海洋学复习资料

海洋学:是研究海洋中的各种现象和过程的发生，发展，演化及他们与环境的相互作用。相互影响规律的一门综合性学科海洋形态的固有特征:广漠而有垠，深乂浅，连通乂阻隔科氏力:北半球向右，南半球向左地球结构:外圈生物圈大气圈水圈内圈地壳地幔地核大陆漂移说:2. 5亿年前，地球上存在一个泛大陆和泛古大洋，后漂移形成现在 的海陆分布。海底扩张说:大洋中脊裂谷带是地幔物质涌升的出口，涌出的地幔物质 冷却形成新的洋底，新洋底推动较老形成的洋底逐渐向两侧扩展推移。板块构造说岩石圈位于软流圈之上岩石圈被地震带分割形成板块全球地壳山 六大板块构成板块边缘为大洋中脊，转换断层,俯冲带，岛弧，和海沟等，是地震和火 山多发带。板块相遇形成岛弧和海沟或高大山脉洋:海洋的主体部分。地球上连续巨大的咸水体。水文特征:远离陆地，受陆地 影响小；面积大水深;有独立的环流和潮波系统;底质为软泥，红粘土。海:海洋的附属部分之一。位于大陆边缘，被陆地，岛弧分割的许多形态各异的 水体。水文特征:靠近陆地受陆地影响大，面积小，水浅，无独立的潮波系统，底质为 陆屑。海湾:洋或海延伸进大陆且深度逐渐减小的水域海峡:两端连接海洋的狭窄水 道边缘海:位于大陆和大洋的边缘，其一侧以大陆为界，另一侧以半岛，岛屿或岛 弧与大洋分隔，但水流交换通畅的海。陆间海，地中海:具有海洋的特质，位于两大陆之间，一般与大洋之间仅以较窄 的海峡相连。内陆海:深入大陆内部，仅有狭隘水道与边缘海或洋相连的海面如我国 的渤海。海底地形:大陆边缘（大陆架大陆坡岛弧海沟），洋中脊，洋盆热容:海水温度升高 lk 所吸收的热量单位 j/k比热容:单位质量海水的比热定压比热:在一定压力下测定的比热容。是温，盐，压的函数，随盐度的增大而 降低，虽压力的增大而减小。随温度变化比较复杂。定容比热:在一定体积下测定的比热容。其值略小于定压比热热膨胀:热膨胀系数（温度升高 lk单位海水的增量）是 T S P的函数压缩系数:单位体积海水，压力增加 lpa体积的负增量。是 T S P的函数，随 T S P的增大而减小位温:某一深度海水绝热上升到海面时温度称该深度海水的位温，比现场温度 低,微团此时相应的密度，称为位密比蒸发潜热:单位质量的海水变成同温度汽所吸收的热量饱和水气压:水变汽和汽变水的过程达到动态平衡时具有的水汽压热传导:相邻海水温度不同时,热量山高温向低温转移。分子热传导湍动热传 导沸点升高,冰点降低:冰点温度随盐度的增加而降低温度:描述物质分子热运动的量度。盐度:1KG海水中将澳碘以氯置换,碳酸盐分解为氧化物，有机物全部氧化。所 余固体物质的总克数。淡水结冰:表层开始结冰海水结冰：只有当对流混合层的温度同时达到冰点,海水才会结冰海水结冰的特点:主要是纯水的冻结,盐分大部分排出冰外，增大了冰下海水的 盐度加强了冰下海水的对流和进一步降低了冰点；同时冰层阻碍了其下海水热量的 散失，从而大大减缓了冰下海水继续冻结的速度,海冰表面比较粗糙。海冰的盐度:每一千克海冰中所含盐分的克数。