第四章+海洋和陆地水.ppt

第四章海洋和陆地水,第一节地球水循环与水量循环,一、地球上水的分布,二、水循环与水量平衡,（一）水循环,海陆表面水分,大阳辐射、蒸发,大气（水汽）,凝结,降水,海洋,海洋水分大气间的内循环,地面,蒸发蒸腾,大气,渗入地下,土壤水、潜水,大气圈,径流未进入海洋,通过河面和内陆尾闾湖面蒸发,地表径流，最终入海，为水分的海陆循环,水循环更新周期,多年冻土带的地下冰、极地冰盖1万年左右海水2500年山岳冰川数十年至1600年深层地下水1400年较大的内陆海1000年湖泊数年到数十年沼泽1到5年土壤水280天到1年河川水1020天大气水89天生物水数小时,（二）水量平衡,水量平衡是水循环的数量表示。依据质量守恒定律，全球或人一区域水量都应保持收支平衡。全球降水量全球蒸发量。年均大洋淡水平衡方程式：,PRE,大洋降水量,入海径流量,大洋年蒸发量,上式表明人为地大规模减少入海径流量，可能破坏淡水平衡。,第二节海洋起源与海水理化性质,一、海洋的起源,多种假说,1.洋壳原生说：认为地球形成初期大洋就存在,2.大陆漂移说：认为泛大陆分离是海底扩张形成了洋壳,3.认为熔融岩浆侵入地壳并溢出地表冷凝，因其密度大，导致其下伏地壳沉入上地幔，最终形成洋壳,二、世界大洋及其区分,地球表面连续广阔的水体成为世界大洋。是指远离大陆，面积广阔，水深大，较少受大陆影响，具有独立的洋流系统和潮汐系统，物理化学性质比较稳定的水域。,大洋,太平洋大西洋印度洋北冰洋,三、海及其分类,海,内海,边缘海,外海,岛间海,也叫地中海。四周几乎完全被陆地包围，只有一个或多个海峡与洋或临海相同。位于一个大陆内部或两个大陆之间。地中海、红海、黑海、波罗的海、渤海,位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或邻海相分隔，但只接受外海洋流和潮汐的影响。白令海、鄂霍次克海、日本海、黄海、东海、南海,位于大陆边缘，但与洋有广阔联系的海。阿拉伯海、巴伦支海,大洋中由一系列岛屿所环绕形成的水域。爪哇海、苏拉威西海,四、海水的组成,（一）海水的化学成分海水中水占96.5，其他物质占3.5氢氧是海水的主要化学成份。含有80种天然元素，其中微量元素为40种。（通常把每升海水中含100mg以上的元素，叫常量元素，不足100mg的叫微量元素。（二）海水的盐度和氯度1.海水盐度是指海水中全部溶解固体与海水重量之比。通常以每千克海水中所含的克数表示。2.每千克海水中所含氯的克数，称为海水的氯度。,3.克努森式：盐度0.031.805氯度。近年来多用盐度S1.806Cl大洋盐度一般在3337之间，受降水、蒸发和入海径流的影响而发生区域变化。,盐度34.60.0175（EP）,蒸发量,降水量,五、海水的温度、密度和透明度,（一）海水的温度决定于其热量收支状况热量来源太阳辐射以及大气对海面的长波辐射，海面水汽凝结，暖于海水的降水和大陆径流，地球内部向海水放出的热能热量消耗海面蒸发、海面向空气的长波辐射、海面与冷空气的对流热交换。（二）密度为单位面积上海水的质量，单位g/cm3。1.0221.028。是温度（成正比）和盐度（反比）的函数。,五、海水的温度、密度和透明度,（三）颜色与透明度海水颜色决定于海水对阳光的吸收和发射状况。太阳光中的红光、橙光和紫光进入海水后，在水深20米以内被吸收。绿光、黄光深入略深，少量蓝光甚至可伸进1000米以上。射入海水的光线除被吸收外，还要受到悬浮微粒和水分子的散射，最后剩下蓝光，故海水呈现蓝色。透明度以直径30cm的白圆盘投入水中的可见深度来表示。海水颜色、悬浮物质、浮游生物、海水涡动、入海径流对透明度有影响。