二章第二章 地球系统与海底科学地球系统与海底科学 2 1 地球的基础知识地球的基础知识 2 1 1 地球的宇宙环境地球的宇宙环境 太阳吸引着九大行星 太阳吸引着九大行星 50 颗卫星 颗卫星 2000 多颗小行星以及多颗小行星以及 600 多颗彗星绕其运行 多颗彗星绕其运行 2 1 2 地球的形状地球的形状 赤道面向外膨胀 沿地轴向内收缩 不规则椭球体 梨形赤道面向外膨胀 沿地轴向内收缩 不规则椭球体 梨形 2 1 3 地球的圈层结构地球的圈层结构 2 1 4 地球的起源与地质时代地球的起源与地质时代 一 地球的起源一 地球的起源 大约在 大约在 50 60 亿年前 在银河系所在部位存在一个巨大的气体 亿年前 在银河系所在部位存在一个巨大的气体 尘埃尘埃 星云 星云 叫作太阳云 一开始它就在不稳定地自转 同时在自身引力作用下进行收缩 使大量物质叫作太阳云 一开始它就在不稳定地自转 同时在自身引力作用下进行收缩 使大量物质 聚集于中心部分 根据旋转体角动量守恒定律 体积缩小导致自转速度加快 离心力随之聚集于中心部分 根据旋转体角动量守恒定律 体积缩小导致自转速度加快 离心力随之 加大 太阳云逐渐变扁成圆盘状 太阳云在收缩过程中 密度压力加大 导致温度急剧上加大 太阳云逐渐变扁成圆盘状 太阳云在收缩过程中 密度压力加大 导致温度急剧上 升 于是产生氢聚变为氦的核反应 通过向外强烈辐射释放出巨大能量 于是光芒四射的升 于是产生氢聚变为氦的核反应 通过向外强烈辐射释放出巨大能量 于是光芒四射的 原始太阳就此产生 原始太阳经过一个不稳定阶段 抛射出大量物质 太阳抛出的物质参原始太阳就此产生 原始太阳经过一个不稳定阶段 抛射出大量物质 太阳抛出的物质参 加到围绕它旋转的圆盘中去 在围绕太阳旋转的盘状星云赤道面上 尘埃物质作为气体凝加到围绕它旋转的圆盘中去 在围绕太阳旋转的盘状星云赤道面上 尘埃物质作为气体凝 聚的核集结成一个个大小团块 并沿赤道下沉 形成一圈圈有规律间隔的尘环 环内物质聚的核集结成一个个大小团块 并沿赤道下沉 形成一圈圈有规律间隔的尘环 环内物质 在不均匀引力作用下 大质点吸引小质点 逐渐聚结成为行星胚胎 最终形成行星 在不均匀引力作用下 大质点吸引小质点 逐渐聚结成为行星胚胎 最终形成行星 2 2 海与洋海与洋 2 2 2 海洋的划分海洋的划分 主要部分为洋 主要部分为洋 90 2000m35 具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统 沉积物为海 具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统 沉积物为海 相 钙质软泥 硅质软泥和红粘土 相 钙质软泥 硅质软泥和红粘土 附属部分为海 海是海洋的边缘部分 附属部分为海 海是海洋的边缘部分 海湾和海 海湾和海 峡峡 10 陆相 沙 泥沙 陆相 沙 泥沙 1 陆间海 是指位于大陆之间的海 面积和深度都较大 如地中海和加勒比海 陆间海 是指位于大陆之间的海 面积和深度都较大 如地中海和加勒比海 2 内海 是伸入大陆内部的海 面积较小 其水文特征受周围大陆的强烈影响 如渤海 内海 是伸入大陆内部的海 面积较小 其水文特征受周围大陆的强烈影响 如渤海 和波罗的海等 和波罗的海等 3 边缘海 位于大陆边缘 以半岛 岛屿或群岛与大洋分隔 但水流交换通畅 如东海 边缘海 位于大陆边缘 以半岛 岛屿或群岛与大洋分隔 但水流交换通畅 如东海 日本海等 日本海等 海湾 被陆地环绕且面积不小于以口门宽度为直径的半圆面积的海域 海湾 被陆地环绕且面积不小于以口门宽度为直径的半圆面积的海域 海峡 海洋中相邻海区宽度较窄的水道 主要特征是流急 沉积物多为岩石和砾石海峡 海洋中相邻海区宽度较窄的水道 主要特征是流急 沉积物多为岩石和砾石 2 3 海底的地貌形态海底的地貌形态 海岸带 水位升高便被淹没 水位降低便露出的狭长地带即是海岸带 海岸带是陆地与海海岸带 水位升高便被淹没 水位降低便露出的狭长地带即是海岸带 海岸带是陆地与海 洋相互作用 相互交界的一个地带 潮上带 潮间带 潮下带 洋相互作用 相互交界的一个地带 潮上带 潮间带 潮下带 海岸线 陆地与海面的交线 近期大潮平均高潮面与陆岸的交线 海岸线 陆地与海面的交线 近期大潮平均高潮面与陆岸的交线 海岸动力学 下界浅海波浪对海底开始起作用的地方 上界最高潮位激浪还能作用到的上海岸动力学 