海冰的热传导:海冰的热传导系数小于纯水冰的热传导系数也小于海水的热传 导系数Qt=Qs-Q bQ eQh海面有效回辐射 Qb:定义:海面向大气的长波辐射与大气向海洋的长波辐射之 差影响因素:海面水温空气湿度云量云状分布:表面水温和海洋上层的相对湿度的日变化和年度变化相对较小，则 Qb随 纬度及季节变化小蒸发潜热 Qe:影响因素:水汽温差大气中水汽垂直分布风速分布及变化：(A)南北:赤道蒸发量小，高纬度海区小副热带和信风带海区大(b)季节变化:冬季最强海洋中的水平衡影响因子:蒸发降水大陆径流地下水结冰与融冰水平衡对盐度的影响:世界大洋表层盐度分布取决于蒸发和降水量之差。低纬 度海区：降水大于蒸发,S低副热带海区:蒸发大于降水。S高副极地海区:多云带蒸 发少,S低大洋温度分布及变化水平分布:等温线成条带状从赤道向两极逐渐减小东 西边界等温线弯曲方向相反寒暖流交汇处等温线密集深层水平分布:径向梯度减小, 南北温差减小，水温趋向均匀垂直分布:表层高随深度增加而降低各纬度分布不同盐度分布及其变化水平分布表层:基本上具纬线分布的带状特征，径向分布呈 马安状寒暖流交汇区和径向流冲淡区等盐线密集盐度最高与最低值多出现在大洋边 缘的海盆中冬季盐度分布特征与夏季相似平均各大洋表层盐度，北大西洋最高，南大 西洋,南太平洋次之北太平洋最低密度分布及其变化水平分布:表层取决于温度和盐度沿径向从赤道向两极逐渐 增大深层:密度水平差异减小垂直分布:主要取决于温度(1)随深度的增加而不均匀 的增大(2)低纬与主温跃层对应，出现密度跃层沿各纬度分布(1)与主温跃层对应。 热带表层海水密度小，密度跃层强度大，副热带表层海水密度增大，密度跃层强度相 对减弱。(2)极峰向极一侧，不存在跃层。在浅海，随着温跃层的生消也会存在密度 跃层的生消过程。气象要素:温压湿风大气的垂直分布:根据铅直温度梯度的方向将大气分成对流层平流层中间层暖 层热成层散逸层气压带:热带低压区，副热带高压区副极地低压区极地高压区风带：东南东北信风西风极地东风季风:是大范围盛行风向随季节有显著变化的风系，主要是由于海陆温度对比 的季节性变化和地球上行星风系的季节性南北移动所致世界季风区：亚非和澳洲的热带和副热带地区为连成一片的世界上最大的季风全球三个季风区：印度季风区东亚季风区西非季风区季风的特点：(1)盛行风向随季节的变化有很大的差别其至相反(2)两种季节各 有不同的源地，因而气团性质有本质的不同(3)造成的天气现象也有本质的季节性差 异季风的形成:海陆热力差异行星风带的季节位移高原大地形的热力动力作用南 北半球的相互作用主要天气系统:低纬度系统:热带气旋副热带高压热带辐合带中高纬度系统:大 气锋面温带气旋中小尺度天气系统:龙卷风区域性天气系统:海陆风山谷风焚风热带气旋:是形成在热带或副热带洋面上，具有有组织对流和确定的强烈气旋 性地面环流的非锋面性天气尺度系统，一般具有暖中心结构，总是伴有狂风暴雨，给 受影响地区造成严重灾害。台风:是发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的气旋性蜗旋，是达到一定强 度的热带气旋。热带气旋活动的时空分布:8个源地:西北，西南，东北，东南太平洋 南北大西洋南北印度洋西北太平洋最多,均形成与暖热带水域,87%在赤道两侧 20纬 度内，2/3形成于北半球台风形成的必要条件:要有一个初始扰动暖性洋面 sst26. 5生成位置一般距赤道 5个纬距之内整个对流层风的切变要小锋的概念:锋是冷暖气团之间狭窄，倾斜过渡地带。当性质不同的两个气团在 移动过程中相遇是，他们之间就会出现一个交界面叫做锋面，锋面与地面相交而成的 线叫做锋线,一般把锋面和锋线统称为锋。