水文地质学课件ppt版 02-02 湖水喷发与深海生物（氧）

湖水喷发

VS

深海有无动物？高宗军2011-04-22湖水热动态thermalregimeoflakewater

湖泊热量平衡和湖水温度的变化。湖水吸收净辐射热量，同时通过水面蒸发、湖水紊动和对流等，在湖水内部、湖水与大气、湖水与湖盆间进行热量交换。在交换中，湖水储热量增加，湖水增温；反之，则降温。一年内由于太阳辐射强度的变化，引起水温季节的变化。同时由于水的物理特性和湖盆形态等影响，水温呈有规律的空间分布。1779年H.B.de索絮尔测量瑞士湖泊水温，开始了湖水温度的科学调查。1819年H.T.德拉比切提出湖水温度分层概念。湖水热量平衡指一定时段内湖泊或其部分水域的热量收支状况。一定时段内热量收入与支出之差等于该湖泊或其部分水域蓄热量的变量。收入项主要有：湖水吸收太阳净辐射、大气长波辐射、湖面降水带来的热量、由于湖面凝结放出的潜热量、大气通过对流传给湖水的热量、湖水自湖盆吸收的热量和入湖径流带来的热量。支出项主要有：湖水长波辐射、湖水蒸发损失的热量、湖水传给大气和湖盆的热量、湖冰消融消耗的热量和出湖径流带走的热量等。湖中生物作用和化学反应的热量，风浪和湖流消耗的热量，湖岸辐射等热量甚微，一般略而不计。上述收入项与各支出项之差，即为湖泊蓄热量的变化。

水温的时间变化湖水的温度有日变化和年变化。①日变化。表层湖水最低温度一般出现在5～8时，最高水温出现在14～18时。表层水温的日变化幅度较大，且因季节和地区不同而异。中、下层湖水因水的热导率小，日变幅随深度逐渐减小。中、下层湖水变化比上层湖水的温度变化滞后。表面水温日变幅约为湖面气温日变幅的20～70％。②年变化。温带双循环湖一年内的水温变化可分为四个阶段：春季增温期，自热量平衡收入项大于支出项时开始。在开敞的湖泊，水温由一年中最低点开始稳步上升，在封冻的湖泊，则自水面冰雪消融完后，水温即逐步上升；夏季增温期，水温持续上升，最高水温出现在7月或8月，与气温极值比较，滞后半个月至1个月；秋季冷却期，自湖水收入的热量小于支出的热量开始，水温逐渐下降；冬季冷却期，水温持续下降，在结冰的湖泊，直至零度，水面结冰。在不结冰的湖泊，1、2月份出现最低温度。湖泊水温年变化比气温年变化幅度小。水温的空间分布湖泊水温的垂向和横向分布均有变化。变化的原因，一是水气交界面上的增温与降温;另一是湖泊内部热量的再分配。一般，湖水在温度接近4°C时密度最大，当密度随深度增加时，湖水稳定；密度随深度减小时，产生对流混合，发生上下循环，或称翻转。如融冰之后，湖水增温，表面水的密度增加，水团下沉，湖水上下循环。当湖面增温至4°C以上，上下循环终止。秋冬时期，湖水冷却，也发生类似过程，当湖面冷却至4°C以下时，这一过程即告停止。水温的垂向分布。温带双循环湖有下列情况：①夏季，表层水温较高，底层较低，但不低于4°C，称为正温成层；②秋季，表面冷却引起湖水循环，湖水上下层温差与密度差逐渐减小，当上层水温接近4°C时，形成同温现象；③冬季，当温度降至4°C以下，表层水温较低，底层较高，但不高于4°C，称为逆温成层；④春季，湖泊解冻以后，湖面开始增温，引起湖水循环，当上层水温接近4°C，再度形成上下同温现象。在浅水湖泊，一日之内可出现两次同温现象。温带中等深度湖泊或深水湖泊，夏秋季节，水温分层明显，根据水温垂向分布特征，可分为三层：表层，增温易，由于风力引起混合，水温分布较匀，其厚度约4～20米，决定于增温程度、风力大小等因素；中层，也称温跃层或温斜层，其特征为温度变化急剧，在炎热的夏季，上下温差甚至可大于20°C；底层是较冷的一层，水温分布又趋于均匀，60米以上深水湖，底层水温约在5～10°C左右。浅水湖泊在晴朗无风的炎夏，可能产生短暂温跃层。水温的横向分布在不同湖泊并不相同，造成差异的原因有：①水深，由于水的热容量大，春季增温时，岸滨带水温高于深水区水温；秋季冷却时，出现岸滨带水温低于深水区的相反现象。②风，风力可促使湖水混合，调匀水温，对于面积大，岸线平直的湖泊，尤为显著。但风引起的湖泊增减水把较暖的表层湖水驱向迎风岸，较冷的低层湖水补偿背风岸，形成两岸水温差。③水质，咸水湖水温平面分布差异一般比淡水湖大。④水源，冰川源湖泊的河口处水温较低于湖中及下游处的水温。⑤人类活动，在冷却水排放口附近的水温高于湖泊其他部分的水温。湖水喷发的条件常年气温恒定（或变化很小）湖水上下之间没有循环下部有含碳气体的蓄积作用瞬间的扰动作用二氧化碳洗井学科：钻探工程词目：二氧化碳洗井英文：carbon-dioxidewellflushing释文：水文钻探及供水钻井中增加出水量的一种洗井方法。二氧化碳在高压下呈液态,灌装于高压钢瓶内。数十个液化二氧化碳钢瓶、每个钢瓶出口装减压阀联集到总管汇上，打开各阀门,液态二氧化碳在瓶内压力的作用下灌注入钻杆内,从井内钻杆出口处,迅速气化并膨胀。压力能的聚集,当压力超过井内水柱压力,随之突然喷发,将井内的水柱以气水两相混流喷出井口,产生气举作用。由于快速的气举喷流,和负压造成的压力激动作用,使含水层被堵塞的通道疏通。待液态二氧化碳全部灌入井内,连续地喷发十数分钟后,井内的沉淀物、堵塞物、过滤管上的结垢,都能被冲开带走,含水层通道畅通,水被诱导连续流出,出水量会大大增加。二氧化碳洗井之前,对地层预先进行一下酸处理,将更有效地增加出水量。海洋生态&氧及其来源海冰及其物理性质

