4.2自然地理复习之海洋起源与海水理化性质解析课件

1、4.2海洋起源与海水理化性质第1页，共59页。第2页，共59页。第3页，共59页。一、海和洋的划分地球上各海洋彼此联系勾通形成一个连续而广大的水域称为世界大洋。根据水文物理特性和形态特征，可分为主要部分（主体部分）和附属部分。主体部分是洋，附属部分为海、海湾、海峡，它们处在与陆地毗邻的位置，是洋的边缘部分。第4页，共59页。第5页，共59页。（一）洋及其区分洋是世界大洋的主体，远离大陆，具有深度大，面积广，不受大陆影响等特性，并具有稳定的理化性质、独立的潮汐系统和强大的洋流系统的水域。世界大洋按岸线轮廓、洋底起伏、水文特征分成四个部分，即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。第6页，共59页。太平洋

2、the Pacific (Ocean)，世界第一大洋，面积约1.8亿KM2，占世界大洋总面积一半，也是世界最深的大洋，它的平均深度4028m，世界上最深的马里亚纳海沟（11034m）位于太平洋西部。大西洋the Atlantic (Ocean)，位于欧、非大陆与南北美洲之间，大致呈S形，面积和最大深度居世界第二。面积0.93亿KM2。印度洋the Indian Ocean，第三大洋，大部分位于热带和温带地区，其北、东、西分别为亚洲、大洋洲和非洲，南临南极大陆。北冰洋the Arctic (Ocean)，位于亚欧大陆和北美洲之间，大致以北极为中心，是面积最小的大洋。第7页，共59页。各大洋间的分

3、界线四大洋间无天然界线，只能以水下海岭或人定经线为界。太平洋北边通过白令海峡与北冰洋相通，东边以通过南美合恩角的经线（68W）到南极洲与大西洋分界，西边与印度洋的分界：从马来半岛起，经苏门答腊、爪哇、帝汶等岛，澳大利亚的伦敦德里角，再沿塔斯马尼亚岛的东南角至南极洲。印度洋与大西洋的分界线：从非洲南部厄加勒斯角起经20E经线至南极洲。北冰洋则大致以北极圈为界。第8页，共59页。（二）海及其分类海指位于大陆的边缘（或大洋的边缘），由大陆、半岛、岛屿或岛屿群等在不同程度上与大洋主体隔开的水域。具有深度浅、面积小、兼受洋、陆影响的特性，并具有不稳定的理化性质，潮汐现象明显，基本上不具有独立的洋流系统和

4、潮汐系统，是大洋的附属部分，即海总从属于一定的洋。据国际水道测量局统计，全球共有54个海（包括某些海中之海）。依据海与大洋分离程度和其他地理标志，可以把海分成边缘海、地中海和内海。第9页，共59页。边缘海又称陆缘海、边海或缘海。位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋或邻海相分隔，但直接受外海传播来的洋流和潮汐的影响。如白令海、鄂霍次克海、日本海、黄海、东海和南海等。内海又称内陆海、封闭海，指伸入大陆内部，仅有狭窄水道（海峡）同大洋或边缘海相通的海。例如我国的渤海、西亚的波斯湾、红海、欧洲的波罗的海等。地中海以称陆间海，指位于两个或多个大陆之间的海。如亚、欧、非大陆之间的地中海，位于安的列斯群岛

5、、中美地峡和南美大陆之间的加勒比海等。第10页，共59页。第11页，共59页。第12页，共59页。（三）海湾和海峡海湾bay,gulf，指洋或海的一部分伸入大陆，深度逐渐变窄的水域。海湾中的海水因其与邻近海或洋相通，故海水性质与相邻海洋的性质相似。海湾中的最大水文特点是潮差很大，原因是深度和宽度向大陆方向不断减小。如杭州湾的钱塘江怒潮，潮差一般为68m。北美芬地湾潮差更达18m之最。海峡strait,channel，指位于两块陆地之间，两端连接海洋的狭窄水道。如连结东海与南海的台湾海峡等。第13页，共59页。海湾 海湾是海洋伸入大陆的部分，其深度和宽度向大陆方向逐渐减小的水域。一般以入口处海角