也可理解为两种不同性质的气团的交 锋。海流:海水大规模相对稳定的流动（非周期）。相对稳定大规模三维流动 m/s 矢 量影响和产生海流的力:引起海水运动的力:重力，压强梯度力，风应力，引潮力海水运动后派生的力科氏力摩擦力地转流:压强梯度力的水平分力与科氏力达到平衡时的稳定流动。地转流特点:地转流流速大小与等压面与等势面的夹角的正切成正比，与科氏 参量成反比沿两面的交线流动,北半球流向偏在压强梯度力水平分力右方 90度在北 半球面向流去的方向右面等压面高，左面低。内压场引起的等压面倾斜主要体现在 海洋的上层，随深度增加而减小。外压场引起的等压面倾斜则直达海底风海流:湍切应力和科氏力达到平衡时的稳定流动特点:表层流速最大,流向偏 于风向右方 45度随着深度的增加,流速逐渐减小，流向右偏。至摩擦深度 D,流速是 表面流的4. 3%,流向与表面流相反，可忽略。连接各层在平面上投影的矢量端点，构 成艾克曼螺旋线。惯性流:科氏力和加速度达到平衡的稳定流动,等角速度流动流速大小不变大洋环流及水团结构大洋环流的成因一风生大洋环流西向强化理论,科氏参量随纬度变化 stommel 理论194&风应力，铅直湍切应力及科氏力等的平衡关系,将大洋视为等深矩形，风应力随纬度变化。二热盐环流有温盐变化引起的环流。相对而言在大洋中下层占主 导地位。海洋表层环流的地理分布:1 副热带海区反气旋式环流太平洋大西洋的南半球 和北半球都存在印度洋南半球与太平洋和大西洋相似,北半球冬夏环流形式受季风 影响不同，冬季是反气旋式环流夏季则消失 2气旋式环流:太平洋和大西洋的亚北 极海区受极地弱东风的影响大洋表层环流各流系的特征一赤道流系:南北赤道流:对应信风带亦称信风流。南北不对称，夏季，被赤道 流在北纬 10度到 2025度之间，南赤道流在北纬 3度到南纬 10度之间。冬季稍偏 南。赤道流自东向西逐渐加强。赤道流是高温，高盐，高水色和透明度大为特征的流 系赤道逆流:对应赤道无风带，平均位置在北纬 310度之间。相对赤道流具有高温 低盐特征。水色和透明度也相对降低。赤道潜流:南赤道流下方温跃层内，与赤道流 相反自西向东的流，呈带状分布，卑约 200m宽 300km,最大流速达 1.5m/s。流轴场 与温跃层一致，向东变浅。二西边界流大洋西侧从低纬向高纬的强流是反气旋环流的一部分，赤道流的延 续。与近岸水相比，具有高温高盐高水色和透明度大的特征。北强南弱。三东边界流:寒流，流幅宽,流速小，影响深度浅，水色低透明度小。上升流是东 边界流海区的一个重要水文特征。 原因:信风常年沿岸吹， 风速分布不均匀,近岸小 海面大，海水做离岸运动。与西边界流区具有气候温暖，雨量充沛的的特点形成明显 差异。水团:源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理化学生物特征和大体一致的 变化趋势，与周围海水存在明显差异的宏大水体。内同性外异性大洋水团： 1表层水:富溶解氧 2次表层水:高盐 3中层水低盐高盐中层水:地 中海红海 4 深层水:贫氧 5底层水:高密波浪要素:波峰波谷，波长周期波速波高波陡振幅波峰线波向线波浪类型:按成因：风浪涌浪地震波海啸相对水深:深水波浅水波波形传播:前 进波驻波发生位置:表面波内波边缘波动力机制:开尔文波罗斯贝波小振幅重力波波形传播与水质点的运动:浅水波速:c*cph水质点运动速度随 深度指数衰减，运动轨迹为圆势能二动能二 1/2 总能量波动叠加:驻波:两列振幅波长周期相同的，传播方向相同的正弦波叠加。