下界浅海波浪对海底开始起作用的地方 上界最高潮位激浪还能作用到的上 限 限 潮间带 高潮时的海岸线与低潮时的海岸线之间的带状区域 潮间带 高潮时的海岸线与低潮时的海岸线之间的带状区域 一 稳定型大陆边缘一 稳定型大陆边缘 由大陆架 大陆坡和大陆隆三部分组成 由大陆架 大陆坡和大陆隆三部分组成 大陆架 大陆周围被海水淹没的浅水地带 是大陆向海洋底的自然延伸 其范围是从低潮大陆架 大陆周围被海水淹没的浅水地带 是大陆向海洋底的自然延伸 其范围是从低潮 线起以极其平缓的坡度延伸到坡度突然变大的地方为止 线起以极其平缓的坡度延伸到坡度突然变大的地方为止 大陆坡 大陆坡是一个分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡 其上限是大陆架外缘 陆架坡大陆坡 大陆坡是一个分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡 其上限是大陆架外缘 陆架坡 折 折 下限水深变化较大 下限水深变化较大 大陆隆 大陆隆是自大陆坡坡麓缓缓倾向洋底的扇形地 位于水深大陆隆 大陆隆是自大陆坡坡麓缓缓倾向洋底的扇形地 位于水深 2000 5000m 处 处 大洋盆地 又称大洋床 是海洋的重要部分 地形广阔而平坦 占海洋面积的大洋盆地 又称大洋床 是海洋的重要部分 地形广阔而平坦 占海洋面积的 72 以上 以上 二 活动型大陆边缘二 活动型大陆边缘 是全球最强烈的构造活动带 最大特征是具有强烈而频繁的地震和火山 是全球最强烈的构造活动带 最大特征是具有强烈而频繁的地震和火山 1 岛弧亚型大陆边缘 岛弧亚型大陆边缘 岛弧亚型大陆边缘主要分布在西太平洋 其组成单元除大陆架和大陆坡外一般岛弧亚型大陆边缘主要分布在西太平洋 其组成单元除大陆架和大陆坡外一般 缺失大陆隆 以发育海沟 岛弧 边缘海盆地为最大特点 这类大陆边缘的岛屿在平面分缺失大陆隆 以发育海沟 岛弧 边缘海盆地为最大特点 这类大陆边缘的岛屿在平面分 布上多呈弧形凸向洋侧 故称岛弧 大都与海沟相伴存在 布上多呈弧形凸向洋侧 故称岛弧 大都与海沟相伴存在 2 安第斯亚型大陆边缘 安第斯亚型大陆边缘 安第斯亚型大陆边缘分布在太平洋东侧的中美 南美洲陆缘 高大陡峭的安第安第斯亚型大陆边缘分布在太平洋东侧的中美 南美洲陆缘 高大陡峭的安第 斯山脉直落深邃的秘鲁 智利海沟 大陆架和大陆坡都较狭窄 大陆隆被深海沟所取代 斯山脉直落深邃的秘鲁 智利海沟 大陆架和大陆坡都较狭窄 大陆隆被深海沟所取代 形成全球高差 形成全球高差 15km 以上 最悬殊的地带 以上 最悬殊的地带 2 3 3 大洋底大洋底 位于大陆边缘之间的大洋底是大洋的主体 由大洋中脊和大洋盆地两大单元构位于大陆边缘之间的大洋底是大洋的主体 由大洋中脊和大洋盆地两大单元构 成 成 一 一 大洋中脊大洋中脊 大洋中脊又称中央海岭 是指贯穿世界四大洋 成因相同 特征相似的海底山大洋中脊又称中央海岭 是指贯穿世界四大洋 成因相同 特征相似的海底山 脉系列 脉系列 二 二 大洋盆地大洋盆地 大洋盆地是指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底 约占世界海洋面积的大洋盆地是指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底 约占世界海洋面积的 1 2 2 海底高原 海底高原 海底高原又叫海台 是大洋盆地中近似等轴状的隆起区 其边坡较缓 相对高海底高原又叫海台 是大洋盆地中近似等轴状的隆起区 其边坡较缓 相对高 差不大 顶面宽广且呈波状起伏 差不大 顶面宽广且呈波状起伏 3 海山 大于 海山 大于 1 000m 者称为海山者称为海山 4 深海平原 大洋盆地底部相对平坦的区域是深海平原 深海平原 大洋盆地底部相对平坦的区域是深海平原 2 4 海底构造与大地构造学说海底构造与大地构造学说 2 4 1 大陆漂移 他认为 地球上所有大陆在中生代以前曾结合成统一的联合古陆大陆漂移 他认为 地球上所有大陆在中生代以前曾结合成统一的联合古陆 或称泛大陆 或称泛大陆 其周围是围绕泛大陆的全球统一海洋 其周围是围绕泛大陆的全球统一海洋 泛大洋 中生代以后 泛大洋 中生代以后 联合古陆解体 分裂 其碎块联合古陆解体 分裂 其碎块 即现代的各大陆块逐渐漂移到今日所处的位置 即现代的各大陆块逐渐漂移到今日所处的位置 