第三章全球海洋及不断发展的海洋人类活动

第三章

全球海洋及不断发展的海洋人类活动

第一节全球海洋的分布与洋流系统

一海洋的分布(一)海洋的划分及其特征海洋的基本形态单元有两种：大洋－远离大陆、深邃而广袤的水域；海－靠近大陆、或受大陆包围，位于大洋边缘的水域。大洋是海洋的主体，约占整个海洋面积的89％，水深一般超过3000m以上。大洋水体海水的盐度较高，表面平均盐度约35％，水色高，呈蓝色或天蓝色，海水的透明度大，水文要素不受大陆的影响。在海水运动方面，具有独立的潮波系统和海流系统，洋底地壳具有洋壳性质。

海附属于大洋，它们有些以狭窄的海峡与大洋相连，有些以岛链与大洋相连，分别称为海或海湾。海的面积远比大洋小得多，水深相对大洋也较浅，一般都在3000m以下。海水的盐度较低，水色低，透明度低，水文要素的季节变化十分明显。在海水运动方面，潮汐系从大洋传来，但潮差却比大洋大得多。海底地壳多为陆壳性质。

海的形态据其海陆相关位置，可进一步划分为边缘海、陆间海和内陆海。

边缘海是一边以大陆为界，另一边以半岛或岛屿为界，与大洋分隔开的海。如我国的东海和南海等。边缘海的特点是与大洋水交换比较自由。其中靠近大陆一侧较近的海域受大陆影响大，沉积物丰富，水文状况随季节变化明显，而靠近大洋一侧的海域受大洋影响较大，水文状况相对比较稳定。

陆间海是介于大陆之间的海，深度较大，有海峡与外海或大洋相通。陆间海地区一般地壳活动活跃，海底地形复杂，多火山、地震。如亚欧大陆与非洲大陆之间的地中海，南、北美洲大陆之间的墨西哥湾和加勒比海等。

内陆海是深入大陆内部的海，海洋状况受大陆影响十分显著，因而，在不同大陆环境条件下的内陆海，有很不相同的特点，如作为苏伊士地峡延伸部分的红海和为我国山东半岛和辽东半岛环抱的渤海等。(二)全球海洋的地理分布

1．四大海洋系统全球海洋通常被划分成四大海洋系统，分别是：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。2．海洋的分布特征地球上海洋的面积为陆地面积的2.5倍，但海水的体积仅是地球体积的1／800，海洋的平均深度只是地球平均半径的l／1600。因此海洋只是地球上的一层薄膜，但这层薄膜在地表也不是均匀分布的。二、洋流系统(一)洋流的分类与成因洋流亦称海流，是指具有相对稳定流向和流速的海水运动。洋流运动主要受到风对海水的应力和海水的压强梯度力的影响，在这些力的作用下，还产生了一系列的派生力，如摩擦力、地转偏向力和离心力等，都对洋流运动的方向和速度产生影响。

根据成因不同，洋流可分为：梯度流：由于海水密度分布不均而产生的；风海流：风对海面的摩擦作用而产生的；补偿流：由于海水的流失和相邻海区的海水补充空缺所形成的海流。其中垂直方向的补偿流又可分为上升流与下降流。实际上，仅由单一原因产生的海流是极少的，多数海流是几个原因共同作用的结果。

此外，在海洋学中，亦根据海流的温度性质将其划分为寒流和暖流。

寒流是相对于周围的海水有较低温度的海流；

暖流则是相对于周围的海水有较高温度的海流。因此寒流的温度不一定比暖流的温度低，反之亦然。寒流和暖流仅是一个相对概念，相对于其流经的海域的海水温度而言。1．梯度流

两个概念：一是等压面，二是等势面(水平面)。海面就可以近似地看作一个等压面。与等压力面垂直方向存在着压强梯度力，如果没有其他外力影响，海水只受垂直向上的压强梯度力和垂直向下的重力影响。当海水密度分布均匀时，海面与等势面平行，压强梯度力和重力在垂直方向抵消，此时海水处于静止状态。由于某种原因，造成等压面的倾斜，这样，垂直于等压面的压强梯度力就产生了一个水平分量，就是梯度流形成的原动力。

