2025年海洋科学与工程专业研究生入学考试试卷及答案

2025年海洋科学与工程专业研究生入学考试试卷及答案一、名词解释（每题5分，共30分）1.内波：发生在密度层结稳定的海洋内部的波动现象，其恢复力主要为科里奥利力和浮力，振幅可达数十米至数百米，传播速度远低于表面波，是海洋中能量和物质垂向输运的重要机制。2.海洋酸化：由于大气CO₂浓度升高，海洋吸收过量CO₂导致海水pH值下降的过程。主要通过碳酸盐系统平衡移动实现，表现为海水中碳酸根离子浓度降低，对钙化生物（如珊瑚、贝类）的生存构成威胁。3.温跃层：海洋中温度垂直梯度显著增大的水层，通常位于混合层下方，深度约50-200米。其形成与太阳辐射加热表层、风混合作用及密度层结稳定性密切关联？是划分上均匀层与其下水团的重要界面。4．余流：去除周期性潮流后的平均流动，反映海洋长期物质输运的主导方向？由风生漂流、热盐环流、地形效应等非周期性动力共同作用形成，对污染物扩散、营养盐输运有重要影响。5．人工鱼礁：人为投放在海底的构造物，通过改变局部流场、提供附着基址等方式，营造适合鱼类栖息、索饵的生境？兼具资源增殖与生境修复功能，常见材质包括混凝土、废钢礁及生物礁（如牡蛎壳堆体）。6．海洋涡旋：尺度在10-3×10²公里的中尺度旋转流场，分为气旋式（冷核涡旋中心温度低于周围？反气旋式（暖核涡旋中心温度高于周围？）两类。其生命周期数月至数年？通过涡动输运影响热量盐量再分配？并与大尺度环流相互作用。二、简答题(每题15分，共60分)1．简述海洋表层环流的主要驱动机制及典型分布特征。海洋表层环流受大气风场、科里奥利力、海陆分布及密度梯度共同驱动？最主要的动力是风应力旋度。信风带（南北纬10°-30°）的东北信风和东南信风驱动赤道流系，形成向西的北赤道流和南赤道流；副热带高压区下沉气流形成的西风带（南北纬30°-60°）驱动向东的西风漂流？在大洋西边界，受科氏力和海陆阻挡影响，形成流速快、宽度窄的士强流（如云流？湾流）；东边界则发育流速慢宽度的流（如加利福尼亚流、本格拉流？）。副极地海域受极地东风影响形成逆时针环流（如北大西洋副极地环流？）。此外，季风区表层环流具有季节性反转特征（如北印度洋季风环流）。2．说明海洋碳循环中“生物泵’’的运作过程及其对全球气候的调节作用。生物泵指通过海洋浮游植物光合作用固定溶解无机碳（DIC）为颗粒有机碳（POOC），并通过沉降—分解过程将碳从表层向深层转移的过程。具体包括：①初级生产：表层透光层内浮游植物利用CO₂和营养盐合成有机质；②沉降过程：部分有机质形成颗粒（粪便球、聚集体）脱离混合层向深层沉降？③矿化作用：在500-几千米水层，异养微生物分解有机质，将碳重新转化DIC储存在深层；④长周期埋藏：约0．1%的有机质未被分解？最终沉积于海底形成碳酸盐岩或有机碳沉积。生物泵每年向深海输送约10PgC？相当于大气CO₂年增量约3倍？通过降低表层DIC浓度促进大气CO₂向海洋净通量，是减缓全球变暖的重要负反馈机制。3．分析上升流区海洋初级生产力高的主要原因及可能的限制因素。上升流区生产力高的核心原因是底层富营养盐水的垂向输运。当表层风场（如信风）与海岸平行时，科氏力导致表层海水离岸输运，深层低温、高营养盐（N、P、Si）的水团上涌补充，为浮游植物提供充足生源要素，触发“新生产力”的爆发式增长。以秘鲁上升流为例，其面积仅占全球海洋0．1%，却贡献了全球10%的渔业产量。但上升流区生产力也受多重限制：①光照条件：若上涌水过深（如超过透光层深度100m），浮游植物可能因光限制无法有效利用营养盐；②营养盐比例：若上涌水中N/P比偏离Redfield比值（16：1），可能出现单一元素限制（如缺Si限制硅藻生长）；③温度效应：强上升流带来的低温可能抑制某些暖水种的代谢速率；④微食物环竞争：异养细菌对溶解有机碳的利用可能与浮游植物形成营养盐竞争。4．列举三种典型的海洋工程结构物，并说明其在不同海洋环境中的适用性。（1）重力式码头：由混凝土或块石构成，依靠自身重量抵抗波浪力和土压力。适用于地基承载力高（如岩石或密实砂质海底）、波浪能量中等的近岸环境（如渤海湾港口建设），但对软基需进行地基处理（如排水固结），施工周期较长。（2）张力腿平台（TLP）：通过张力腿将平台主体与海底基盘连接，限制垂向运动。适用于深水（200-3000m）油气开发（如墨西哥湾深水区），其运动响应小，可支持钻井和生产作业，但对张力腿材料（需高强度、抗疲劳）和安装精度要求极高。（3）透空式防波堤：由桩基支撑上部结构，波浪可部分透射。适用于潮差大（如杭州湾）或需保持水交换的海域（如滨海湿地保护工程），其消波效率虽低于实体堤，但对生态影响小，可减少港内淤积。三、论述题（每题20分，共40分）1．