由于各大陆分离 漂移 逐渐形成了大西洋和印度洋 泛大洋 古太平洋 收缩而由于各大陆分离 漂移 逐渐形成了大西洋和印度洋 泛大洋 古太平洋 收缩而 成为现今的太平洋 成为现今的太平洋 2 4 2 海底扩张 大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口 涌出的地幔物质冷海底扩张 大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口 涌出的地幔物质冷 凝形成新洋底 新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移 这就是凝形成新洋底 新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移 这就是 海底扩张 海底扩展移动的速度大约为每年几厘米 海底扩张 海底扩展移动的速度大约为每年几厘米 2 4 3 板块构造板块构造 二 边缘海盆地的形成与构造演化二 边缘海盆地的形成与构造演化 边缘海盆地是指沟 弧体系陆侧具有洋壳结构的深水盆地 因其位于岛弧后方 又称边缘海盆地是指沟 弧体系陆侧具有洋壳结构的深水盆地 因其位于岛弧后方 又称 弧后盆地 弧后盆地 1 残留型 残留型 2 大西洋型 大西洋型 3 陆缘张裂型 陆缘张裂型 4 岛弧张裂型 岛弧张裂型 2 5 海洋沉积海洋沉积 2 5 1 滨海沉积滨海沉积 一 海滩沉积作用一 海滩沉积作用 波浪控制 沉积特点 海滩沉积物的粒度变化较大 可从粉砂到巨砾 而以砂 砾为主 波浪控制 沉积特点 海滩沉积物的粒度变化较大 可从粉砂到巨砾 而以砂 砾为主 沉积结构的横向和纵向变化与波能强弱有关 在横向上粗颗粒多分布于破波带 由此向岸 沉积结构的横向和纵向变化与波能强弱有关 在横向上粗颗粒多分布于破波带 由此向岸 向海均变细 在纵向上颗粒沿海岸线递变 波能强处颗粒粗 如岬角处往往发育砾石滩 向海均变细 在纵向上颗粒沿海岸线递变 波能强处颗粒粗 如岬角处往往发育砾石滩 波能弱处颗粒细 如岬角间的海湾则发育沙滩 波能弱处颗粒细 如岬角间的海湾则发育沙滩 典型的海滩剖面分为后滨 平均高潮线至 典型的海滩剖面分为后滨 平均高潮线至 特大高潮线 特大高潮线 前滨 平均高 低潮线之间 前滨 平均高 低潮线之间 内滨 平均低潮线至破波带 和滨面 破波 内滨 平均低潮线至破波带 和滨面 破波 带与内陆架之间 四带 带与内陆架之间 四带 二 潮坪沉积二 潮坪沉积 潮汐动力控制 沉积特点 平行等深线的带状形式被反复搬运 沉积 潮汐动力控制 沉积特点 平行等深线的带状形式被反复搬运 沉积 1 高潮坪 高潮坪 是以悬浮载荷为主的搬运沉积带 主要是由粉砂和粘土等细粒物质组成的泥质沉积 是以悬浮载荷为主的搬运沉积带 主要是由粉砂和粘土等细粒物质组成的泥质沉积 2 中潮坪则是床沙及悬浮载荷共存的过渡搬运沉积带 主要是砂质和泥质混合 中潮坪则是床沙及悬浮载荷共存的过渡搬运沉积带 主要是砂质和泥质混合 过渡沉积物 过渡沉积物 3 低潮坪是以床沙载荷为主的搬运沉积带 堆积成具有多种交错层 低潮坪是以床沙载荷为主的搬运沉积带 堆积成具有多种交错层 理的潮坪砂体 理的潮坪砂体 三 沙坝三 沙坝 泻湖沉积体系泻湖沉积体系 定义 泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列沙坝和沙岛 被沙坝从毗邻海域隔离定义 泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列沙坝和沙岛 被沙坝从毗邻海域隔离 出来 仍与海洋沟通或有沟通的浅水域称为泻湖出来 仍与海洋沟通或有沟通的浅水域称为泻湖 控制因素 泻湖一般为低能环境 波浪 潮流的作用都不强 仅潮流通道口附近的潮流较控制因素 泻湖一般为低能环境 波浪 潮流的作用都不强 仅潮流通道口附近的潮流较 强 强 沉积特点 泻湖沉积的组成有碎屑物质和化学沉淀物 以碎屑为主 主要来自障壁 外滨 沉积特点 泻湖沉积的组成有碎屑物质和化学沉淀物 以碎屑为主 主要来自障壁 外滨 部分来自陆地 热带海岸泻湖可能全由碳酸盐质的生物碎屑组成 高盐泻湖中可形成石膏 部分来自陆地 热带海岸泻湖可能全由碳酸盐质的生物碎屑组成 高盐泻湖中可形成石膏 岩盐等化学沉淀物 岩盐等化学沉淀物 四 河口湾沉积四 河口湾沉积 1 定义 