海洋科学导论复习提纲上课说义

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐海洋科学导论复习提纲上课说义海洋科学导论复习提纲第一章绪论

§1.1海洋科学的定义

属于地球科学体系——以地球为研究对象的科学体系

地球科学体系包括：地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学、固体地球物理学

【定义】是研究地球上海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及与开辟、利用海洋有关的知识体系。【研究对象】1.海洋中的(海水、营养盐、生物)2.海底的(海洋沉积、海底岩石圈)3.海口的(河口、海岸带)，海面的(大气边界层)。

【学科特点】1.特别性和复杂性2.作为物理系统的水-汽-冰别停转变3.作为自然系统的多层次耦合。【研究特点】1.明显依靠于直截了当观看2.信息论、操纵论和系统论办法重要3.学科分支细化与相互交叉渗透并重、趋于综合与整体化研究。

第二章地球系统与海底科学

§2.2海与洋

☆2.2.1地表陆海分布

（1）陆地占29.2％，海洋占70.8％，海陆面积之比为2.5:1地表大部分为海水所覆盖。

（2）地表海陆分布极别均衡，北半球陆地占67.5％，南半球陆地占32.5％。

（3）海洋平均深度达3795m

地球的平均半径：6371km

海洋的平均深度达3795m，陆地平均高度为875m，假如将高低起伏的地表削平，地球表面将被约2646m厚的海水均匀覆盖。

2.2.2海洋的划分——洋（要紧部分）和海、海湾和海峡（附属部分）

【洋】也称大洋，是海洋的主体部分。占海洋总面积的90.3%，深度普通大于2000m

平均盐度为35具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统

[☆南大洋]从南极大陆到南纬40°为止的海域；或从南极大陆起，到亚热带辐合线明显时的延续海域。

是世界大洋底层水团的要紧形成区，对大洋环流起着重要作用。

【海】海洋的边缘部分。全世界共有54个海，其面积占世界海洋总面积的9.7％。平均深度2000m以内。

按海的位置可分为陆间海、内海和边缘海。

[陆间海]指位于大陆之间的海。面积和深度都较大，如地中海和加勒比海。

[内海]指伸入大陆内部的海。面积较小，水文特征受身边大陆强烈妨碍，如渤海和波罗的海等。

[边缘海]位于大陆边缘。以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔，但水流交换通畅，如东海、XXX海等。【海湾】是洋或海延伸进大陆且深度逐渐减小的水域。海洋状况与邻接海洋相似。

【海峡】海峡是两端连接海洋的狭窄水道。流急，潮流速度大。

§2.3海底地貌

海岸带——高潮线以上的陆上地带，又称潮上带。

海岸

海滩——高低潮之间的地带，又称潮间带。

水下岸坡——低潮线以下到波纹作用所能到达的海底部分，又称潮下带。

●海岸是高潮线以上的陆上地带，大部分时刻裸露于海水面之上，仅在特大高潮或暴风浪时才被淹

没，又称潮上带。●海滩是高低潮之间的地带，高潮时被水淹没，低潮时露出水面，又称潮间带。

●水下岸坡是低潮线以下直到波纹作用所能到达的海底部分，又称潮下带，其下限相当于1/2波长

的水深处，通常约10～20m。

§2.4海底构造和大地构造学讲

【板块构造学讲】是大陆漂移和海底扩张的引伸和进展。[大陆漂移]魏格纳《海陆的起源》——中生代泛大陆、泛大洋（今太平洋）

大陆漂移的要紧依据有海岸线形态、地质构造、古气候和古生物地理分布等。

[海地扩张]阐明要紧与海底生成和消亡过程有关的理论

1.扩张的洋底把与其相邻接的大陆向两侧推开，这算是海底扩张讲对大陆漂移的解释。

Eg.大西洋及其两侧大陆

2.洋底扩展挪移到一定程度便向下俯冲潜没，重新回到地幔，相邻大陆逆掩于俯冲带上。

Eg.太平洋

大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口，涌出的地幔物质冷凝形成新洋底，新洋底并且推动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移，这算是海底扩张。海底扩展挪移速度大约为每年几厘米。

