海洋科学导论复习提纲
第一章绪论
海洋科学研究内容:全球海洋总面积约3.6亿平方公里，平均深度约3800米，最大深度11034米。全球海洋的容积约为13.7亿立方公里，占地球总水量的97%以上。
地球科学：以地球为研究对象的科学体系
地球科学包括地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学、固体地球物理学。其相关学科有环境科学和测绘科学。
地理学：研究地球表面自然现象、人文现象以及他们之间的相互关系和区域分异的学科
地质学：关于地球的物质组成、内部结构、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史的知识体系
大气科学：研究大气的各种现象及人类活动对他的影响，这些现象的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门综合性学科
水文科学：关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系。
海洋科学：研究地球上海洋的自然现象、性质以及其变化规律，以及和开发与利用海洋有关的知识体系。
海洋科学分为：物理海洋学、海洋化学、海洋生物、海洋地质等四大学科。
物理海洋学：以物理学的理论、技术和方法研究发生于海洋中的各种物理现象及其变化规律的学科。
海洋化学：研究海洋各部分的化学组成、物质分布，化学性质和化学过程的学科。
海洋生物学：研究海洋中一切生命现象和过程及其规律的学科
海洋地质学：研究海洋的形成和演变，海底地壳构造和形态特征，海底沉积物的形成过程和有关海洋的起源及演化以及海洋地热、地磁场和重力场等。
海洋科学的研究对象是地球表面的海洋，以及溶解或悬浮于海水中的物质，生存于海洋中的生物、海洋底边界、侧边界和上边界。
海洋科学特点：1、特殊性与复杂性；2、作为一个物理系统，海洋中的三态变化无时不刻不在进行，是其他星球上未发现的。3、海洋作为一个自然系统，具有多层耦合的特点。
研究特点：1、明显依赖于直接观测；2、信息论控制论系统论等方法在研究中越来越显示其作用；3、学科分支细化与相互交叉渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日益明显。
海洋学研究意义:1海洋与人类生存环境关系密切；2.海洋蕴藏着丰富的资源（矿产、化学、生物、动力）3.军事、航运、港工、油气开发；
海洋学研究发展史
1、早期研究（麦哲伦，库克，郑和、王充、哥伦布、列文虎克、牛顿、贝努力、拉瓦锡、
拉普拉斯）2.海洋科学研究开始（达尔文、1872～1876年，英国“挑战者”号考察被认为是现代海洋学研究的真正开始。1925～1927年，德国“流星”号在南大西洋的科学考察，第一次采用电子回声测深法）3.全面认识和近期高速发展：（1957年，海洋研究科学委员会(SCOR)和1960年政府间海洋学委员会(IOC)的成立，促进了海洋科学的迅速发展。）4.国际研究计划及研究前景和规划
第二章地球系统与海底科学
地球的形状:赤道面向外膨胀、沿地轴向内收缩；不规则椭球体。梨形
地球圈层结构
1、地球外部圈层
（1）按自然地理学观点，地球外部分为五大圈层，从外到内：
a、大气圈
b、水圈——97%集中于海洋 2%以固态水存在
c、生物圈——渗透在另三大圈层内部
d、岩石圈——属于地球内部圈层部分
e、人类圈（智能圈）
（2）按环境学观点第五圈层为土壤层
（3）按大气科学的观点，第五层为冰雪圈，冰雪圈可包含在广义水圈中
2、地球内部圈层
地球内部因地震波传播方向与速度不同由外而内分为同心圈层结构：地壳、地幔、地核；
地壳与地幔的分界面为莫霍面（M面）；地核与地幔的分界面为古登堡面（G面）；地幔又可分为上地幔与下地幔；地核又可分为液质外核与固质内核。
地壳与上地幔：大陆性地壳平均厚度33km，上层为“硅铝层”，下层为“硅镁层”；海洋性地壳平均厚度为6km，上层为沉积层，中层是以玄武岩为主、上部夹有固结沉积岩的混合层，下层为大洋层。
其中，地壳与地幔顶部的刚性岩石叫做岩石圈；
存在于上地幔60-250km深处，地震波传经此处时，横波波速发生明显衰减。可能是此处物质发生部分熔融，引起塑性形变和缓慢流动，此圈层称为软流层。
内圈层从外到内：地壳、莫霍面（M）、地幔（上地幔、下地幔）、古登堡面（G）、地核（液质外核、固质内核）
海洋的划分地表海陆分布：
１、对庶分布:南极(为陆，北极为水；南半球海水连一体，北半球陆地连成一体；南半球水多，北半球陆多；三大洋似伸向大陆的三个大湾，成鼎状分布。
２、海陆分布不均衡:北半球，陆地占其总面积的67.5%，南半球占32.5%；北半球陆地和海洋比例为60.7%和39.3%，南半球海陆比例为80.9%和19.1%。
海洋的划分
1、洋：辽阔连续巨大的咸水体；全球共4个，远离大陆；占海洋总面积的90.3%；水深>2000m，平均3000m；底质为红粘土和软泥；有独立的潮汐与洋流系统；温、盐要素不受大陆影响；平均盐度35，年变化小。
2、海：陆地边缘的咸水小水体；全球共54个，靠近陆地；占海洋总面积的9.7%；水深<2000m；底质：陆沉积；无独立潮汐和洋流系统，潮波是大洋传入；温、盐要素受大陆影响很大。