6、之间的连线或湾口处的等深线作为洋或海的分界线。海湾的特点是潮差较大。 第14页，共59页。海峡 海峡是连通海洋与海洋之间狭窄的天然水道。如台湾海峡、马六甲海峡、直布罗陀海峡等。其水文特征是水流急，潮速大，上下层或左右两侧海水理化性质不同，流向不同。 第15页，共59页。二、海水的组成与盐度（一） 海水的化学组成海水是一种含有多种溶解固体和气体，成分极其复杂的混合水溶液。其中水约占96.5%，其他物质占3.5%。其他物质大致可分为溶解物质和不溶物质两大类。溶解物质：包括各种溶解无机盐类、有机化合物和溶解气体。不溶物质：一是以气相存在于水体中的气泡；二是固相物质无机固体（岩屑、矿屑）、有机固体（各

7、种藻类、生物遗体等）和胶体颗粒。第16页，共59页。1、海水中的化学元素氢和氧是海水中最主要的元素。此外，就目前所知，海洋中已发现的天然化学元素有80多种，但含量差别极大。通常按含量大小及其与海洋生物的关系，海水中的无机盐分可分为三类：（1）常量元素（大量元素、主要成分）指海水中除H、O外，含量大于100毫克/升（1毫克/千克、1PPM浓度）的元素。海水中含量大于100mg/l的元素有12种，即氯Cl、钠Na、镁Mg、硫S、钙Ca、钾K、溴Br、碳C、锶Sr、硼B、硅Si、氟F。一般地，将硅以外的11种成分称为海水的主要成分或常量元素。这11种成分的总含量占海水总盐分的99.9%。第17页，共

8、59页。第18页，共59页。通过大量的海水分析结果表明：在任何海区，无论海水中含盐量大小如何，各主要成分之间的浓度比例（含量比例）基本上是恒定的，为一常数。这种规律称为“海水组成的恒定性”。因此，海水主要成分又称为保守成分。海水组成恒定性规律为研究海水的盐度提供了极为有利的条件。如果准确地测出各主要成分之间的浓度比值，则可通过测定海水中某一种或几种主要成分的含量，推算出其它各种主要成分的含盐量和海水的总含盐量，这是建立海水盐度与氯度关系的重要依据。第19页，共59页。（2）营养元素（营养盐、生原元素）指在功能方面与海洋生物过程有关，影响浮游生物产量，并为浮游生物大量摄取的元素。一般指N、P、S

9、i的无机化合物。N、P、Si元素，在海水中的含量主要受生物过程控制，当它们含量很低时，会影响海洋生物的正常生长。（3）微量元素海水中，除11种主要成分和3种营养元素外，含量低于或等于1mg/l的元素称为微量元素。如Li、I、Mo、U、Fe等。海水中的化学元素主要以离子形式存在，部分以不解离的无机化合物和气体形式存在。第20页，共59页。第21页，共59页。凡是尝过海水的人都知道，海水又咸又苦。原因是海水中的溶解盐类，氯化物含量最高，达88.6%；其次是硫酸盐，占10.8%；而其中氯化钠占77.7%，氯化镁占10.9%，含量很高。海水中的盐分不仅种类多，而且总量大得十分惊人。据估算，若把世界大洋