梯度流一旦产生，就会受到地转偏向力的作用。在北半球，地转偏向力使运动的海水偏向流动方向的右侧，直到水平压强梯度力和地转偏向力平衡时，海流便趋于稳定。南半球反之。

海水等压面的倾斜可以由不同的原因引起。一种可能是由于外部因素变化引起的，如大气压力的变化、淡水在大河河口附近的堆积或呈楔形散布、风引起的增水或减水等，这种情况下形成的海流称为倾斜流；另一种可能是海水自身的盐度发生变化而引起的密度分布造成的，这种海流称为密度流。倾斜流与密度流的惟一区别在于前者的海流速度是上下一致的，而后者是上大下小。2．风海流风海流是在风的作用下而产生的风对海水的应力，包括风对海水的摩擦力和施加在海面迎风面上的压力而形成的一种稳定海流，是海流中比较重要的一种。在上面分析的梯度流中，摩擦力被忽略不计。但对于风海流而言，风对海水的摩擦作用是至关重要的。海水一般总是处在涡动状态，正是由于海水的涡动摩擦，风才把能量传递给海水的表层及其以下各层，从而使海水沿着一定方向流动。

3.风海流的副效应由于风海流的水量运输，就可以导致海岸附近的增水和减水现象，从而又产生相应的海流，这叫做风海流的副效应。

风海流的副效应可以产生补偿流和倾斜流。

上升流的成因与海洋地形、风系分布和海流系统均有关系。它不但在大洋东西两岸普遍存在，而且有些中尺度涡旋也往往伴随着上升流。这种中尺度涡旋类似于大气中的气旋和反气旋，也有“高压”与“低压”之分，对大洋的水文环境的变异、生物的分布和海－气交换等过程起着重要的作用。

(二)全球大洋环流模式1．大洋表层环流模式大洋表层环流主要是由稳定的盛行风引起的风海流。因此，大洋表层环流和大气环流有着密切的关系。

大洋表层环流分布图

(1)太平洋表层环流

北太平洋由北赤道暖流、黑潮暖流、北太平洋暖流和加利福尼亚寒流组成（副高为顺时针方向

）；

南太平洋由南赤道暖流、东澳大利亚暖流、西风漂流和秘鲁寒流组成（副高为逆时针方向

）；

北太平洋较高纬度地区形成了逆时针方向的冷水环流，包括北太平洋暖流、阿拉斯加暖流和亲潮寒流

（北太平洋副极地低压，逆时针方向）太平洋的赤道附近还形成自西向东的赤道逆流。

(2)大西洋表层环流

A、南赤道暖流分为南北两支:

北支沿大陆海岸到小安的列斯群岛-圭亚那暖流；

南支沿大陆东岸南流-巴西暖流。

巴西暖流南下在拉普拉塔河口附近，与北上的福克兰寒流汇合，然后受西风而向东流，成为西风漂流的一部分。西风漂流在接近南非后，一部分继续向东，进入印度洋；一部分沿非洲西岸北上，为本格拉寒流。本格拉寒流在10oS附近与南赤道暖流首尾相接，形成了南大西洋的逆时针环流系统。

B、北赤道暖流从佛得角群岛开始，受亚速尔高压南侧的东北信风驱使，自东向西流，至安的列斯群岛附近，称安的列斯暖流。安的列斯暖流大部转向西北，小部与从南赤道暖流北上的圭亚那暖流一起，直接向西穿过小安的列斯群岛问的海峡，进入加勒比海，合称为加勒比暖流。

加勒比暖流，经尤卡坦海峡注入墨西哥湾。由于墨西哥湾比附近的大西洋水位要高，因此，从佛罗里达海峡流出，构成强大的佛罗里达洋流，它与东南来的安的列斯暖流汇合后，称为墨西哥湾暖流。