河口湾是与开阔海洋自由沟通的半封闭沿岸水体 与河流相接并被径 定义 河口湾是与开阔海洋自由沟通的半封闭沿岸水体 与河流相接并被径 流所淡化 上限为潮流界或沉积物进行双向搬运的上界 流所淡化 上限为潮流界或沉积物进行双向搬运的上界 河流作用区 搬运 扩散碎屑物质的主要营力为径流 潮流作用很弱 其沉积物以河流作用区 搬运 扩散碎屑物质的主要营力为径流 潮流作用很弱 其沉积物以 边滩相为主 由交错层状砂和粘土透镜体组成 另外还有河道沉积 砂 粘土互层边滩相为主 由交错层状砂和粘土透镜体组成 另外还有河道沉积 砂 粘土互层 并含砾石 以及沼泽沉积 富含有机质的粘土及粉砂 并含砾石 以及沼泽沉积 富含有机质的粘土及粉砂 河口环流作用区 径流量与潮流量之比为河口环流作用区 径流量与潮流量之比为 0 05 1 0 细粒物质的扩散依赖于河口 细粒物质的扩散依赖于河口 环流 该作用区的沉积相以潮道相为主 环流 该作用区的沉积相以潮道相为主 由纹层状粉砂 粘土组成 夹砂质透镜由纹层状粉砂 粘土组成 夹砂质透镜 体 向海方向生物扰动程度增大 另外还有由砂组成 偶含泥砾 具波痕构造的沙体 向海方向生物扰动程度增大 另外还有由砂组成 偶含泥砾 具波痕构造的沙 滩相 由纹层状泥和砂组成 具生物扰动构造的潮坪相以及由富含植物碎屑的粘土滩相 由纹层状泥和砂组成 具生物扰动构造的潮坪相以及由富含植物碎屑的粘土 组成的沼泽相 组成的沼泽相 海洋作用区 其营力有河口环流 潮汐 波浪和沿岸流 入口处的潮汐和波浪作用海洋作用区 其营力有河口环流 潮汐 波浪和沿岸流 入口处的潮汐和波浪作用 最强 而携带悬移质的河口湾则由较深的潮道中注入外海 潮道中的沉积物为粗砂 最强 而携带悬移质的河口湾则由较深的潮道中注入外海 潮道中的沉积物为粗砂 浅滩沉积物为中细砂 两者都具有小型交错层 浅滩沉积物为中细砂 两者都具有小型交错层 五 三角洲沉积作用五 三角洲沉积作用 1 定义 定义 三角洲是河流携带的泥砂等物质在滨海 湖 地带形成的堆积体 由陆上和水下两三角洲是河流携带的泥砂等物质在滨海 湖 地带形成的堆积体 由陆上和水下两 部分构成 部分构成 河口水流 决定三角洲发育和沉积物分布的主导因素是河口水流 近河口区的沉积物是砂 河口水流 决定三角洲发育和沉积物分布的主导因素是河口水流 近河口区的沉积物是砂 粉砂和粘土的混合物 以砂为主 远离河口的地带主要是粘土落淤 砂和粉砂含量甚少 粉砂和粘土的混合物 以砂为主 远离河口的地带主要是粘土落淤 砂和粉砂含量甚少 影响三角洲发育和沉积物分布的自然因素还有径流量和输砂量 潮汐和潮流 波浪等 影响三角洲发育和沉积物分布的自然因素还有径流量和输砂量 潮汐和潮流 波浪等 2 5 2 大陆架沉积大陆架沉积 1 残留沉积 残留沉积以砂为主 大都分布在外陆架 现代沉积速率低的内陆架上也有 残留沉积 残留沉积以砂为主 大都分布在外陆架 现代沉积速率低的内陆架上也有 分布 分布 2 现代沉积 现代沉积物大都分布于内陆架 向海变薄 外陆架很少分布 现代沉积 现代沉积物大都分布于内陆架 向海变薄 外陆架很少分布 3 准残留沉积 变余沉积 准残留沉积 变余沉积 2 5 3 大陆坡 陆隆沉积 连续过程包括水柱中的沉降作用 浑水羽状流和底层流作用 大陆坡 陆隆沉积 连续过程包括水柱中的沉降作用 浑水羽状流和底层流作用 不连续过程则包括浊流 碎屑流 滑动等方式 不连续过程则包括浊流 碎屑流 滑动等方式 2 5 4 大洋沉积 大洋沉积 1 远洋粘土 主要分布在太平洋 它覆盖了洋底总面积的 远洋粘土 主要分布在太平洋 它覆盖了洋底总面积的 49 1 大 大 西洋和印度洋分布局限 西洋和印度洋分布局限 2 钙质生物沉积 主要集中在南北纬 钙质生物沉积 主要集中在南北纬 60 之间 之间 3 硅质生物 硅质生物 沉积 太平洋赤道带 环北极的不连续带和环南极的连续带沉积 太平洋赤道带 环北极的不连续带和环南极的连续带 2 6 海底矿产资源海底矿产资源 2 6 1 滨海砂矿滨海砂矿 2 6 2 海底石油和天然气海底石油和天然气 2 6 3 磷钙石和海绿石磷钙石和海绿石 2 6 4 锰结核和富钴结锰结核和富钴结 壳壳 2 6 5 海底热液硫化物海底热液硫化物 2 6 6 天然气水合物天然气水合物 第三章第三章 海水的物理特性和世界大洋的层化结构海水的物理特性和世界大洋的层化结构 3 1 海水的主要热学和力学性质海水的主要热学和力学性质 盐度 盐度 1 