10、的海水全部蒸发掉，整个大洋底将留下60m厚的盐层，盐分的总量达5.06亿亿吨（5.061016吨）。如果将大洋中的所有盐分提取出来，平铺在全球陆地上，全球陆地海拔将加高150m，若堆在印度半岛上，整个半岛将与珠穆朗玛峰一样高。第22页，共59页。2、海水中盐类的来源对海水中盐类的来源说法不一。一种说法是，海水中的盐类是由河流带来的。可是河水与海水在目前所含的盐类差别很大（表1-15）。虽然河水所含的碳酸盐最多，但当河水入海后，一部分碳酸盐便沉淀；另一部分碳酸盐被大海中的动物所吸收，构成它们的甲壳和骨骼等，因此海水中的碳酸盐大大减少。氮、磷、硅的化合物和有机质也大量地被生物所吸收，故海水中这些物

11、质的含量也减少。硫酸盐近于平衡状态。唯有氯化物到大海中被消耗得最少，因长年日积月累，其含量不断缓慢增多。另一种说法是，由于海底火山活动使海洋中的氯化物和硫酸盐增多。第23页，共59页。第24页，共59页。总之，海水的成分是在悠久的地质年代中形成的，海底火山把大量盐分从地下带给海水，河水和地下水汇集入海，也把陆地上溶解的盐分带入海洋。由于海水的不断运动，不同区域海水进行混合，使海水的成分比较均匀和稳定，而蒸发和降水只能改变溶剂水量的多少，不能改变成分之间的相对比例，河流等外部的影响也是局部的，都不足以使其主要成分发生很大的变化，这就是海水组成恒定性的原因。第25页，共59页。（二）海水的盐度和氯

12、度从化学中知道，反映溶液溶质含量大小，常用浓度表示。而海水浓度则用盐度和氯度表示。1、盐度和氯度的定义（1）盐度海水中溶解盐的浓度，指海水中溶解盐的质量与海水质量的比值，通常以每千克海水中所含溶解盐的总克数来表示。其符号S、S ，单位为克/千克、 和103。（2）氯度概念根据海水组成恒定性规律，只要测出其中一种主要成分的含量，便可按比例求出其他主要成分的含量，进而求出海水的盐度。海洋学上选用了氯离子来作为推求盐度的元素。由于在海水的11种主要成分中，氯离子占55%，含量大，而且可使用硝酸银滴定法简单而又准确地测定它，于是产生了氯度的概念。第26页，共59页。在使用AgNO3滴定海水的氯含量时，

13、海水中的溴、碘离子也同时参与反应。生成卤化银沉淀物，因而所得的结果并非真正的氯含量，而包含溴和碘的量。所以氯度可定义为：在每千克海水中，将溴和碘以氯代替后，所含氯的总克数，称为氯度，单位：克/千克、 和103，符号Cl%。（3）盐度和氯度的关系式克努森公式：盐度0.0301.805氯度近年国际多采用公式：盐度1.8065氯度第27页，共59页。2、盐度的地理分布世界大洋的平均盐度约35 ，即标准海水的氯度为19.381 ，但不同海区的盐度是不一样的，甚至同一海区在不同时间也有差异。这与影响盐度的因素有关。（1）影响盐度的因素第28页，共59页。第29页，共59页。气候因素蒸发量和降水量的差值（

14、EP）气候是影响盐度的主要因素，海水盐度主要取决于蒸发量与降水量的差值（EP）。蒸发使海水浓缩，盐度增加；降水使海水稀释，盐度降低，盐度与蒸发量和降水量的差值（EP）成正相关。盐度34.60.0175（EP）洋流的性质暖流的水温和盐度较高，寒流的水温和盐度相对较低。在同纬地带，暖流经过的海区，盐度值偏高；寒流经过的海区，盐度值偏低；寒暖流交汇处，盐度的水平梯度大。第30页，共59页。高纬海区的结冰和融冰结冰过程要排除盐分，增加附近海区的盐度；反之，融冰将降低海水盐度。冰晶中只保持37 的盐分。沿岸海区，大陆淡水的注入，盐度降低另外，海水的涡动、对流混合也将影响盐度的变化，含盐沉积物的溶解也会使