海洋中各种形式的冰称为海冰。海冰和冰山是高纬海区特有的海洋水文现象。海冰可以是由海水冻结而成，也可以是滑入海中的大陆冰川、河流淡水冰。世界大洋约有3％～4％的面积被海冰覆盖，是海洋水文学的重要研究内容之一。这里讨论的主要是海水冻结冰。从海水最大密度温度与冰点温度随盐度变化图（图5-5）中可以看出，海水最大密度温度随盐度的增大而降低的速率比其冰点随盐度增大而降低的速率快。即当盐度低于24.695时，海水结冰情况与淡水相同；当盐度高于24.695时(海水盐度通常如此)，海水冰点高于最大密度温度，海水结冰情况就与淡水不同。当海面降至冰点，因为源于海水增密的对流混合作用，海水不能结冰。只有当对流混合层的温度同时到达冰点时，海水才会开始结冰。海水的结冰，主要是纯水的冻结，会将盐分大部排出冰外而增大了冰下海水的盐度，既加强了冰下海水的对流又降低了其冰点，所以使冰下海水继续冻结的速度大大减缓。按结冰过程的发展阶段可将海冰分为初生冰（最初形成的针状或薄片状的细小冰晶）、尼罗冰（初生冰继续增长，冻结成厚度10cm左右有弹性的薄冰层）、饼状冰（圆形冰盘状的海冰）、初期冰（由尼罗冰或冰饼形成的较厚的冰层）、一年冰（由初期冰发展而成的厚冰，厚度为30cm至3m，时间不超过一个冬季）和老年冰（至少经过一个夏季而未融化的冰）。按海冰的运动状态可将海冰分为固定冰和流冰两类。固定冰是与海岸、岛屿或海底冻结在一起的冰。当潮位变化时，能随之发生升降运动。流(浮)冰是自由浮在海面上，能随风、流漂移的冰。(不包括由大陆冰川或冰架断裂后滑人海洋中的冰)。海水溶解氧:溶解在海水中的氧是海洋生命活动不可缺少的物质，其含量在海洋中的分布，既受化学过程和生物过程影响，还受物理过程的影响。其来源主要是大气和植物的光合作用。大气中的游离氧能够溶入海水，海水中的溶解氧能够逸人大气，在海～气界面上的这种交换，通常处于平衡状态。因此，海水中氧的消耗，可以从大气得到补充。浮游植物在有光的环境里，通过光合作用，吸收二氧化碳和海水营养盐，而制造有机体和释放氧；在无光环境里，通过呼吸作用使一些有机体被氧化，消耗氧而释放二氧化碳。由于氧在海水中的溶解度随温度的升高而降低，随海水盐度的增加而减少，在浮游生物生长繁殖的海域，表层海水的溶解氧含量既有昼夜变化，也有季节变化，加上海流等因素的影响，因此溶解氧在海洋中的分布是不均匀的。按照溶解氧垂直分布的特征，常把海洋分成3层(图5-6)：①表层——风浪的搅拌作用和垂直对流作用使氧含量出现极大值。②中层——在表层之下，由于下沉的生物残骸和有机体在分解过程中消耗了氧，使氧含量急剧降低而出现氧含量的极小值深度。③深层——在氧含量极小值水层之下，氧含量随深度而增加。海水中的溶解氧不仅为海洋生物提供了生存环境，而且使海水处于氧化环境；缺氧的海水中属于还原环境。这些严重影响海水中的一切物理化学及生物作用过程。海洋中的氧海流分类海流按其水温低于或高于所流经的海域的水温，可分为寒流和暖流两种，前者来自水温低处，后者来自水温高处。表层海流的水平流速从几厘米/秒到300厘米/秒，深处的水平流速则在10厘米/秒以下。铅直流速很小，从几厘米/天到几十厘米/时。海流以流去的方向作为流向，恰和风向的定义相反。