千克海水中所含溶解物质的总克数千克海水中所含溶解物质的总克数 氯度 一千克海水中 将溴和碘以氯代替后所含氯的总克数称为氯度 氯度 一千克海水中 将溴和碘以氯代替后所含氯的总克数称为氯度 标准海水 用标准海水 用 AgNo3 的浓度 为此需要配制一种标准溶液 来校准硝酸银的浓度 为此配的浓度 为此需要配制一种标准溶液 来校准硝酸银的浓度 为此配 制一种准确知道其氯度值的制一种准确知道其氯度值的 标准海水标准海水 作为国际统一标准来校准硝酸银溶液的浓度 作为国际统一标准来校准硝酸银溶液的浓度 盐度公式 盐度公式 1978 年实用盐标年实用盐标 S aiK15 ai 35 0 2 S 42 公式建立采用稀公式建立采用稀 释和浓缩得到释和浓缩得到 35 标准海水 标准海水 用电导方法 但不依赖海水的氯度 而且可以精确测定的用电导方法 但不依赖海水的氯度 而且可以精确测定的 KCl 溶液 作为电导标准 溶液 作为电导标准 现场现场 CTD 测出测出 R T P 要经过修正才能得到含盐度要经过修正才能得到含盐度 0154365 32 01535 015 015 15 C C kclC sC K 考虑温度影响时考虑温度影响时 S aiRi 2 S 现场测得电导比现场测得电导比 R 经过处理得到海水盐度 经过处理得到海水盐度 R Rp RT rT Rp 是压力对电导比影响 是压力对电导比影响 Rp f p T R rT 为标准海水的温度系数 为标准海水的温度系数 rT f T 在求出在求出 Rp rT 和已知和已知 R 的情况下可求得的情况下可求得 RT R Rp rT RT S S SA 3 1 3 海水的主要热学性质与力学性质海水的主要热学性质与力学性质 海水比热 使海水比热 使 1 克物质升高克物质升高 1 所需的热量称为比热 单位 所需的热量称为比热 单位 J g 1 1 1 比热随盐度的增大而降低 比热随盐度的增大而降低 2 在低温时 比热随温度的增高而减少 在低温时 比热随温度的增高而减少 3 在高温时 比热随温度的增高而增大 在高温时 比热随温度的增高而增大 Cv 略小于略小于 Cp 其值为 其值为 3 89 J g 热容量热容量 q 使 使 1 立方厘米物质的温度增加立方厘米物质的温度增加 1 需热量的焦耳数 称为热容量 需热量的焦耳数 称为热容量 比热和热容量的关系可写为比热和热容量的关系可写为 q Cv 海水的蒸发潜热 使海水的蒸发潜热 使 1 克海水蒸发 或使克海水蒸发 或使 1 克海水化为同温度的蒸汽时所需的热量 称为克海水化为同温度的蒸汽时所需的热量 称为 海水的蒸发潜热海水的蒸发潜热 L 单位为焦耳 单位为焦耳 克 克 1 卡 卡 4 184 焦耳焦耳 蒸发时温度愈高 蒸发潜热就愈小 纯水在蒸发时温度愈高 蒸发潜热就愈小 纯水在 0 30 时 蒸发潜热时 蒸发潜热 L a bT T 为温度 为温度 海水的绝热变化 在水块与外界没有任何热量交换下 水块的温度随体积变化而变化 称海水的绝热变化 在水块与外界没有任何热量交换下 水块的温度随体积变化而变化 称 为绝热变化 为绝热变化 TK 为绝对温度为绝对温度 TK 273 15 为热膨胀系数为热膨胀系数 位温 某一水样从海洋中任一深度绝热上升到海面时所具有的温度称为水块的位温 水块位温 某一水样从海洋中任一深度绝热上升到海面时所具有的温度称为水块的位温 水块 现场温度为现场温度为 T T T0 T 则位温则位温 T0 T T 四 海水的热膨胀四 海水的热膨胀 热膨胀系数热膨胀系数 单位为 单位为 1 是海水温度是海水温度 盐度和压力的函数 随着盐度和压力的函数 随着 T S P 的增加而增大 的增加而增大 当当 由负转正时 所对应的温度为海水最大密度的温度 由负转正时 所对应的温度为海水最大密度的温度 T max 最 最 大密度温度 大密度温度 f s S 大大 T max 小小 3 1 3 海水的密度与海水状态方程海水的密度与海水状态方程 海水密度海水密度 单位体积海水的质量 单位体积海水的质量 g cm3 比容比容 单位质量海水的体积 单位质量海水的体积 cm3 g 海水的密度和比容都是温 盐 压力的函数 用海水的密度和比容都是温 盐 压力的函数 用 S T P 和和 S T P 表示表示 现场密度 在现场温度和压力下的海水密度 称为现场密度 在现场温度和压力下的海水密度 称为 现场密度现场密度 S T P 或或 S T P 