【板块构造】岩石圈板块，简称板块。（岩石圈能够飘荡在软流圈之上作侧向运动）

●地球最上部被划分为岩石圈和软流圈。软流圈在缓慢而长期的作用力下，会呈现出塑性或缓慢流

动的性质。所以岩石圈能够飘荡在软流圈之上作侧向运动。

[七大板块]欧亚板块、太平洋板块、北美板块、南美板块、非洲板块、印度-澳大利亚板块和

南极洲板块

[结构特点]板块内部是相对稳定的，形变少；而板块边界则是全球最活动的构造带，多地震[板块分类]拉张型、挤压型和剪切型边界三种基本类型。[拉张型边界]的主应力是受拉张力作用。两板块作相背分离运动。Eg.裂谷带,

[挤压型边界]的应力场以挤压作用为主。两侧板块相对汇聚运动。Eg.阿尔卑斯-喜马拉雅山带

[剪切型边界]的应力场以剪切作用为主。剪切方向与板块相对运动方向一致。Eg.转换断层从生成至挤压型边界（海沟俯冲带）消亡普通别超过2亿年

§2.5海洋沉积——海滨沉积、大陆架沉积、大陆坡—陆隆沉积、大洋沉积

【海滨沉积】海滩沉积、潮坪沉积、砂坝-泻湖沉积、河口湾沉积、三角洲沉积。[海滩沉积]1.自流域内搬运来的风化产物2.海岸侵蚀3.自内陆架向岸搬运的沉积物

海滩沉积物的粒径变化较大，从粉砂到巨砾，大部分为砂、砾。

[潮坪沉积]以潮汐为要紧动力。碎屑物质(粘土、粉砂)组成。我国大多为由粉砂组成的泥质潮坪[砂坝-泻湖沉积体系]砂坝泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列砂坝和砂岛，被砂坝从毗邻

海域隔离出来、仍与海洋沟通或有限沟通的浅水域称为泻湖。

[河口湾沉积]河口湾内碎屑物质的搬运及沉积过程以及底质的特征受径流、潮汐、波纹及河口环流系

大陆架——领海范围以外深度达200m或以上。坡度平缓，宽度与深度变化较大

大陆坡——分开大陆和大洋的全球性巨大歪坡。200~2000m坡度较陡

大陆隆——自大陆坡麓缓慢倾向洋底的扇形地。水深2000-5000m。也许有海底油气资源

稳定型活动型——同现代版块边缘。频繁的地震和火山活动，造成海沟。

大陆边缘

大洋中脊——指贯通四大洋、成因相同、特征相似的海底山脉系列

大洋盆地——大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广大洋底

大洋底海底

统等水动力要素的操纵。

[三角洲沉积]三角洲是河流携带的泥沙等物质在海滨(湖)地带形成的堆积体。

径流量和输沙量是三角洲形成的物质基础。

【大陆架沉积】受物理、化学、生物及地质作用等过程的妨碍。如泥沙搬运，海解、逆风化、沉淀，摄食、掘穴，海面变化等。

要紧沉积物：残留沉积、现代沉积、准残留沉积

【大陆坡—陆隆沉积】除受地质构造环境、海面变化、物质来源及生物活动妨碍外，要紧受块体运动、大洋深层热盐环流及水柱沉落等过程的操纵。

以陆源成分为主得沉积物，搬运沉积过程有延续和别延续之分

厚度可达2000~5000m

【大洋沉积】由生物组分(钙质和硅质)及非生物组分(陆源、自生、火山和宇宙尘埃)组成。

按其成因可分为5类：远洋粘土、钙质生物、硅质生物、陆源碎屑、火山碎屑。

§2.6海底矿货物源

1.滨海矿砂

2.海底石油和天然气

3.磷钙石和海绿石

4.锰结核和富钴结壳

5.海底热液硫化物

6.天然气水合物

第三章海水的物理特性及其表征

§3.1海水的物理特性

【海水】一种溶解有多种无机盐、有机物质和蔼体以及含有许多悬浮物质的混合液体

3.1.2海水的盐度

【盐度】含盐量是海水浓度的标志。1982年有用盐度标度：水温15℃、1个大气压状态下，与1kg水中含有氯化钾32.4356g的溶液具有相同电传导率的海水盐度作为35，