墨西哥湾暖流到40。N附近，已进入亚速尔高压区北部的西风带，因此开始折向东，且呈扇形展开，称北大西洋暖流。

在大西洋洋流系统中，还有两条洋流需要提及：（1）几内亚湾暖流：在南、北赤道暖流之问，流向与之相反的赤道逆流，它东流注入几内亚湾；（2）拉布拉多寒流：从加拿大北部诸岛与格陵兰岛之间，沿拉布拉多半岛南下。

此寒流流经纽芬兰岛东南40。N附近与北上的墨西哥湾暖流相汇，使这一带海域经常多雾，而且是温水鱼群和冷水鱼群汇聚的场所，形成世界著名的纽芬兰渔场。

（3）印度洋表层环流

印度洋与太平洋和大西洋不同，它的洋流系统只有在南半球才有沿一定方向流动的海流，并形成与其他大洋相似的环流系统。

北印度洋面积小，被突出的印度半岛左右分开，形成阿拉伯海和孟加拉湾，妨碍海水的大环流。在信风带区域中，季风的更替也有显著的影响。印度洋北部的海流，很大程度受变换的气压统制约。北部的海流随季节而变化，夏季西南风，冬季东北风，因而海流也带来显著的季风流的性质。南印度洋的大环流是逆时针方向的,且只有在南印度洋有南赤道暖流，并完全处于赤道以南10O和南回归线之间，自东向西流动，在马达加斯加岛附近分成南北两支：北支夏季成为季风流的开始，此时不存在赤道逆流，冬季则成为赤道逆流的起始；南支一部分经莫桑比克海峡沿非洲海岸南下，为莫桑比克暖流。另一部分则绕过马达加斯加半岛南下为马达加斯加暖流。绕过马达加斯加半岛后，两股海流汇合并在40O融入西风漂流中。西风漂流东行遇澳大利亚大陆西南端，大部分继续东流，小部分沿岸北上，称为西澳大利亚寒流。西澳大利亚寒流在15OS附近与南赤道暖流首尾相接，构成印度洋赤道以南的完整的洋流环流系统。2．大洋垂直环流全球海洋为一体，大洋表层存在着多个环流，在深层也同样存在着海水循环。这样势必出现某海区减水，其他海区增水。根据海水的连续性，必然出现上升流和下降流，从而形成垂直环流，以调节减水和增水。深水环流是相当复杂的，在这里只阐述全球大洋中由海水辐聚和辐散形成的垂直环流。

(1)信风和赤道逆流区在赤道附近，赤道逆流和北赤道暖流分界处产生海水辐散，形成上升流。而在赤道逆流与南赤道暖流交界处，又形成海水的辐聚，形成下降流。上升流将深层营养盐类带到表层，这就为海洋生物的繁殖提供了有利的条件。

(2)大洋西部暖流区当西部环流到达大洋西北部时，将与南下的寒流相遇，辐聚下沉形成西北辐聚带。在寒暖流交流处，两种性质截然不同的海流发生强烈的混合，并形成许多大小不等的漩涡，它们在海水的垂直交换过程中，起着重要的作用。在这些海区存在着强烈的垂直交换和混合，下层水比较丰富的营养盐被带到表层，使那里的浮游生物和鱼类较多，形成渔场。世界四大渔场秘鲁寒流——上升补偿流日本暖流

