《物理海洋观测》课件

物理海洋观测物理海洋学是研究海洋物理现象及其变化规律的学科。它涉及海洋水体运动、温度、盐度、密度、声速等物理性质。导言海洋探索海洋是地球上最大的水体，拥有丰富多彩的生命和神秘的景观。生命之源海洋孕育了丰富的生物群落，为人类提供重要的资源和服务。动态环境海洋是一个动态的环境，充满了变化和挑战，需要深入研究和观测。海洋物理学基础物理海洋学是研究海洋物理现象及其规律的学科。主要研究海洋中的温度、盐度、密度、压力、海流、海浪和潮汐等物理要素及其变化规律。温度定义海水温度是指海水所含热量的多少。它是海洋物理学中的一个重要参数，影响着海水密度、盐度、溶解度等物理性质。测量海水温度可以通过温度计、热电偶、热敏电阻等仪器进行测量。常用的测量单位是摄氏度(°C)。影响因素海水温度受太阳辐射、大气温度、海流、洋流等因素的影响。不同海域的海水温度差异很大，也存在明显的季节变化。盐度1定义海水中的盐类总含量，用千分比表示。2影响因素蒸发、降水、河流径流、冰川融化等影响盐度。3测量方法电导率法是最常用的盐度测量方法。4重要性影响海水密度、海流、声速等物理性质。密度海水密度海水密度是指单位体积海水的质量，影响海水的流动和混合。盐度影响盐度越高，海水密度越大，因为盐比水重。温度影响温度越低，海水密度越大，因为冷水比热水密度大。压力影响压力越大，海水密度越大，因为压强会压缩海水。压力海水压力海水压力受海水深度影响，深度越大，压力越大。压力单位为帕斯卡（Pa）或巴（bar）。压力梯度海水压力随着深度增加而线性增加。压力梯度为每10米深度增加约1个大气压。压力测量压力传感器可以测量海水的压力。通过压力测量可以推算出海水深度。海水运动海水运动是指海水在各种力的作用下发生的运动形式。主要受地球自转、风力、气压梯度力、地转偏向力、潮汐力等影响。海流定义与分类海水持续性水平运动，驱动因素包括风力、密度差异、地转偏向力等，主要分为表面海流和深层海流。影响因素海流方向和速度受地球自转、地形、海岸线形状、水温、盐度等因素影响。重要性海流对海洋生态系统、气候、航海、渔业、资源开发等方面发挥着重要作用。海浪波浪类型海浪是海面上的波动，分为风浪和涌浪两种。风浪是由风力引起，涌浪是由风浪传播到远处形成。海浪特征海浪具有波长、波高、周期等特征。波长是指两个波峰或波谷之间的距离，波高是指波峰和波谷之间的垂直距离，周期是指两个波峰或波谷经过某一点的时间间隔。海浪动力海浪的动力来源主要是风力，风力越大，海浪越高、越强。潮汐11.月球引力月球对地球的引力造成地球上的水体发生周期性涨落现象。22.太阳引力太阳引力也对潮汐产生一定影响，但影响力远小于月球。33.地球自转地球自转导致潮汐在全球范围内发生，形成规律性的涨落周期。44.地形地貌不同地区地形地貌影响潮汐变化，造成局部海域的潮汐差异。海洋观测原理海洋观测是了解海洋环境的重要手段。各种观测方法和仪器用于收集海洋数据，例如温度、盐度、密度、压力、海流、海浪和潮汐。温度观测1传感器传感器测量海水的温度。2数据采集传感器将温度数据发送到数据采集系统。3数据处理数据经过校准和质量控制。4数据分析分析温度数据，了解海洋热状况。温度是海洋物理环境的重要参数，通过观测温度可以了解海洋热力结构、热量输送和变化等信息。盐度观测取样使用专门的采水器收集海水样本，保证样本的代表性和完整性。实验室分析将海水样本带回实验室，利用精确的仪器测量其盐度，如电导率仪或滴定法。数据记录记录观测时间、地点、深度以及测得的盐度值，并进行必要的校准和处理。数据分析将观测数据与其他海洋参数进行比较，分析盐度的空间和时间变化，揭示海洋环境的演变趋势。密度观测1密度定义海水密度是指单位体积海水的质量。2密度影响因素温度、盐度、压力等因素影响海水密度。3密度测量方法采用密度计、声速仪等仪器进行测量。