海水的物理性质和世界大洋的层化结构

1第三章：海水的物理特性和世界大洋的层化构造一、海水的主要热学和力学性质〔一〕水的密度性质“热胀冷缩”不同，是一种反常膨胀。水的密度随温度的这种不正常的变化，是由水分子的缔合造成的。〔二〕水的热性质特别缘由就在于熔化和汽化时，缔合分子的溶解需要消耗较多的能量。〔三〕海水的盐度特征的根本物理量之一。海洋中发生的很多现象都与盐度的分布和变化亲热相关。，先后有1902年盐度、氯度定义；1969年的电导盐度定义；1978年的有用盐标。1、1902年盐度、氯度定义克努森〔Knudsen〕等人建立了盐度、氯度定义。盐度：1千克海水中的碳酸盐全部转换成氯化物，溴和碘以氯当量置换，有S‰表示。氯度：1千克海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数，单位是克每〔氯度量稍大于海水中实际氯含量〕对应为35.000‰。2、1969年的电导盐度定义100135个R15，得除了盐度S‰与电导比之间的关系式：1978年有用盐标的建立，才使得盐度测定脱离了对氯度测定的依据。3、1978年的有用盐标〔PSS78，PracticalSalinityScale1978〕有用盐度仍旧是用电导率测定的。制成32.4356‰的溶液，作为测定盐度的参考标准，其大气压力下的温度为 15℃时电导率刚好与同温同压下盐度为35.000‰的国际标准海水的电导率一样他们的电导比K15=1也就是说当K15=1时，标准氯化钾溶液对应的有用盐度值为35，把这一点作为有用盐度的参考点。〔四〕海水的主要热性质和力学性质的函数，与纯水的热性质有差异。1、热容与比热容2、体积热膨胀t盐度的函数，随海水的盐度的增大而降低。3、压缩性、绝热变化和位温

(max)是ρ导致温度上升；反之，在绝热上升时，体积膨胀，抑制外力做功，消耗内能，导致温度下降。时所具有的温度称为该深度海水的位温。海水的位温明显比其现场温度低。4、比蒸发潜热及饱和水汽压大的蒸发潜热，因此，它对表层海水的热平衡和热状况有很大影响。蒸发。5、热传导、沸点上升和冰点下降、海水的一些力学性质〔〕海水的渗透力〔S的增大而增大〕海水的外表张力〔随温度的增高而减小，随S的增大而增大。二、海冰〔一〕海冰的形成条件及过程1、海冰的形成条件冷却现象，并有分散核存在。分散核：有机物质、无机悬浮颗粒、雪花晶体等。2、过程海水最大密度温度较冰点温度下降的速度快。S=24.695时，二者的温度值一样，都为-1.33℃；(max)＞tƒ，其结冰过程与淡水一样；(max)＜tƒ，其结冰过程与纯水不同。此，只有当对流混合层的温度同时到达冰点时，海水才会结冰。所以，海水结冰会浮现海面，形成很厚的冰层。下海水热量的散失，因而大大的减缓了冰下海水连续冻结的速度。〔二〕海冰的分类年冰和老年冰。2、按海冰的运动状态分为固定冰和流冰两类。〔三〕海冰的物理性质13~7左右。〔来不及流走的盐分以卤汁形式包围在冰晶之间，形成盐泡、气泡〔来不及溢出的大气〕的混合物。〔〔〔〕等因素。另外，随着冰层厚度的增加，盐度下降。2、海冰的密度0917K•m-3冰龄越长，由于冰中卤汁渗出，密度则越小。3、海冰的热性质及其它物理性质海冰的比热容比纯水冰大，且随盐度的增高而增大。海冰的溶解潜热也比纯水冰的大。海冰的热传导系数比纯水冰的小。海冰的热膨胀系数随海冰的温度和盐度而变化。