波腹: 波面具有最大的升降;波节:无升降;波形不传播故称驻波。波群:两列波长周期振幅 相近，传播方向相同的正弦波叠加。群速:振幅变化的速度有限振幅波:有较大的振幅与实际海浪的形状更接近。 Stokes 波,摆线波， 孤 立波等。波面:与横轴不对称，水质点振动中心高于平均水面。波速:与波长有关，还与波高有关。当波陡愈大时，波速也越大。水质点运动轨迹:接近为圆，但在一个周期内不封闭。有净位移,此水平位移称“波流”。能量:动能势能波浪破碎:波陡达到一定限度波峰就会破碎风浪：当地风产生,且一直处在风作用下的海面波动状态波面状态:波面不规则, 波峰陡，波谷光滑，波风线短，浪大时有口浪涌浪:海面上山其他海面传来或当地风力减小平息或改变风向后海面上遗留下 的波动波面状态:波面光滑，波峰线长，传播距离长风浪成长状态:定常态:某点的风浪尺度达到理论上的最大值;过渡态:某点风 浪未达理论上的最大值，随时间的推移还可继续增长。充分成长:波浪在成长过程达 到一定尺度后，摄取和消耗能量达到平衡时，波浪不再增长。辨别风浪的状态:最小风时:对应风区内某点，风浪达到定常状态所需要的时 间。最小风区：实际风时一定,对应某一风区内的波浪达到定常态，此风区长度成为 最小风区。浅海和近岸海浪:假设周期保守，当水深逐渐变浅时，波长和波速都逐渐变小。波浪为何会破碎： 当波峰附近的水微团移动速度比波速快时当波面上的水微团 在垂直方向的加速度大于某个限度时，水微团便会脱离波面发生破碎。破碎在深海 和浅海都会发生。破碎发生的情况:风大;波浪传到浅水波长变短波陡变大;海底摩 擦;波峰波谷处相速不同，波面变形;浅滩沙丘暗礁。破碎类型:溢波，卷波崩波或溃波海洋内波:发生在海洋密度层结构稳定的海洋内部的波动开尔文波:考虑科氏力作用的长周期重力波，是右界波罗斯贝波:是一种远小于惯性频率 f 的低频波，恢复力是科氏力随纬度的变化 率潮汐:物体在天体引潮力的作用力下所产生的周期性运动，铅直方向涨落称潮 汐，水平方向的流动称潮流潮汐的基本要素:高潮低潮平潮与停潮高潮时与低潮时涨潮时与落潮时潮差正规半日潮:一个太阴日内有两次高潮两次低潮，潮差相等全日潮:一个太阴日内有一次高潮一次低潮混合潮：一个朔望月内既有半日潮乂有全日潮包括不正规日潮：一个朔望月内 的大多数日子是全日潮,少半是半日潮。不正规半日潮:一个朔望月内的大部分日子 是日潮，少数日子是半日潮引潮力:地球绕地月公共质心公转所产生的公转惯性离心力与月球引力的合力 称为月球引潮力大小与天体质量成正比与天体与地球的距离的立方成反比。潮汐静力理论:假定：1地球为一个圆球，其表面完全被等深的海水所覆盖，不 考虑陆地的存在 2海水没有粘性，也没有惯性，海面能随时与等势面重叠 3 海水不受 地转偏向力和摩擦力的作用。在这些假定下，海面在月球引潮力的作用下离开原来 的平衡位置作相应的上升或下降，直到在重力和引潮力的作用下达到新的平衡位置， 因此海面产生形变，也就是说，考虑引潮力后的海面变成了椭球形，称之为潮汐椭球，并且它的长轴恒指向月 球。