,第三节海水的运动,一、潮汐与潮流（一）潮汐现象与引潮力由月球和太阳的引力引起的海面周期性升降现象，称为潮汐。海面升高，海水涌向海岸，叫涨潮、海面下降、海水从岸上后退，叫落潮。涨潮时海水面最高处称为高潮，落潮时海水面最低处称为低潮。高潮与低潮的高差，即是潮差：潮差是以朔望月为周期变化的。潮差最大时，叫大潮，潮差最小时，叫小潮。,根据万有引力定律，两物体相互吸引的力与其质量成正比而与其距离的平方成反比。月球质量虽小但距地球很近，太阳质量虽大但距地球太远，所以月球对地球的引力要比太阳的引力大一倍多。地球中心所受的引力是这两种引力的平均值而地球上任何地点所受到的月球和太阳的引力，同这一平均值比较，大小有差别，方向也不同。正是这一引力差使海面发生升降，所以称为引潮力。引潮力是在地球朝向月球和太阳的一面和背向的面同时发生的，朝向月球和太阳面形成的潮汐，称顺潮，背向月球和太阳一面的潮汐，称对潮。,由于地球的自转海岸上同一地点一日内向着月球和太阳与背着月球和太阳各一次所以，一日之内应发生两次涨落潮，高低潮相隔的时间应为6小时。但因月球引潮力比太阳引潮力大，而地球上的一个太阴日，即月球随着地球绕太阳公转的一日是24时50分，所以实际上高低潮的间隔约为6小时13分由于月球绕地球转动，在一个朔望月(295日)内太阳、地球、月球相互位置的变化相应地引起潮汐的周期变化。顺潮和对潮使海岸上同一地点产生两次大潮和两次小潮。朔日(农历初一)和望日(农历十五)，太阳、月球和地球的中心几乎在一条直线，地球受到的引潮力相当于月球与太阳引潮力之和，潮水位特别高，成为大潮。上弦(农历初八)和下弦(农历二十三)日，三个星体的中心几乎成一直角位置，地球受到的引潮力相当于月球和太阳引潮力之差潮水位不高，成为小潮。实际观察到的大小潮并不一定在朔望和上下弦日，而多少有所滞后，例如我国沿海的大潮多发生十农历初三和十八。,（二）潮流海水受月球和太阳的引力而发生潮位升降的同时，还发生周期性的流动，就是潮流。也分为半日潮流、混合潮流和全日潮流三种。潮流在一个周期里出现两次最大流速和最小流速。地形愈狭窄，最大与最小流速的差值愈大。喇叭形海湾或河口湾可以激起怒潮，我国的钱塘江口潮高著名，潮高可达10m。潮汐现象对一些河流和海港的航运具有重要意义。大型船舶可趁涨潮进出河流和港口。潮流也可用以发电。潮汐电站。,二、海洋中的波浪,（一）波浪及其类型海洋中的波浪是指海水质点以其原有平衡位置为中心，在垂直方向上作周期性圆周运动的现象。波浪包括波峰、波谷、波长、波高四个要素。,波浪,1.风浪：由风的作用而产生2.海啸：因地震或风暴3潮波：引潮力引起4.气压波：因气压突变5.船行波：船行作用,（按成因）,二、海洋中的波浪,（二）波浪的折射大洋中风浪的振幅和速度与风的强度、风向和阵发性情况等因素有关。风施加给海面的能经常是靠波浪来传递的。波浪前进时，水面上每个水分子都沿直径和波高相等的圆形轨道运动。波峰上水分子运动方向与波浪前进方向一致，波谷中水分子运动方向却与波浪前进方向相反，。,波浪将能量依次向前传递，而水分子本身并不随波浪前进。风所施加于海面的能量，一部分还会传递给更深的水层，达到深度以波浪大小为转移。根据波浪余摆线理论，水面以下水分子圆形轨迹的直径随着深度的增加而减小；连接不同水层上以匀速旋转的水分子在波蜂和波谷中的点而构成的曲线，称为余摆线。但水分子的圆形轨迹到了和波长相等的深度就不再存在，这个深度就是波底、即波浪能量向深处传递的极限,波浪进入浅水，波底最终将和海底接触。这时水分子的垂直运动受到限制，轨道变为椭圆形。椭圆度以在海底为最大，而由海底向上减小。