15、盐度增加。第31页，共59页。（2）盐度的分布规律（特点）世界大洋表面的盐度具有从亚热带海区（副热带海区）分别向低纬度海区和高纬度海区递减，并呈马鞍形分布的规律。即是说，赤道附近海区盐度较低，为34.5；南北回归线附近的亚热带海区盐度最高，达35.7；中纬海区，又随纬度增加而降低，到高纬海区最低。 请思考原因是什么？第32页，共59页。第33页，共59页。 规律一在南半球中高纬海区尤其明显。原因是南半球陆地面积小，尤其南纬40S以南三大洋几乎连成一片，成为广阔的海洋。 边缘海区，尤其大河口地区受大陆径流注入影响，海水盐度比大洋中部低。但是个别边缘海区，如红海、地中海和波斯湾等，由于位处亚热带，

16、受副高控制，蒸发旺盛，降水和径流量都很小，与邻近大洋水分交换又不通畅，所以盐度特别高。大洋深层和底层海水盐度为中等盐度，变幅小。第34页，共59页。三、海水的物理性质（一）海水的温度海水的温度是表示海水冷热程度的物理量，是海水重要而又基本的物理性质之一。1、影响海水温度的因素海水的温度取决于海水的热量收支状况（如表1-2 ）。当收入热量大于支出热量时，海水热量有盈余，内能增加，水温升高；反之，收入热量少于支出热量时，热量亏损，内能减少，水温下降。第35页，共59页。第36页，共59页。（1）海水热量的收入有太阳辐射、大气对海面的长波辐射（大气逆辐射）、海面水汽凝结释放的热量、暖于海水的降水和大

17、陆径流带入的热量，地球内部通过海底传导给海水的热量、海洋中物理、化学、生物的反应产生的热量以及海水的对流、平流和混合运动所得的热量等，其中太阳短波辐射和大气长波辐射最为重要 ，太阳辐射是海水热量最主要的来源。洋流带来的热量只对局部海区有较大影响，其它方式所提供热量较少 。第37页，共59页。（2）海水的热量支出有海面蒸发、海面长波辐射、海洋传给大气的乱流热，海洋内部的对流、平流和混合所失去的热量等。热量的支出以海面辐射和蒸发更为重要，在局部海区由洋流带走的热量对水温变化也有较大影响 。对高纬海区，结冰和融冰对水温也有一定影响。第38页，共59页。2、世界大洋表层水温水平分布特点 世界大洋表层水

18、温年平均变化于1.730之间。其分布特点：（1）世界大洋表层水温最高值出现在热赤道， 由热赤道向两极递减。 第39页，共59页。（2）大洋东西两侧水温明显不同 中低纬海区西侧水温高于东侧， 中高纬海区则相反。 原因：洋流对局部海区水温影响的结果。请同学从地图上举例分析第40页，共59页。世界大洋表面水温分布具有如下规律：第41页，共59页。（3）南北半球水温有较大差异南半球等温线比较规则，尤其高纬度海区几乎与纬线平行。原因是陆地集中于北半球，而南半球海洋辽阔，尤其在高纬度海区三大洋几乎连成一片成为广阔的海洋。同纬度相比，北半球水温略高于南半球。原因有三个：一是热赤道北移，位于北纬57；二是北半

19、球暖流势力强大，一直影响到高纬海区；三是南半球海洋开阔，与南极大陆相接，冷却效果明显。第42页，共59页。（4）夏季海面水温普遍高于冬季，但南北水温梯度冬季大于夏季 原因是：夏季不仅太阳高度角大，而且日照时间（白昼时间）长，则太阳总辐射量多，水温高。冬半年不仅太阳高度随纬度增加而减小，而且白昼时间也随纬度增加而缩短（极圈内出现极夜现象），则南北辐射梯度大，所以水温南北梯度也大；但是，夏半年，尽管太阳高度随纬度增加而减小，而白昼时间却随纬度增加而增长（极圈内出现极昼现象），所以太阳辐射的南北梯度小，水温的南北梯度比冬半年小。 第43页，共59页。3、大洋水温的垂直分布大洋水温的垂直分布，从海面向