3.1.3海水的要紧热性质和力学性质

【热性质】热容和比热容、绝热温度、位温、热膨胀及压缩性、热导率与比蒸发潜热等

是海水的固有性质，是温度、盐度、压力的函数。热传导

热容——海水温度升高1K（或1℃）时所汲取的热量比热容——单位质量海水的热容

热膨胀系数——温度升高1K(1℃)时，单位体积海水的增量压缩系数——压力增加

1Pa时的单位体积海水的体积负增量

位温——海洋中某一深度的海水微团绝热上升到海面（大气压）时所具有的温度

比蒸发潜热——使单位质量海水化为同温度的蒸汽所需的热量

【力学性质】1.海水的粘滞性——切应力、动力学粘滞系数(粘度)μ、运动学粘滞系数μ/ρ

分子粘滞系数←海水性质，涡动粘滞系数←海水运动状态

2.水的渗透压

3.水的表面张力

3.1.4海水的密度和海水状态方程

【海水密度】单位体积海水的质量。其倒数称为海水比容，即单位质量海水的体积

是盐度、温度和压力的函数，常书写成ρ(S,T,P)形式。

海面(P=0)的海水密度仅为盐度和温度的函数，称为条件密度。T=0℃时，仅是盐度的函数。

【海水状态方程】用来计算海水的密度

§3.3海洋的热量与水量平衡

3.3.1海面热收支

海洋热量来自太阳辐射能，几乎全部经过海-气界面到达海洋。

可以为海洋获得的热量与失去的热量相同，这种收支要紧经过海面举行。

经过海面热收支的要紧因子有：太阳辐射(Qs)、海面有效回辐射(Qb)、蒸发或凝聚潜热(Qe)及海气间的感热交换(Qh)，即☆Qw=Qs-Qb±Qe±Qh（Qw为经过海面的热收支余项）

Qs+Qb：辐射热盈余

整体、长期而言应Qw=0，但局部、短时则Qw≠0。Qw＞0，海水获热；Qw＜0，海洋失热【太阳辐射Qs】北半球夏季(6月)总辐射量的纬度差异别显著，即梯度较小。

北半球冬季(12月)赤道至高纬之间辐射量梯度非常大。

辐射量的这种冬夏变化是导致北半球大洋水温南北方向的梯度冬季大于夏季的要紧缘故。

【海面有效回辐射Qb】所谓海面有效回辐射，即指海面的长波辐射与大气回辐

射（长波）之差。

海面有效回辐射取决于海面水温，海上水汽量和云的特征。1.相对湿度一定时，海面有效回辐射随温度升高而减小。

2.天空有云时，大气回辐射强，海面有效回辐射减小。Eg.冬季凌晨阴天时比晴天时暖和

3.由于海面水温柔海洋上方相对湿度的日、年变化相对较小，故海面有效回辐射的

地理、季节变化也较小。平均而言，全球的太阳辐射Qs比海面有效回辐射Qb大，故Qs-Qb＞0，这部分热盈余称辐射平衡，以其它方式返回大气。

【蒸发耗热Qe】

蒸发和水汽凝聚是可逆过程。海洋每年蒸发掉约126cm厚的海水，由于海水的蒸发潜热非常大，因此蒸发使海洋失去巨额热量。约占世界大洋辐射平衡热盈余的90％。[蒸发速率]与近海面水汽铅直梯度成比例。

Tw＞Ta

由于海洋向大气传到热量，使近海面气温升高，从而产生热力对流。蒸发别断

举行

Tw＜Ta由于大气向海洋传到热量，使近海面气温落低，导致气层的层结稳定，以致蒸

发停止稳定层结Tw—海面水温Ta—近

海面气温

秋末

冬初是一年中蒸发

最强季节

上式中

A=8.24493×10-1-4.0899×10-3T+7.6438×10-5T2-8.2467×10-7T3+5.3875×10-9T4

B=-5.72466×10-3+1.0227×10-4T-1.6546×10-6T2C=4.8XXX×10-4

纯水项w=999.842594+6.793952×10-2T-9.095290×10-3T2

+1.001685×10-4T3-1.120083×10-6T4+6.536332×10-9T5适用范围：T=-2~40℃，S=0~42。

1.实际海洋中，风对蒸发过程起巨大促进作用。

2.大洋蒸发速率别均，且季节变化。普通冬季>夏季，因为冬季水温>气温，空气层结别稳定，且风速较大【感热交换Qh】热传导形式(显热)交换热量,交换过程受制于海面风速和海-气温差