密度是重要的物理参数，与海水运动密切相关，是海洋学研究的重要内容。压力观测1水深压力水深压力是指海水深度引起的压力，它随着深度增加而线性增加。2测量方法使用压力传感器来测量水深压力，并将压力值转换为水深。3仪器选择压力传感器需要具备高精度、高稳定性和良好的抗干扰能力。海流观测1直接测量法利用漂流瓶、漂流浮标等工具，直接测量海流的速度和方向。2间接测量法通过测量海水温度、盐度、密度等参数，推算海流的速度和方向。3声学测量法利用声波探测海流的速度和方向，包括声学多普勒流速剖面仪(ADCP)等技术。海浪观测1波高测量海浪的高度2波长测量相邻波峰之间的距离3周期测量两个波峰通过某一点的时间间隔4波向测量海浪传播的方向海浪观测是海洋物理学的重要组成部分。了解海浪的特征可以帮助我们理解海洋能量的传递和海洋环境的变化。海浪观测通常使用波浪浮标、雷达、摄像机等仪器进行。潮汐观测1潮位观测潮位计测量海平面高度2潮汐流观测ADCP测量海水流动速度3潮汐模型预测潮汐变化规律潮汐是地球与月球之间万有引力相互作用产生的海水周期性涨落现象。潮位观测通过潮位计测量海平面高度，获得潮汐变化规律。潮汐流观测使用ADCP测量海水流动速度，分析潮汐流的强度和方向。潮汐模型结合潮汐观测数据和相关理论，模拟和预测潮汐变化规律。观测仪器海洋物理观测依赖于各种专门仪器，这些仪器可以测量不同的物理参数。这些仪器可以分为三大类：静力观测仪器、动力观测仪器和综合观测仪器。静力观测仪器温度计温度计主要用于测量水温。通常使用水银温度计或电子温度计。盐度计盐度计主要用于测量海水盐度。通常使用电导率盐度计或折射率盐度计。密度计密度计主要用于测量海水的密度。通常使用比重计或振动式密度计。压力计压力计主要用于测量海水压力。通常使用水压计或电子压力计。动力观测仪器ADCP声学多普勒流速剖面仪，测量水体运动速度，方向和水深。水下滑翔机自主式水下机器人，长时间收集海洋数据，如温度、盐度和流速。漂流浮标漂浮在海面，测量海流速度和方向，提供海洋表面运动的信息。声学测深仪利用声波测量水深，绘制海底地形图，辅助研究海洋地质结构。综合观测仪器多参数剖面仪可以同时测量温度、盐度、深度、浊度等多个参数，并记录成剖面数据。声学多普勒流速剖面仪通过声学多普勒效应测量水体流动速度和方向，可用于测量海流、潮汐等。多参数观测系统多参数传感器集成了多种传感器，例如温度、盐度、深度、海流、浊度等。数据采集与处理实时采集数据并进行初步处理，例如校正、过滤和格式化。数据传输与存储将数据传输到岸上，并进行存储、备份和管理。数据可视化通过图表、地图等方式进行数据可视化，方便分析和理解。观测数据分析物理海洋观测数据分析是理解海洋环境和动态变化的关键。数据分析方法包括质量控制、数据校正、数据插值和统计分析等。数据处理方法数据质量控制去除异常值和错误数据，确保数据准确性和可靠性。数据校正根据仪器特性和环境因素对数据进行校正，提高数据精度。数据插值利用插值方法对缺失数据进行补充，保证数据的完整性和连续性。数据融合整合来自不同传感器和平台的数据，形成更完整的海洋环境信息。数据展示方式图表展示利用图表将数据可视化，例如折线图、散点图、柱状图等，能够清晰地展示数据变化趋势。地图展示利用地图展示海洋数据，例如海流、温度、盐度等，能够直观地展现数据空间分布。三维可视化将海洋数据进行三维可视化，例如构建海洋模型，能够更加立体地展现数据特点。数据可视化数据可视化是将海洋观测数据转换为图表、地图等直观形式，帮助人们更清晰地理解海洋变化规律。可视化方法可以包括时间序列图、空间分布图、三维模型等，展示海洋温度、盐度、海流等要素变化。观测实践案例海洋观测实践案例丰富多样，从浅海到深海，从近岸到远洋，涵盖各种尺度和类型的海洋现象。这些案例展示了物理海洋观测在海洋科学研究、海洋资源开发、海洋环境监测等方面的应用，为我们深入了解海洋、保护海洋提供了宝贵的经验。总结