千岛寒流北大西洋暖流

东格陵兰寒流墨西哥湾暖流

拉布拉多寒流秘鲁渔场北海道渔场北海渔场纽芬兰渔场由左侧进入下一环节北海渔场(3)大洋东部寒流区大洋东部寒流，一部分沿着大陆的西岸流向低纬区，最后汇入信风流。表层海水受信风的作用而离岸外流，使下层海水向海面上升。(4)副热带高压区由于地转偏向力的作用，周围表层海水向这里堆积，辐聚下沉，形成所谓的亚热带辐聚带。由于海水下沉，海区内溶解氧含量较高，但营养物质含量较低，海水贫瘠，浮游生物很少，使表面海水中悬浮物质极少。特别在低纬区一侧，海水具有最大的透明度和最高的水色。(5)极地区在极地高压所形成的极地东南风的作用下，沿南极大陆周围，形成西风环流，范围很小，强度不大。它与西风漂流的交界处，由于地转偏向力的作用，形成辐散带，深层水在此上升。在靠近南极大陆一侧，同样由于地转偏向力的作用，产生辐聚下沉，这种下沉作用，由于表层水的冷却和冬季大量的结冰而大大加强。

综上所述，全球大洋的洋流是由表层环流和垂直环流所构成的统一的、复杂的环流体系。海洋和大气是相互作用的，各海流的特性，不管是表面的、还是深层的，都是在海面一定气候条件下形成的；反过来，洋流的性质又深刻地影响着大气过程和沿岸的气候，并进而影响到自然地理环境。

一般在正常年份，大洋系统遵循着稳定的环流模式，从而形成沿岸稳定的气候特征。如在低纬大洋东侧常年是寒流主导，沿岸干燥而凉爽。而在低纬大洋西侧是暖流常年主导，给沿岸地区带来丰沛的降水。但在某些年份也会出现环流异常，最为典型的就是发生在赤道以南太平洋东岸的“厄尔尼诺”现象和“拉尼娜”现象。

第二节海洋自然资源的开发海洋资源开发已从传统的海洋盐业、海洋渔业和海洋航运业发展到海洋矿产资源开发、海水养殖、海洋能开发、海洋空间利用等新兴开发领域。目前，对海洋资源的认识存在：

狭义海洋资源是指在海水中生存的生物，溶解于海水中的化学元素和淡水，海水中所蕴藏的能量以及海底的矿产资源。

广义海洋资源是除了指上述的物质与能量外，还包括港湾、航线、水产养殖空间、海洋上空的风、海底地热、海洋景观、海洋空间以及海洋的纳污能力等。

本节介绍的海洋资源包括：海洋生物资源、海洋矿物资源、海洋水及海水化学资源、海洋能资源、海洋空间资源五个方面。

一、海洋生物资源与人类渔业开发

(一)海洋生物资源分类和储量

1．海洋生物资源的分类

2．海洋生物资源的储量与开发潜力

(二)世界渔场的分布与海洋渔业开发

太平洋渔场:秘鲁渔场、千岛群岛至日本海的北太平洋西部渔场、以及中国的舟山渔场等。北太平洋西部渔场主要有鲑鱼、狭鳕、太平洋鲱鱼、远东的沙丁鱼、秋刀鱼等。

大西洋渔场：北海的大西洋东部渔场和纽芬兰渔场等。此外，还有西北非洲和西南非洲渔场等。

印度洋渔场：塞舌尔群岛(三)海洋渔业中的过量捕捞问题据估计，目前全世界的渔船捕获能力已超过鱼类资源的承载能力的30％～40％。据联合国粮农组织1999年的估计，在人类过度捕捞下，已有近1／4的海洋渔业资源被消耗，近50％的渔储量被开发至其生物极限水平而濒临耗尽。

(四)海洋水产增养殖与海洋渔业开发前景海洋渔业自20世纪下半叶以来发展非常迅速，而其中海洋水产养殖发展最快。海水养殖与增殖业已经成为海洋渔业中的重要组成部分，也是水产品来源的最可靠和迅速的方式。几乎所有国家，包括小岛国和许多尚有海洋渔业资源未加利用的国家，以及内陆或野生鱼类资源有限的国家都越来越重视海洋水产养殖的发展。

目前世界海洋捕捞和养殖的范围只占大洋面积的10％，绝大部分海域尚未开发。世界渔获量的90％来自于大陆架浅海区，各国对大洋和深海鱼类捕捞甚少。因此，大洋性和深海生物资源的开发应该是今后海洋生物资源开发的主要方向。