条件密度 大气压力下的海水密度称为条件密度 大气压力下的海水密度称为 条件密度条件密度 t 大气压力为 大气压力为 0 海水比容 海水比容 VS T P S T P 0 9 1000 现场比容 在现场温度 盐度 压力下的海水比容 称为 现场比容 在现场温度 盐度 压力下的海水比容 称为 现场比容现场比容 条件比容 大气压力下时的海水比容 称为条件比容 大气压力下时的海水比容 称为 条件比容条件比容 Vt Vt V S T 0 Vt S T 0 0 9 103 TTp rRR C TC TC TSC TSC pTSC C pTSC R 0 15 35 0 35 0 35 0 0 0 15 35 1 0154365 32 01535 15 C C K 5 0 2 15 1 15 i Ti i Rb Tk T S p K C T P T 海水状态方程海水状态方程 现场密度比容的计算现场密度比容的计算 皮约克纳斯将比容按泰勒级数展开求出了温度 皮约克纳斯将比容按泰勒级数展开求出了温度 盐度和压力对密度的订正值 并且编制了盐度和压力对密度的订正值 并且编制了 全部用全部用 表 简化了计算方法 即 表 简化了计算方法 即 S T P 35 0 0 S t P S t S p t p S t p 其中其中 35 0 0 是已知的 后面各项均可根据海水的是已知的 后面各项均可根据海水的 S T P 从海洋用表中查出 从海洋用表中查出 然后求和 即得海水现场然后求和 即得海水现场 比容 也就得到海水现场密度 比容 也就得到海水现场密度 海冰 由海水冻结而成的冰称为海冰 海冰的盐度 海冰的盐度是指海冰融化后所得海水海冰 由海水冻结而成的冰称为海冰 海冰的盐度 海冰的盐度是指海冰融化后所得海水 的盐度 的盐度 海洋中的热平衡 海洋中的热平衡 Qt Qs Qb Qh Qe Qc Qs 短波辐射能短波辐射能 Qb 海面有效回辐射 海面有效回辐射 Qh 海洋与海洋与 大气热交换大气热交换 Qe 海面蒸发海面蒸发 Qc 海洋内部的热传输海洋内部的热传输 E S0 pm 辐射减弱规律辐射减弱规律 太阳高度太阳高度 h 太阳光线与某地水平之交角太阳光线与某地水平之交角 朗伯定律朗伯定律 太阳高度对太阳辐射的影响 射达水平面上的太阳辐射能与太阳高度的正弦成正太阳高度对太阳辐射的影响 射达水平面上的太阳辐射能与太阳高度的正弦成正 比比 Eh Esinh Qs AKh 1 0 71C W cm2 A 是常数是常数 A 6 98 10 2J S K 是地理纬度是地理纬度 的函数 的函数 0 K 0 023 40 K 0 024 70 K 0 027 h 是一天的平均太阳高度 是一天的平均太阳高度 C 是云量是云量 Qb A T4k 1 0 21 0 74 10 0 055e0 1 0 766c Qh 2 51 10 4 T0 TZ Uz T0 海面温度 海面温度 TZ UZ 海面以上海面以上 Z 处的温度和风速 处的温度和风速 Qe EL 0 134 e0 eZ UZ L L 2479 2 2T T L 蒸发潜热蒸发潜热 j g E 蒸发量蒸发量 mm d e0 和和 eZ 分别为海面以上高度处的水汽压 分别为海面以上高度处的水汽压 mm Hg 即水汽量 即水汽量 UZ 为为 Z 处的风速处的风速 m s 海洋水量平衡方程式 海洋水量平衡方程式 P E Ui Uo M F R g P 降水 降水 E 蒸发 蒸发 Ui 获得 获得 Uo 失去失去 海流混合海流混合 M 融冰 融冰 F 结冰 结冰 R 大陆径流 大陆径流 g 给定时间内交换亏损或给定时间内交换亏损或 盈余的水量 盈余的水量 海洋温度的分布与变化海洋温度的分布与变化 分布特点 分布特点 等温线基本沿纬度分布 几乎与纬度平行 这与太阳辐射的分布规律极为相等温线基本沿纬度分布 几乎与纬度平行 这与太阳辐射的分布规律极为相 似 似 温度自赤道向两极不规则地下降 温度自赤道向两极不规则地下降 海流影响局部温度分布 经向流使等温线改为海流影响局部温度分布 经向流使等温线改为 经向 经向 在寒暖流交汇处或二个物质不同的水团交汇处 等温线密集 在寒暖流交汇处或二个物质不同的水团交汇处 等温线密集 表面温度夏季普表面温度夏季普 遍高于冬季 并且冬季经向温度梯度远比夏季大 这与太阳高度和日照有关 遍高于冬季 并且冬季经向温度梯度远比夏季大 这与太阳高度和日照有关 在沿海近在沿海近 