海流按其成因大致可分为以下几类：漂流由风的拖曳效应形成的海流。地转流在忽略湍流摩擦力作用的海洋中，海水水平压强梯度力和水平地转偏向力平衡时的稳定海流。潮流海洋潮汐在涨落的同时，还有周期性的水平流动，这种水平流动称为潮流。补偿流由另一海域的海水流来补充海水流失而形成的海流。有水平补偿流和铅直补偿流河川泄流由于河川径流的入海，在河口附近的海区所引起的海水流动称为河川泄流。裂流海浪由外海向海岸传播至波浪破碎带破碎时产生的由岸向深水方向的海流。顺岸流海浪由外海向海岸传播至破碎带破碎后产生的一支平行于海岸运动的海流。深海鱼深海鱼（deep-seafish），分属十多个科，特征是口大、眼大，身体某一或某几部分有发光器。见于大洋深处的硬骨鱼纲(Osteichthyes)鱼类，通常在600～2,700公尺(2,000～9,000尺)以下。发光器既用于诱捕猎物，也用于引诱配偶。深海鱼分类分属十多个科，特征是口大、眼大，身体某一或某几部分有发光器。发光器既用于诱捕猎物，也用于引诱配偶。深海鱼在进化过程中为适应压力极大，极寒冷和黑暗的生存环境而形成了这些特殊习性。深海鱼的栖息地是世界上最特殊的。由于深海中的竞争不如岸边或浅海中那么激烈，使许多原始类群得以存活至今。最重要的深海鱼类群有深海垂钓鱼、蝰鱼及毛口鱼。深海垂钓鱼属角鮟鱇亚目(Ceratioidei)，它们诱捕猎物的方法是摇动脊鳍的鳍棘作为诱饵；蝰鱼属蝰鱼科(Chauliodontidae)，有许多夹状牙，是可畏的掠食性鱼；毛口鱼属钻光鱼科(Gonostomatidae)，是世界上数量最多的鱼类。线鳗科科名：Nemichthyidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：中层及深海底栖特征：吻部极端延长，成熟雄鱼下颚较上颚短且无法闭合。眼大体长具胸鳍，背鳍、臀鳍及尾鳍相连在一起。Labrichthys与Avocettina此两属的脊椎骨数在170-220间；而Nemichthys此属脊椎骨数超过750节其他：全世界共有3属9种，而台湾地区目前共发现1属1种。俗称线鳗是因体长如鳗一般细长，却又比鳗的体型细，如线般细细长长故而称之鼬鳚科科名：Ophidiidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：中层及深海底栖

特征：背鳍较臀鳍长或与臀鳍等长，肛门及臀鳍位于胸鳍末端下方。具鳞，许多种类鳃盖上有棘。最大的种类Lamprogrammus

shcherbachevi(希氏软鼬鳚)可以长至2m其他：全世界共有47属218种，而台湾地区目前共发现5属7种。此科的分布极广，可由100m至2000m海底皆发现其踪迹，在深海的种类甚至眼睛退化至全无或只剩皮瓣痕迹，外型变化众多但皆为底栖性鱼类，属于广布性的一科燧鲷科科名：Trachichthyidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：具眶蝶骨，腹鳍1硬棘,软条6-7；背鳍硬棘3-8，软条10-19；臀鳍硬棘2-3，软条8-12。腹部鳞具鳞脊。种间的鳞差异颇大，部分种类具有发光器，最大可长至55cm其他：全世界共有8属44种，而台湾地区目前共发现3属3种。此科的鱼分布深度由100m-1500m。在某些地区(如澳洲)此科的其中一种具有相当的鱼类资源，为重要的渔获对象，一次捕获量甚至达到数百公吨，但在台湾地区目前仅捕获到体型较小的种类，对于其鱼类资源仍有待开发合鳃鳗科科名：Synaphobranchidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：中层及深海底栖特征：鳃孔位在身体下方介于胸鳍之前，少数几种胸鳍退化。脊椎骨数110-205其他：全世界共有9属30种，而台湾地区目前共发现4属8种。合鳃鳗顾名思义鳍两边的鳃孔虽然是分开，但鳃外部的皮瓣相连接，像两个鳃合在一起而称之新灯笼鱼科科名：Neoscopelidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：体侧扁，上颚骨细长且由三块软骨组合而成，不具眼下骨。臀鳍起点远离背鳍。部分种类具有发光器。大多为圆鳞而Solivomer此属为栉鳞，而Scopelengys