愈向海岸水愈浅，波浪能量除了与海底摩擦而消耗的部分以外，都集中到了更小的水体中，这就必然引起波长的缩短和波高的增大。由于海底的摩擦，波峰上水分子的前进速度大大超过波谷中水分子的后退速度，波峰前部就倾倒而产生破浪和激岸浪。,（二）波浪的折射,深水区，波锋线波浪前进方向相垂直的。但波浪前进方向常常与海岸斜交，这样同一波列两端的水深就可能有较大差异。近岸较浅一端因受摩擦而减速，离岸远而较深一端在深水处继续保持原速前进，最后波峰线将发生转折而与海岸平行这种现象就是海浪的折射。,三、洋面流和水团运动,海洋中的海水，常年比较稳定的沿着一定方向作大规模的流动，叫洋流。洋流是海水的主要运动形式。风力是洋流的主要动力，地球偏转力、海陆分布和海底起伏等等，也有不同程度的影响。例如，地球偏转力使洋流在北半球发生右偏，在南半球发生左偏；大陆的障碍使任何洋流都不可能环绕地球流动岛屿或大陆的突出部分，可使洋流发生分支。洋流对于自然地理成分，尤其是对气候也发生巨大的（虽然并不是直接的）影响，许多沿海地区的温度和降水状况都与附近的洋流有关。,（一）洋流的成因和分类,洋流,（按成因）,磨擦流,重力气压梯度流,潮流,最重要的是风海流。盛行风对水面摩擦力的作用，以及风在波浪迎风面上所施的压力，迫使海水向前运动。,倾斜流：是因风力作用、陆上河水流人或气压分布不同，使海面因增水或减水形成坡度从而引起的海水流动；密度流：则是由于海水温度、盐度不同，使得密度分布个均习海面发生倾斜所造成的海水流动,洋流按水温分类可分为暖流和寒流。暖流：若洋流带来的海水温度比到达海区的水温高，这样的洋流叫暖流。如，由低纬流向高纬的洋流属于暖流。在洋流日中，一般用表示。寒流：与暖流相反，若洋流所带来的海水温度比到达海区的水温低，就叫寒流。如，由高纬流向低纬的洋流属于寒流。综上所述，产生洋流的主要原因是风力和密度差异。实际海洋中的洋流总是由几种原因综合作用的结果。,自赤道高空流向极地的暖湿气流，受随纬度增大的地转偏向力作用不能直抵极地，而在30地带上空堆积形成地表的副热带高压带。,地表副热带高压带，在水平气压梯度力推动下，分南北二支气流分别补偿副极地和赤道地表流走的空气。北支气流运行中形成盛行西风，构成中纬度环流圈；南支气流运动中形成北半球的东北风（因风向常年守信而被称为东北信风）构成低纬度环流圈。,中纬度环流圈,极地环流圈,（二）洋流模式和主要洋流,方向稳定的风是洋流产生的原动力。理想的洋流模式（大洋环流模式）世界大洋表层洋流系统受地球气压场的分布与大气环流的控制。北半球，北纬00300间为东北信风带，盛行风系带动海水向西流去，这就是大洋环流中的北赤道环流。该环流一直向西流动，遇到陆地后，其中一小部分折回来向东流，形成赤道逆流，主流则沿岸，在地转偏向力作用下，这支主流向北运行中逐渐偏向右方，离开海岸，趋向大洋，到400500一带时，因处于西风带，这支海流从西面被吹向东面，称为西风漂流。西风漂流到达大陆东岸时受到阻挡，被迫成为南北二分支：小支向东北流去，而主流在地转偏向力作用下，仍研陆地边缘向西南流去，最后与北赤道海流相接，完成一个环流。极地附近的风系属极地东风带，海水在风力的推动下由东向西流动，成为极流，激流向西遇到阻挡后南下于西风漂流相遇在一起，自西向东流，碰到东边陆地后，西风漂流的一部分海水折向北行，与极地汇合，完成环流。在南半球达高纬海区，因三大洋连成一片，洋流未形成第二个系统，而是完全被强大的西风带所控制，盛行西风漂流。南半球低纬地区第一个环流系统与北半球相似，但环流方向相反。,3洋流的作用洋流对高低纬度之间热能的输送和交换，对全球的热量平衡，有重大影响。据统计，从低纬地区输送到高纬地区的热量，约有一半是由洋流完成的。