3/4。海冰对太阳辐射的反射率远比海水的大。三、世界大洋的热量与水量平衡〔一〕海面热收支世界大洋中的热量来自太阳辐射能。QsQb、蒸发或分散Qh。即：Qw=Qs-Qb±Qe±Qh把世界大洋作为一个整体，长期而言，应有Qw=0，但对局部海区，在短时。Qw>0Qw<0，海洋失去热量。〔二〕海洋内部的热交换Q在铅直方向上的热输运 QZQ：A主要是通过海流来完成的。Qt=QS-Qb±Qe±Qh±QZ±QA〔三〕海洋中的水平衡其中降水是海洋水收入的最重要的因子。对整个世界大洋，水量收支应当是平衡的。全水量平衡方程如下：q=P+R+M+Ui-E-F-UoM是可逆过程，相互抵消，有海流混Ui和带走的水量Uoq=P+R-E四、世界大洋温度、盐度、密度的分布和水团内容之一。从宏观上看，世界大洋中温、盐、密度场的根本特征是：向，即南北方向上的变化却格外显著。至深层其温、盐、密的分布均匀。〔一〕海洋温度的分布和变化50%的水体的温度1.3~3.3.83.73.8℃。大洋表层水温的分布，主要取决于太阳辐射的分布、大洋环流。-2~3017.4℃，太平洋最高，平均16.9℃。相比各大洋的总平均温度而言，大洋表层是相当温和的。25℃18%北冰洋之间相比，比较通畅，也是缘由之一。则与南极海疆直接相通。28〔6〕1〔这与太阳辐射的纬度变化亲热相关〕2〔赤道，7°N〕30℃左右；4、在两半球的副热带到温带海区，特别是北半球，等温线偏离带状分布，在大〔高于东部〕5、在寒、暖流交汇区等温线特别密集，温度水平梯度特别大；6、冬季表层水温的分布特征与夏季相像，但水温的经线方向梯度比夏季大。以水温分布于表层往往有很大差异。水温的铅直分布：大体上随深度的增加呈不均匀递减。温跃层。大洋主温跃层以下，水温随深度的增加渐渐减小，但梯度很小。W外形〕〔二〕言，其经线方向分布与蒸发、降水之差〔E-P〕有极为相像的变化规律。海洋表层的盐度分布总特征为：盐度下降；在寒暖流交汇区域和径流冲淡海区，盐度梯度特别大；海洋盐度的最高值和最低值多消灭在一些大洋边缘的海盆中；较大差异。盐度的水平差异随深度的增大而减小，深处盐度分布几近均匀。海疆内形成了迥然不同的特点。〔三〕极，密度渐渐上升，寒流极地海区密度最大。即大洋表层密度在经线上的“V状3ºN左右主要取决于温度，随着深度的增加，密度呈不均匀增加。〔四〕变化趋势，而与四周海水存在明显差异的宏大水体。交换混合，会发生不同程度的变化，此即水团变化。五、光在海洋中的传播〔一〕光的散射浮游植物及可溶有机物粒子等。散射的机制主要有两种：瑞利散射和米氏散射。水分子散射遵从瑞利散射规律；粒子散射遵从米氏散射规律。主要是粒子散射。〔二〕吸取生转变。〔三〕光在海水中的衰减中不断衰减。〔四〕水色和透亮度〔透亮度盘〕垂直沉入海水中〔放在船背光面，直到刚刚看不见为止时的深度，这一深度叫海水的透亮度。〔海水本身物质特性〕度盘之上水柱的颜色，称为海水的水色。海色：是观测者所看到的海洋的颜色，受四周环境的影响〔天空等。六、声在海洋中的传播效的辐射能。声纳〔sonar〕是应海战需要而进展起来的水下目标探测设备。〔一〕声在海水中的传播速度大洋深层，主要由压力打算。〔二〕海洋中声波的传播路径折射和反射定律。折射后的声线是向具有叫小声速的水层方向弯曲。〔声线没有经过海底而弯向海这种声线路径称为海洋中的波导传播，无海底吸取、散射，冬季声能传播距离较夏季远。〕水下声道：接收到