低维→中高纬的热量输送，经过大洋径向环流完成

世界大洋经过感热交换向大气输送的热量，相当于辐射平衡热盈余的10％。

●(Qs-Qb)为经过海面进入海水的净辐射量，25°N~20°S间最大，然后随纬度增高急剧减少。

●蒸发耗热量Qe的量级与(Qs-Qb)相当，在中、高纬度的变化趋势也极为相似，但在低纬热带海区，

因湿度大，蒸发量明显低于副热带海区，故蒸发耗热Qe呈双峰分布。

●海-气感热交换Qh随纬度变化别大，且量值较小。

●各热收支重量合成——热平衡余项Qt，变化显著。23°N～18°S热带海域Qt>0，海水有净的热

收入；南北中、高纬海域Qt10℃，太平洋北部>13℃，北大西洋最高达17℃以上。

2.1000m深层的水温经线方向变化更小

北大西洋东部，高温高盐的地中海水溢出直布罗陀海峡下沉，浮现大片高温区；

红海和波斯湾的高温高盐水下沉，使印度洋北部浮现相应的高温区。

3.4000m层，温度分布趋于均匀，整个大洋水温差仅3℃左右。

4.底层水温要紧受南极底层水妨碍，其性质极为均匀，约0℃左右。

【铅直分布】季节性跃层

【盐度的分布变化】

【平面分布】海洋表层盐度分布与其水量收支有直截了当关系

大洋南、北副热带海域(E-P)高值带状分布赤道区(E-P)低值带

[☆表层海水]1.基本沿纬线呈带状分布，但赤道向两极呈马鞍形双峰分布。即赤道海域盐度较低；

副热带海域达最高值；副热带向两极又逐渐落低。2.寒暖流交汇区和径流冲淡区，盐度梯度特殊大，某些海域>0.2/km3.最高与最低盐度值多浮现在大洋边缘海盆4.冬季分布特征与夏季相似，但季风妨碍显著海域如孟加拉湾有较大差异。夏季因落水量大，盐度落低；冬季落水少、蒸发加强，盐度增大。[表层以下海水]表层以下盐度水平差异也随深度而减小。高盐中心移往大洋西部。

【密度的分布变化】

[水平分布]1.海水密度是温度、盐度和压力的函数。大洋上层特殊是表层，取决于水温柔盐度。2.赤道区表层海水密度最小，两极密度逐渐增大。3.副热带海域，密度虽有增大，但未浮现极大值4.随着纬度增高密度接着增大。最大密度浮现在严寒的极地海区5.随着深度

增加，密度的水平差异别断减小，至大洋底层则已相当均匀。

3.4.2海洋水团

【水团】源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，而与身边海水存在明显差异的宏大水体

[分析办法]1.定性综合法2.浓度混合法3.概率统计法4.含糊数学法[水型]性质彻底相同的水体元的集合

[水系]符合一具给定条件的水团的集合

3.4.3海洋混合与细微结构

【海洋混合】混合形式有分子混合、湍流混合、对流混合流体运动形式分为湍流和层流

【湍流】海水运动过程中，任一水质点的运动速度大小和方向随时空变化而无规则变化湍流=平均运动+流体微团别规则脉动

湍流的基本特征：1)随机性；2)扩散性；3)能量耗散性。

湍流是引起海洋混合重要的普遍形式

第五章海洋环流

【海流】海洋中较大规模的相对稳定的海水运动[成因]1.风力驱动2.海水的温盐变化

[分类]按成因可分为风海流、地转流和补偿流等。按热力特征分为暖流和寒流。

海流是矢量，使用右手坐标系。

【海水微团受力】主动力：引起海水运动的力Eg.重力、压强梯度力、风应力和引潮力等

被动力：海水运动派生出的力Eg.科氏力、摩擦力等

[重力]地心引力和地球自转所产生的惯性离心力的合力

[压强梯度力]单位质量海水所受压力的合力海洋学中将海面视为海压为0的等压面1.海水密度为常数或不过深度的函数时，等压面与等势面平行，此刻的压力场称为正压场。2.海水密度别是常数，等压面相关于等势面将会倾歪，此刻的压力场称为歪压场。