此属不具鳔，其他皆有鳔。脊椎骨数29-35节最大可至30cm。其他：全世界共有3属6种，而台湾地区目前共发现1属3种。此科的鱼与灯笼鱼科的鱼极为相似，两者大多都具有发光器，而此科的鱼较大且体色偏红，可与灯笼鱼科作一区别。灯笼鱼科科名：Myctophidae

地理分布：全世界深度分布：中层及深海底栖特征：脂鳍是由一盘状软骨支撑，具眼下骨。臀鳍起点在背鳍下方或略后。头部及身体具有整排或几组的发光器，仅一种不具。多数为圆鳞而其中四种为栉鳞，皆具鳔，脊椎骨数28-45。其他：全世界共有31属225种，而台湾地区目前共发现5属17种。此科鱼种类颇多，但体型偏小约为5cm左右，为海洋中其他肉食性鱼类重要的捕食对象。已有许多研究证实其具有每日垂直迁移的情形，迁移距离甚至超过数百公尺，丰度分布日间最多在300至1200m间；而夜晚最多在10至100m。黑头鱼科科名：Alepocephalidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：齿小而鳃耙多且长。鳃盖骨鳍条数5-13.许多种生活在超过1000m的水层。其他：全世界共有17属95种，而台湾地区目前共发现2属3种。此科的特征在于头部与身体的颜色不同，较为常见的种类即是头部呈现黑色俗称油鱼的黑头鱼。红口仿鲸科科名：Rondeletiidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：头部箱型，皮肤表面光滑。侧线是由14-26组垂直的感觉孔组合而成。尾部软骨3块，脊椎骨数24-27。其他：全世界共有1属2种，而台湾地区目前共发现1属1种。此科不具鳞片，侧线感觉孔呈现纵向排列为其特征。稚鳕科科名：Moridae

地理分布：全世界深度分布：底栖特征：背鳍一或二少数为三，臀鳍一或二。下颚须有或无，若具齿齿细微。鳔与耳石相连以收集声音。其他：全世界共有18属87种，而台湾地区目前共发现3属5种。此科为底栖性鱼类，分布由浅海至2500m皆有分布。此科的鱼腹面常具有发光器，而呈现黑色。银眼鲷科深海鱼科名：Diretmidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：无侧线，背鳍及臀鳍不具棘。背鳍软条24，臀鳍19-22软条。腹部具鳞脊。脊椎骨数20-32，最长可达37cm。其他：全世界共有3属4种，而台湾地区目前共发现2属2种。宽咽鱼科科名：Eurypharyngidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：鳃孔小，与吻端距离长于与肛门的距离。鳃条骨数5，内脏游离骨数6。口非常大，齿小，胸鳍亦不明显。其他：全世界共有1属1种，而台湾地区目前共发现1属1种。背部具有发光器，无垂直迁移的现象。海蜥鱼科科名：Halosauridae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：前上颔骨及颔骨具齿，背鳍在肛门前，且具9-13软条无硬棘。凹陷状的侧线延伸整个身体，而鳞片较大的侧线孔在身体两侧，约为30个侧线鳞数。其他：全世界共有3属15种，而台湾地区目前共发现1属1种。炉眼鱼科科名：Ipnopidae

地理分布：大西洋、印度洋及太平洋深度分布：深海底栖特征：眼小或退化成盘状。无幽门垂，背鳍软条8-16，臀鳍软条7-19，胸鳍软条9-24。鳃条骨数8-17，脊椎骨数44-80，Bathypterois此属中18种具有延长之胸鳍、腹鳍与尾鳍。其他：全世界共有6属29种，而台湾地区目前共发现1属2种。此科的鱼属于底栖性鱼类，会利用延长的腹鳍及尾鳍站立在海底，而呈现三角形，故另有俗名称之为三角鱼。孔头鱼科科名：Melamphaidae

地理分布：除地中海及北极海外其他海洋深度分布：深海底栖特征：背鳍具有1-3个小棘，胸鳍1硬棘，6-8软条。尾鳍前端具3-4棘.具圆鳞，鳞大但易脱落。无侧线或只有1-2个侧线孔，脊椎骨数24-31。其他：全世界共有18属87种，而台湾地区目前共发现1属1种。眼部具有眶蝶骨背棘鱼科科名