山于地球的自转,地球变面相对于椭球形的海面运动，这就造成了地球表面的固 定点发生周期性的涨落而形成潮汐，这就是平衡朝理论的基本思想。潮汐的动力学理论：1潮汐动力理论是从动力学观点出发来研究海水在引潮力 作用下产生潮汐的过程,此理论认为:对于海水运动来说只有水平引潮力才是重要的, 而引潮力的铅直分量和重力相比非常小，因此铅直引潮力所产生的作用只是是重力 加速度产生极微小的变化，故不重要。2 潮汐动力理论还认为:海洋潮汐实际上指的 是海水在月球和太阳水平引潮力作用下的一种潮波运动，即水平方向的周期运动和 海面起伏的传播。海洋潮波在传播过程中除了受到引潮力作用外，还受到海陆分布 海底地形，地转偏向力及摩擦力等因素的影响。潮流：同潮汐现象同时发生的海水水平方向的周期性运动前进潮波系统:一组与潮波传向垂直的直线,各地高潮的发生时刻取决于潮波 的波速和波向驻立潮波系统:一条与潮波传向相同的直线，各地同时达到高潮旋转潮波系统:绕无潮点反时针偏转风暴潮： 山于强烈的大气扰动如强风和气压骤变所招致的海面异常升高现象先 兆波主振阶段余震阶段海水混合:混合是海水的一种普遍运动形式，混合过程就是海水各种特征逐渐 趋向均匀的过程混合形式:分子混合涡动混合对流混合分子混合:分子的热运动与相邻海水进行交换，只与海水性质有关涡动混合:海水微团随机运动与相邻海水进行交换，与海水的运动状态有关对流混合:热盐作引起，主要是铅直方向水体交换海水混合具有区域性:界面混合和内部混合双扩散对流效应：山于分子热传导系数大于盐扩散系数引起的自山对流，促进 海洋内部混合。通常两种形式:冷而淡的海水置于暖而咸的海水之上,暖而咸海水置 于冷而淡的海水之上盐指:暖而咸海水置于冷而淡的海水之上，上层密度仍稍小于或 等于下层的密度。上下两层海水通过界面产生对流，分别向另一层海水扩散。这种 从界面上向下伸展儿厘米长的指状水柱，称为盐指。冷而淡的海水置于暖而咸的海水之上:温度出现不稳定状态，上下层海水是静 力稳定状态，由于分子扩散的结果，上层水增温增盐,下层降温降盐，III 于热传导系数 是盐扩散系数的 100倍,所以上层海水山于增温而密度减小，导致海水从界面处上升, 下层降温降盐而密度增大，导致海水从界面处下降。对流从界面开始分别向上和向 下扩展暖而咸海水置于冷而淡的海水之上:形式同上，上下层海水通过界面产生对流， 海洋中观测到盐指。双扩散对流效应大大促进了海洋内部的混合。气候系统：由五个主要分量构成的综合系统，这五个相互联系乂相互作用的分 量是:大气圈水圈冰雪圈岩石圈生物圈既包括大气和海洋等子系统内部的各种过程, 乂反映了各个子系统间的相互作用。海洋在气候系统中的地位： 1全球海洋吸收的Qs占进入大气顶的总Qs的70%左右。因此海洋，尤其是热带海洋，是大气运动的重要能源。2海洋有着极大的热容 量。相对大气运动，海洋比较稳定，运动和变化比较缓慢。3海洋是地球大气系统总 C02最大的汇。ES0:是厄尔尼诺和南方涛动的合称。厄尔尼诺是圣诞前后，沿厄瓜多尔和秘 鲁沿岸，出现的一弱洋流，代替了通常对应的冷水。近年指一种更大尺度的海洋异常 现象,整个赤道东太平洋表现振幅达儿摄氏度的增暖以及与此相联的海洋大气环流 异常南方涛动是指热带东太平洋地区与热带印度洋地区气压场反向变化的跷跷板现 象反射折射定律:声线总是向声速小的方向弯曲典型水位条件下的声传播:波导型反波导型分裂型水下声道