岸受地形影响大 等温线与等深线平行 夏季近岸高 远岸低 冬季相反 海洋中最冷的岸受地形影响大 等温线与等深线平行 夏季近岸高 远岸低 冬季相反 海洋中最冷的 水在南极地带的威德尔海 表面水最高温带大约位于北纬水在南极地带的威德尔海 表面水最高温带大约位于北纬 5 10 温度的垂直分布 温度的垂直分布 一般而言 温度自海面向海底随深度的增加呈不均匀递减一般而言 温度自海面向海底随深度的增加呈不均匀递减 温度的日变化 温度在一天当中随时间有日变化 在一日内会出现最高温度和最低温度 温度的日变化 温度在一天当中随时间有日变化 在一日内会出现最高温度和最低温度 在在 14 30 15 00 表层温度最大 在清晨表层温度最大 在清晨 4 00 5 00 表层温度最小 表层温度最小 温度的年变化 年最低 最高温度在中 高纬度分别出现在温度的年变化 年最低 最高温度在中 高纬度分别出现在 2 月和月和 8 月 月 二 盐度的分布变化二 盐度的分布变化 1 大洋表面的盐度分布大洋表面的盐度分布 大洋表面盐度径向分布从赤道向两极呈马鞍形大洋表面盐度径向分布从赤道向两极呈马鞍形 寒暖流交汇处 等盐线密集 水平梯度大 有的地方可达寒暖流交汇处 等盐线密集 水平梯度大 有的地方可达 0 5 海里 主要是由于两种 海里 主要是由于两种 水系含盐量不同造成的 水系含盐量不同造成的 大洋边缘盐度小 降水量大 大洋边缘盐度小 降水量大 大西洋表面盐度高于太平洋和印度洋 主要与水交换有关 大西洋表面盐度高于太平洋和印度洋 主要与水交换有关 2 大洋盐度的垂直分布大洋盐度的垂直分布 赤道 表面低 向下增大 至赤道 表面低 向下增大 至 100 200m 层盐度达最大值层盐度达最大值 以后逐渐减小 至中层以后逐渐减小 至中层 800 1500m 层盐度达最小值 以后又缓慢上升 至层盐度达最小值 以后又缓慢上升 至 2000 3000m 盐度均匀 盐度均匀 亚热带 表层最大 且向下急剧减小 出现盐度最低值后又缓慢上升 亚热带 表层最大 且向下急剧减小 出现盐度最低值后又缓慢上升 亚寒带 表层最小 随深度增加而增加亚寒带 表层最小 随深度增加而增加 1500 2000m 以下不变化 以下不变化 极地 表层小 极地 表层小 300 500m 以下均匀 以下均匀 3 4 2 海洋水团海洋水团 定义 源地和形成机制相近 具有相对均匀的物理 化学和生物特征及大体一致的定义 源地和形成机制相近 具有相对均匀的物理 化学和生物特征及大体一致的 变化趋势 而与周围海水存在明显差异的宏大水体 变化趋势 而与周围海水存在明显差异的宏大水体 温盐图解 温盐图解 1916 年由年由 B 海兰海兰 汉森首创 具体方法系指以温度为纵坐标 以盐度为汉森首创 具体方法系指以温度为纵坐标 以盐度为 横坐标 将测站上不同层次的实测温盐值对应地点在温盐坐标系中 然后自表至底横坐标 将测站上不同层次的实测温盐值对应地点在温盐坐标系中 然后自表至底 有序的把各点连结起来的曲线 折线 图 有序的把各点连结起来的曲线 折线 图 二 水团的分析方法 二 水团的分析方法 1 定性的综合分析方法 定性的综合分析方法 2 浓度混合分析方法 浓度混合分析方法 3 概率 概率 统计分析方法 统计分析方法 4 模糊数学分析方法 模糊数学分析方法 三 水型和水系三 水型和水系 水型 指温盐度均匀 在温水型 指温盐度均匀 在温 盐图解上仅用一个单点表示的水体 性质盐图解上仅用一个单点表示的水体 性质 完全相同的水体集合 完全相同的水体集合 水系 水系 符合一个给定条件的水团的集合符合一个给定条件的水团的集合 3 4 3 海洋混合及温度 盐度 密度的细微结构海洋混合及温度 盐度 密度的细微结构 一 海洋湍流与混合 一 海洋湍流与混合 1 湍流的基本特征 随机性 湍流的基本特征 随机性 扩散性扩散性 耗散性耗散性 2 静力稳定度 静力稳定度 静力稳定度 静力稳定度 水块保持或恢复原来平衡能力的量度水块保持或恢复原来平衡能力的量度 E 0 稳定 稳定 E4 0 混合潮 不正规半日潮混合潮 不正规半日潮 0 5 F 2 0 不正规日潮不正规日潮 2 0 F 4 0 7 2 与潮汐有关的天文学知识与潮汐有关的天文学知识 天天 球 以地球为中心 无限长为半径所作的球面 球 以地球为中心 无限长为半径所作的球面 天天 轴 将地轴无限延长 所得到的直线叫天轴 轴 将地轴无限延长 所得到的直线叫天轴 天天 极 