20、海底呈不均匀递减的趋势。在南北纬40之间，海水垂直结构可分两层，即表层暖水对流层（一般深度达6001000米）和深层冷水平流层。表层暖水对流层的最上一层（约0100米）受气候影响明显，紊动混合强烈，对流旺盛，水温垂直分布均匀，垂直梯度极小，故称为表层扰动层。在此层下部与冷水之间形成一个温跃层，水温垂直梯度递减率达最大值。第44页，共59页。原因：太阳辐射是海水最主要的热量来源。而太阳辐射首先到达海面，然后通过热传导、海水垂直涡动、对流向深处传输，随深度增加，太阳辐射 迅速减少。则从海面向海底，水温呈不均匀递减。第45页，共59页。世界大洋水温的垂直分布规律是：从海面向海底呈不均匀递减的趋势；在

21、南北纬400之间，海水可分为表层暖水对流层和深层冷水平流层（图531）。 第46页，共59页。4、海水温度的时间变化1）水温的日变影响水温日变的因素有：太阳辐射、季节变化、天气状况（风、云）、潮汐和地理位置等。大洋表面水温日变一般很小，日较差不超过0.4。水温的日变随纬度的增加而减小。在靠近大陆浅海区日较差可达34以上。最高、最低水温出现的时间各地不同，但最高水温每天出现在1416时，最低水温则出现在46时。第47页，共59页。2）水温的年变影响水温年变的因素有：太阳辐射、洋流性质、季风和海陆位置。水温年变的地理分布为：表层水温的年变化，一般比气温年变化落后12个月，北半球月平均最高水温出现在

22、89月，最低水温出现在23月。在赤道、热带海区以及寒带海区年变化较小，一般只有23，温带海区较大，为510。南北两半球相比，北半球各纬度带的年较差大于南半球，见表1-3。第48页，共59页。第49页，共59页。（二）海水的密度海水密度是指单位体积海水的质量，以表示，其单位为g/cm3。但是习惯上使用的密度是指海水的比重，即指在一个大气压力条件下，海水的密度与水温3.98时蒸馏水密度之比。因此在数值上密度和比重是相等的。海水的密度状况，是决定海流运动的最重要因子之一。 第50页，共59页。1、影响海水密度的因素海水的密度是水温、盐度与压力的函数。(1)海水的密度随盐度值的增加而增大，与盐度成线性

23、正相关；(2)海水具有一定的可压缩性，则压力加大，海水密度增加，即与压力成正相关；(3)海水的密度随温度的变化比较复杂。我们知道，纯水在4 （ 3.98）密度最大，而海水最大密度温度是个变值，随盐度值增加而降低。据测定，当海水盐度是37时，最大密度所对应的温度为-1.332 ，一般来讲，海水的最大密度温度低于0 。因此，一般地，随海水温度的降低，海水的密度是增加的。,第51页，共59页。关于海水密度的问题海峡：海峡是连通海洋与海洋之间狭窄的天然水道。特点是：上下层海水的流动方向是有区别的，通常都是方向相反。直布罗陀海峡：直布罗陀海峡位于西班牙最南部和非洲西北部之间。是连接地中海和大西洋的重要门户，全长约90公里。该峡最窄处仅14公里，其西面入峡处最宽，达43公里；最浅处水深301米，最深处水深1181米，平均深度约375米；自大西洋经直布罗陀海峡流向地中海的海流速为每小时4公里。 第52页，共59页。第53页，共59页。第54页，共59页。（三）水色与透明度1水色水色，是指自海面及海水中发出于海面外的光的颜色，是海水质点及悬浮物质对太阳光的选择性吸收和散射作用的综合结果。它并不是太阳光线透人海水中的光的颜色，也不是日常所说的海水的颜色。它取决于海水的光学性质和光线的强弱，以及