在直角坐标系中的三个重量为：

[科氏力](地转偏向力)由地球自转而对运动物体产生的作用力其方向在北半球垂直于物体运动,且指向其右方，南半球正相反

在x、y及z三个坐标轴上的重量依次为：fcx=fv，fcy=-fu，fcz≈0

2sinfω?=科氏参量

x

p

Gx??-

=ρ1y

pGy??-

=ρ1z

pGz??-

=ρ1

[切应力]（摩擦力）相邻两层海水之偶尔海水与其边界之间，因海水相对运动而产生的切向作用力大小正比于流速梯度，比例系数称为粘滞系数，方向与流速方向相反。

x、y及z轴上的重量依次为：

【运动方程】

【延续方程】

§5.3地转流

【☆地转流】压海洋中等压面倾歪于等势面，水平压强梯度力与科氏力平衡时，海水稳定的流淌[要紧特征]1.地转流大小与等压面和等势面之间夹角的正切成正比，而与科氏参数成反比；其方向平行于等压线，北半球观测者面朝流向而立，右侧等压面高、左侧等压面低；南半球相反。2.内压场-密度流北半球观测者面朝流向而立，右侧海水密度小、温度高、盐度小

3外压场—倾歪流北半球观测者面朝流向而立，右侧水位高、左侧水位低

§5.4风海流

【☆风海流】海面在稳定风场长时刻作用下，当垂直湍流引起的水平摩擦力与水平科氏力平衡时，所形成的海水稳定流淌

[基本假定]1.稳定风场2.水深无限，海水密度均匀分布，海面水平3.只思考垂直湍流引起的水平摩

擦力4.科氏力别随纬度变化。

排除了引起地转流水平压强梯度力和海洋陆地边界的妨碍

[特征]海面正比于海面风应力ty，流向与x轴成45o

当za

∏

=-

时此处的流速惟独表面流速的4.3%（0.0430V）。海面以下流速随深度增加按指数减小；随深度增大而逐渐右偏

[☆摩擦深度D]D=-π/a=π，其大小与风速和地理纬度有关[浅海风海流]各层流速大小相应减小，流向相关于风向的偏角也减小。

[无限深海漂流]体积运输只发生在x轴方向上，即垂直于风矢量并偏右，南半球相反

在北半球，风向北吹，水往东流5.4.4上升流和下落流【上升流】海水自深层向上涌升而形成的海流

【下落流】海水自上层下沉而形成的海流

当散度为正值时，海水辐散，产生上升流，海面中心中；当散度为负值时，海水辐聚，产生下落流，海面中心高。

§5.5世界大洋环流和水团分布

【大洋环流】[分类]风生表层环流和热盐深层环流[表层环流]要紧由大气环流驱动。与全球风场分布紧密相关,而全球风场分布又与大气环流相关

[深层环流]因温盐度分布别均导致密度差异而成

【☆大洋表层环流系统】压强梯度力、科氏力和地球表面摩擦阻力平衡

[世界海洋表层(0-1000m)要紧海流的分布特征]

1.海流隔赤道大致呈南北对称而流淌。

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zuKzyuKyxuKxFxzyxρρρ111???????????????+????????????????+???????????????=zvKzyvKyxvKxFyzyxρρρ111??

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zwKzywKyxwKxFzzyxρρρ111∑=Fxdt

du

∑=Fydt

dv

∑=Fzdt

dw

0=??+??+??z

w

yvxu

2.亚热带海域存在着高气压性(北半球为顺时针、南半球为逆时针)大的环流。

3.黑潮、墨西哥湾暖流、东澳大利亚海流、巴西海流那样的强劲海流都存在于大洋的西岸。

4.大部分表层海流一年中的流向基本相同，仅印度洋西北部的索马里海流因季节风的妨碍夏季流向东

北、冬季流向西南。

[亚热带环流]北太平洋中部及北大西洋中部等中尺度涡→热量的南北输送

[北太平洋副热带流系]连接黑潮、北太平洋海流、加里弗尼亚海流