天轴与天极的交点叫天极 它小于南北天极 极 天轴与天极的交点叫天极 它小于南北天极 天天 顶 天底 观测点所作的铅垂线 即通过地心 向上与天球的交顶称天顶 向顶 天底 观测点所作的铅垂线 即通过地心 向上与天球的交顶称天顶 向 下与天球的交点称天底 下与天球的交点称天底 天子午圈 通过天极和天顶天底所作的大圈 叫天子午圈 天子午圈 通过天极和天顶天底所作的大圈 叫天子午圈 天赤道 延展地球赤道面和天球相交的大圈 叫天赤道 天赤道 延展地球赤道面和天球相交的大圈 叫天赤道 天顶距 天顶距 Q 通过天顶和天体 如月亮 所作的大圈上的一段弧长 这段弧长截于天顶 通过天顶和天体 如月亮 所作的大圈上的一段弧长 这段弧长截于天顶 和天体之间 天顶距在一天中作周期性变化 由于顶起由和天体之间 天顶距在一天中作周期性变化 由于顶起由 0 180 时时 圈 通过天极和天体所作的大圈 圈 通过天极和天体所作的大圈 时时 角 角 T 天子午圈和时圈在天赤道上所截弧长 叫时角 向西 天子午圈和时圈在天赤道上所截弧长 叫时角 向西 0 360 赤赤 纬 天体沿时圈至天赤道的弧称该天体的赤纬 以赤道为纬 天体沿时圈至天赤道的弧称该天体的赤纬 以赤道为 0 向北为正 向南为负 向北为正 向南为负 0 90 赤赤 径 从春分点沿天赤道向东到时圈与天赤道的交点所跨的弧 赤径与时角不同 时角径 从春分点沿天赤道向东到时圈与天赤道的交点所跨的弧 赤径与时角不同 时角 由子午圈向西量 而赤径是由春分点向东量 由子午圈向西量 而赤径是由春分点向东量 天球坐标 春分点为坐标原点 赤纬 赤径为坐标系 天球坐标 春分点为坐标原点 赤纬 赤径为坐标系 中天 天体 时圈与天子午圈重合时叫中天 午半圈时 时角为中天 天体 时圈与天子午圈重合时叫中天 午半圈时 时角为 0 叫上中天 天体位 叫上中天 天体位 于子半圈时 时角于子半圈时 时角 180 称下中天 称下中天 平太阳日 平太阳日 平太阳连续两次经过上中天的时间间隔 称为平太阳日 平太阳连续两次经过上中天的时间间隔 称为平太阳日 1 24 平太阳日 取为平太阳时 平太阳日 取为平太阳时 平太阳年 回归年 当平太阳在天球上作用周年视运动时 连续两次通过春分点的时间平太阳年 回归年 当平太阳在天球上作用周年视运动时 连续两次通过春分点的时间 间隔 约间隔 约 365 2422 平太阳日 平太阳日 近点年 地球在绕太阳公转的轨道上前后二次到达近日点的时间间隔 约近点年 地球在绕太阳公转的轨道上前后二次到达近日点的时间间隔 约 365 2596 天 称天 称 近点年 近点年 平太阴时平太阴时 月球在连续两次通过上中天的时间间隔为一太阴日 其平均值称平太阴日 月球在连续两次通过上中天的时间间隔为一太阴日 其平均值称平太阴日 1 24 平太阴日为一平太阴时 一平太阴日等于平太阴日为一平太阴时 一平太阴日等于 24 8412 平太阳时 即一平太阴平太阳时 即一平太阴 日 日 1 03505 平太阳日 比一天略长 平太阳日 比一天略长 朔望月 月球从新月 或满月 新月称朔 满月称望 的位置 出发 再回到新月 或满朔望月 月球从新月 或满月 新月称朔 满月称望 的位置 出发 再回到新月 或满 月 的位置的时间间隔 叫朔望月或叫盈亏月 是月相变化的周期 等于月 的位置的时间间隔 叫朔望月或叫盈亏月 是月相变化的周期 等于 29 5306 平太阳日 平太阳日 交点月交点月 月球两次通过升交点或降交点的时间间隔称为一交点月 约月球两次通过升交点或降交点的时间间隔称为一交点月 约 27 2122 平太阳日 平太阳日 近点月 月球先后二次到达近地点所经历的时间 约定近点月 月球先后二次到达近地点所经历的时间 约定 27 55455 平太阳日 平太阳日 回归日 月球从赤经零度出发 再回到赤经零度的时间间隔 约回归日 月球从赤经零度出发 再回到赤经零度的时间间隔 约 27 32158 平太阳日 平太阳日 7 3 引潮力引潮力 月球引潮力定义 地球上单位质量的物体 其所受到的月球引潮力定义 地球上单位质量的物体 其所受到的月球引力月球引力 与因地月相对运动所产 与因地月相对运动所产 生的生的惯性离心力的合力惯性离心力的合力 是为月球的引潮力 是为月球的引潮力 类似可定义太阳引潮力 类似可定义太阳引潮力 引潮力公式引潮力公式 设地球质量为设地球质量为 E 地球平均半径为 地球平均半径为 r 月球质量为 月球质量为 M 月地中