二、海洋矿物资源开发(一)海洋矿物资源的种类与储量在地球上发现的百余种元素中，有80多种存在于海洋中。其中能够直接开采利用的有60多种。从海岸到大洋，从海面到海底均分布着丰富的海洋矿物资源。

海洋矿物资源包括溶存于海水中的海水矿物资源和赋存于海底的矿物资源。这里所指的海洋矿物资源主要是海底矿产资源。海底矿物资源在不同深度的海域其种类与分布有着很大的差异。近岸带，是人类向海洋索取矿物资源最早的地方，这里广泛分布着滨海砂矿，它既是重要的建筑材料，其中也蕴含有丰富的贵重金属和稀有金属矿物。

滨海砂矿中常见的矿物有金、铂、锡石、黑钨矿、铌钽铁矿、铬铁矿、钛铁矿、金红石、独居石、磁铁矿、锆石、红宝石、金刚石等。目前世界已探明的有工业价值的滨海矿有20多种。其中有些矿产品种在矿产储量表中占有重要地位。如金红石、钛铁矿、锆石等均来自于滨海砂矿。因此，滨海砂矿是未来增加矿产储量的最大潜在资源之一。而在世界大洋水深2000-6000m的海底沉积物中，分布着一种富含锰、铜、镍、钻、铁等多种有工业价值的多金属矿物资源，被称之为多金属结核矿，或大洋锰结核矿。蕴藏量极为丰富。

(二)世界海底油气资源的分布与开发全世界已有100多个国家和地区从事海上石油开发，至今已发现数百个海底油气田，占世界石油产量的l／3。从地区分布上看，世界海上油气资源储量主要集中在波斯湾、北海、几内亚湾、马拉开波湖、墨西哥湾、加利福尼亚沿岸海域等几个地区。未探明的油气区主要集中在北极地区、南极地区、非洲、南美洲和澳大利亚周围海域。

目前海上的石油开采主要集中在水深100m以内的浅海区，海上石油勘探90％以上的钻井均集中在水深200m以内的大陆架区。据专家估计，深水区的石油资源甚至比浅水区的储量还要多1倍。因此，随着海上石油资源勘探技术的进步与新油区的不断发现，海洋石油资源开发在世界石油资源开发中地位将进一步提高，不难看出海洋将成为世界石油资源的主要供给区。

三、海洋能资源开发(一)海洋能资源的种类及其开发潜力海洋能是指海洋的自然能量(动能、势能和热能)，包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐度差能等。海洋能资源不仅储量大，且使用安全、无环境污染，更为重要的是海洋能资源属可再生资源，是人类取之不竭的“能源宝库”，成为21世纪地球能源开发的重要领域。

(二)海洋潮汐能开发潮汐能是人类最早开发利用的海洋能资源。20世纪90年代末，英国、加拿大、韩国等也都在过去规划、勘探、设计和论证的基础上，建设了几座百万千瓦级以上的大型潮汐发电站。

(三)海洋波能开发

在人类探索海洋波能的种种用途中，最早进行开发研究的就是利用波浪能发电。目前世界上有许多国家，包括日本、英国、美国、加拿大、芬兰、法国、德国、挪威、中国等都在研究波能发电，并提出了300多种不同的发电方案。1985年，挪威建成世界上装机容量最大的波能发电站。

四、海洋水及其化学资源开发(一)海洋水资源及其开发1．水的直接利用2．海水的淡化利用(二)海水中的化学资源开发五、海洋空间资源的开发与海洋运输业(一)海洋空间资源利用方式1．海洋运输空间开发2．海洋生活与生产空间开发3．储藏和倾废空间开发(二)世界海运业发展现状

第三节大陆架的资源开发与海洋环境保护一、大陆架的生态经济意义大陆架不仅是海洋生物的富集区，同时是海洋油气资源分布最广的区域。大陆架的沉积盆地不仅拥有丰富的油气资源，还伴有其他的沉积矿产，如海绿石、磷