一般来说,暖流流经的地区，气温增高，降水机会多；寒流流经的地区，气温降低，降水的机会极少。如大西洋西岸受湾流影响，使高纬地区的西北欧气候终年温和多雨，冬季最冷月均温比同纬度高1620，呈现森林景观；而同纬度的北美洲东海岸，由于受拉布拉多寒流影响，一年冰冻期达9个月，出现冻原景观。在寒流和暖流相遇的地区，由于温度不同的空气混合冷却，常常是多雾地区；在寒暖流分歧的大陆西岸，出现地中海式的气候。,海洋中的浮游生物随着洋流漂流，暖流和寒流相遇，有机物质十分丰富。因为寒暖流交汇，把热带和寒带的浮游生物混合在一起，使海水中有机营养物质大量增加，吸引着大批鱼群向这里集中寻饵，形成大渔场。陆地上排放到海洋中的污染物质，可以被洋流扩散到别的海域，虽使污染范围扩大，但也能加快污染物净化的速度。,洋流对地理环境的影响,对航海的影响,对海洋污染的影响,洋流对生物分布的影响,对气候的影响,俄罗斯境内有两个世界著名的港口：一是北冰洋流沿岸的摩尔曼斯克港，位于北极圈以内（约68N）却终年不冻；而在其太平洋沿岸的符拉迪沃斯托克港，位于43N附近，却有长达半年的结冰期，这是什么原因呢？,北海道渔场,北海渔场,纽芬兰渔场,秘鲁渔场,2洋流对生物分布的影响,上升流海域,世界著名渔场多位于,寒、暖流交汇处,洋流对地理环境的影响还有哪些方面?,第五节海洋资源和海洋环境保护,一、海洋资源海洋是地球上最大的沉积场所，也是水生生物最广阔的生活场所。从任何意义上都可以说，海洋是一个巨大的资源宝库。所谓海洋资源，主要是指与海水本身有着直接关系的物质和能量而言。例如，溶解于海水中的化学元素，海洋生物，海底矿藏，由海水运动所产生的能量，以及贮藏在海水中的热量，等等。,海洋资源指来源、形成和存在方式均直接与海水或海洋有关的资源。据属性，海洋资源可分为（一）海洋化学资源、（二）海底矿产资源、（三）海洋动力资源和（四）海洋生物资源四类。,（一）海洋化学资源海洋化学资源是指海水中所含的大量化学物质。其中有80多种化学元素，各种元素的储量也相当可观。这些元素可提取的有70多种。海水中各种化学物质的数量十分丰富。如：黄金在海水中含量虽然非常小，但总量也有500万吨以上;铀有45亿吨以上；镁1800万吨以上。据计算,在2.5km3的海水中，可以生产32种产品（除淡水外），总产值在30亿美元以上。从经济效益看，海水价格低廉，取之不尽。目前，对海水化学资源的利用，局限于部分元素，已达工业规模生产的有淡水、食盐、镁等。,渤、黄、东、南海海水所含主要元素的数量,（二）海底矿产资源包括海滨、浅海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各类矿产资源。按矿床成因和储存状况分为：砂矿，主要来源于陆地上岩矿碎屑，经外力作用搬运和分选，在海滨最直地段沉积富集而成，如砂金、砂铂、金刚石、金红石和独居石等，就海南岛来说，东部沿海的锆、钛矿较为典型。海底自生矿产，由化学、生物和热液作用等在海洋内生成的自然矿物，可直接形成或经富集后形成，如磷灰石、海绿石、重晶石、海底锰结核及海底多金属热液矿（以铜、锌为主）。海底固结岩中的矿产，大多属于陆上矿床向海下的延伸，如海底油气资源、硫矿及煤等。在海洋矿产资源中，以海底油气资源、海底锰结核及海滨复合型砂矿的经济意义最大。,（三）海洋动力资源海洋动力资源:海水运动可以产生巨大的动力资源。如波动能量每秒为27亿kw，海洋中每年波能总量达236520亿kW；表层与深层间的温差总能量为100亿kW，它的热能发电达600亿kW；潮汐能量每年达3500亿kW。,中国海洋能源的总蕴藏量,（四）海洋生物资源海洋生物资源又称海洋水产资源，指海洋中蕴藏的经济动物和植物的群体数量，是有生命、能