结合观测数据与数值模型，论述全球变暖背景下大西洋经向翻转环流（AMOC）的变化趋势及其对气候系统的潜在影响。观测数据显示，AMOC自20世纪中期以来呈现减缓趋势：2004-2012年RAPID阵列观测表明，AMOC强度较1990年代下降约15%（从18Sv降至15Sv）；冰芯和海洋沉积记录显示，当前AMOC处于过去1000年最弱水平。数值模拟（如CMIP6模式）预测，若全球升温2℃，AMOC可能减弱30-50%，甚至面临临界点（减弱超50%）。减缓机制主要包括：①北极海冰融化和陆地冰川消融（如格陵兰冰盖）向北大西洋注入淡水，降低表层海水密度；②副热带海域变暖导致温盐梯度减小，削弱深层水形成（如拉布拉多海和格陵兰海的深对流活动减弱）。AMOC减缓的气候影响具有全球性：①北大西洋热量输送减少，导致欧洲西北部降温（“北半球冷舌”现象），可能加剧极端冷事件；②改变全球降水格局：赤道辐合带（ITCZ）南移，影响西非和亚马孙流域降水；③影响碳循环：AMOC是海洋“生物泵”的动力基础，其减弱将降低海洋碳汇能力，加速大气CO₂积累；④加剧海平面上升差异：北大西洋深层水形成减少导致该区域海平面相对上升（如美国东海岸已观测到异常增水）。2．从生态保护与资源利用协同的角度，论述海洋牧场建设的关键技术路径。海洋牧场是通过生境修复、资源增殖和智能管理实现渔业可持续发展的综合系统，其生态-经济协同需聚焦以下技术路径：（1）生境精准修复技术：基于海洋功能区划和生态本底调查（如底质类型、流场特征、生物群落），设计适配的人工鱼礁群。例如，在沙泥底质区采用“金字塔型”礁体（增大粗糙度，减少埋陷）；在珊瑚礁退化区部署“生物-工程”复合礁（附着珊瑚幼体+抗腐蚀框架），同时配套海草床/海藻场构建（如种植鳗草、裙带菜），恢复初级生产力。（2）目标种增殖放流优化：筛选适应当地环境的土著种（如黄渤海的中国对虾、褐牙鲆），结合分子标记技术评估放流群体的遗传多样性，避免近交衰退；采用“标粗暂养”技术（将苗种培育至5cm以上再放流），提高存活率；建立增殖效果评估模型（如基于声学调查的资源量估算），动态调整放流密度（建议不超过环境容纳量的30%）。（3）智能监测与管理系统：构建“空-天-海”一体化监测网络（卫星遥感+浮标阵列+水下机器人），实时获取水温、盐度、叶绿素a等参数；开发AI驱动的生态预警模型（如赤潮预测模型、鱼群洄游预测模型）；通过区块链技术实现渔获物溯源，确保“生态友好型”产品认证（如MSC认证），提升市场溢价。（4）多营养级综合养殖（IMTA）：在牧场内搭配不同营养级生物（如滤食性贝类-草食性鱼类-分解者海藻），构建物质循环闭合系统。例如，鱼类排泄的NH4+为海藻提供营养，海藻光合作用释放O₂改善水质，贝类滤食浮游生物减少富营养化风险，最终实现“一产养殖、二产加工、三产融合”的全产业链增值。四、综合应用题（20分）某团队在南海北部（115°E，21°N）开展夏季海洋综合调查，获取以下数据：表1观测站温盐垂向分布（0-500m）深度（m）|温度（℃）|盐度（PSU）0|29.5|32.850|24.0|33.2100|18.5|33.5150|14.0|34.0200|10.5|34.5250|8.0|34.7300|6.5|34.8400|5.0|34.9500|4.2|34.9表2表层风场数据（调查期间平均）：风向东北风，风速8m/s请基于以上数据，完成以下分析：（1）绘制该站位的T-S图（温盐图解），并判断水团性质；（2）计算混合层深度，并分析其形成机制；（3）结合风场数据，推测该海域可能存在的近岸环流类型及其对生态系统的影响。答案要点：（1）T-S图中，0-50m温盐变化平缓（T=24-29.5℃，S=32.8-33.2），对应南海表层水（SSW）；50-200m温盐梯度显著（T每100m下降约10℃，S上升1.3），为南海次表层水（SUW）；200-500m温度缓慢下降（T=4.2-10.5℃），盐度趋于稳定（S=34.5-34.9），属于南海中层水（SMW）。（2）混合层深度（MLD）通常定义为温度比表层（10m）降低0.5℃的深度。表层10m温度约29℃，0.5℃温差对应28.5℃。查表1，深度25m温度约26℃（插值），但更准确的方法是计算密度变化：密度σt=1000×(ρ-1)，ρ=1028.1-0.37×T+0.2×S（近似公式）。表层（0m）σt≈23.5，50mσt≈25.0（Δσt=1.5），通常MLD取Δσt=0.15的深度。计算得10mσt≈23.6，20mσt≈24.2（Δ=0.6），故实际混合层深度约为30-40m（需精确计算）。形成机制：夏季太阳辐射强，表层加热形成稳定层结；东北风（向岸风）引起表层海水堆积，增强垂直混合，但混合深度受层结限制，最终形成较浅的混合层。（3）东北风（向岸