3、海湾——外宽内窄，洋或海伸进大陆的一部分。海湾中常出现最大潮差，如杭州湾大潮，最大潮差可达8.9m。
4、海峡——两块陆地之间形成的两端连接海洋的狭窄水道。
5、历史上错位的称呼：波斯湾、墨西哥湾——海；阿拉伯海——海湾。
海的分类
1、陆间海：大陆之间的，面积深度较大。例如—地中海、加勒比海。
2、内海：伸入大陆内部的海，面积较小，其水文特征受周围大陆的强烈影响。世家海和波罗的海。
3、边缘海：位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔。如东海、日本海。
南大洋：三大洋在南极洲附近连成一片的水域称为南大洋，又名南极水域。
海洋学意义：它有自成体系的环流系统和独特的水团结构，既是世界大洋地层水团的主要形成区，又对大洋环流起着重要作用。
2.3 海底的地貌形态
海岸带：水位升高便被淹没、水位降低便露出的狭长地带即是海岸带。海岸带是陆地与海洋相互作用、相互交界的一个地带（潮上带，潮间带，潮下带）。
海岸线：陆地与海面的交线。近期大潮平均高潮面与陆岸的交线。
海岸动力学：下界浅海波浪对海底开始起作用的地方，上界最高潮位激浪还能作用到的上限。
潮间带：高潮时的海岸线与低潮时的海岸线之间的带状区域。
一、稳定型大陆边缘：由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成。
大陆架：大陆周围被海水淹没的浅水地带，是大陆向海洋底的自然延伸。其范围是从低潮线起以极其平缓的坡度延伸到坡度突然变大的地方为止。
大陆坡：大陆坡是一个分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡，其上限是大陆架外缘（陆架坡折），下限水深变化较大。
大陆隆：大陆隆是自大陆坡坡麓缓缓倾向洋底的扇形地，位于水深（2000～5000m ）处。
大洋盆地：又称大洋床，是海洋的重要部分，地形广阔而平坦，占海洋面积的72％以上。
二、活动型大陆边缘：是全球最强烈的构造活动带，最大特征是具有强烈而频繁的地震和火山。
（1）岛弧亚型大陆边缘
岛弧亚型大陆边缘主要分布在西太平洋，其组成单元除大陆架和大陆坡外一般缺失大陆隆，以发育海沟－岛弧－边缘海盆地为最大特点。这类大陆边缘的岛屿在平面分布上多呈弧形凸向洋侧，故称岛弧，大都与海沟相伴存在。
（2）安第斯亚型大陆边缘
安第斯亚型大陆边缘分布在太平洋东侧的中美－南美洲陆缘，高大陡峭的安第斯山脉直落深邃的秘鲁－智利海沟，大陆架和大陆坡都较狭窄，大陆隆被深海沟所取代，形成全球高差（15km 以上）最悬殊的地带。
2.3.3 大洋底:位于大陆边缘之间的大洋底是大洋的主体，由大洋中脊和大洋盆地两大单元构成。
大洋中脊：又称中央海岭，是指贯穿世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脉系列。
大洋盆地：是指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底，约占世界海洋面积的1/2。
（2）海底高原：海底高原又叫海台，是大洋盆地中近似等轴状的隆起区，其边坡较缓、相对高差不大，顶面宽广且呈波状起伏。
（3）海山：大于1 000m者称为海山
（4）深海平原：大洋盆地底部相对平坦的区域是深海平原
2.4 海底构造与大地构造学说
大陆漂移：他认为，地球上所有大陆在中生代以前曾结合成统一的联合古陆（或称泛大陆），其周围是围绕泛大陆的全球统一海洋——泛大洋。中生代以后，联合古陆解体、分裂，其碎块——即现代的各大陆块逐渐漂移到今日所处的位置。由于各大陆分离、漂移，逐渐形成了大西洋和印度洋，泛大洋（古太平洋）收缩而成为现今的太平洋。
海底扩张：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，新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移，这就是海底扩张。海底扩展移动的速度大约为每年几厘米。
板块构造
二、边缘海盆地的形成与构造演化
边缘海盆地是指沟－弧体系陆侧具有洋壳结构的深水盆地，因其位于岛弧后方，又称弧后盆地，
?（1）残留型
?（2）大西洋型
?（3）陆缘张裂型
?（4）岛弧张裂型
2.5 海洋沉积
2.5.1 滨海沉积
一、海滩沉积作用
波浪控制，沉积特点：海滩沉积物的粒度变化较大，可从粉砂到巨砾，而以砂、砾为主。沉积结构的横向和纵向变化与波能强弱有关。在横向上粗颗粒多分布于破波带，由此向岸、向海均变细。在纵向上颗粒沿海岸线递变，波能强处颗粒粗，如岬角处往往发育砾石滩；波能弱处颗粒细，如岬
角间的海湾则发育沙滩。（典型的海滩剖面分为后滨（平均高潮线至特大高潮线）、前滨（平均高、低潮线之间）、内滨（平均低潮线至破波带）和滨面（破波带与内陆架之间）四带
二、潮坪沉积
潮汐动力控制，沉积特点：平行等深线的带状形式被反复搬运、沉积。（1）高潮坪是以悬浮载荷为主的搬运沉积带，主要是由粉砂和粘土等细粒物质组成的泥质沉积；（2）中潮坪则是床沙及悬浮载荷共存的过渡搬运沉积带，主要是砂质和泥质混合过渡沉积物。（3）低潮坪是以床沙载荷为主的搬运沉积带，堆积成具有多种交错层理的潮坪砂体；
三、沙坝—泻湖沉积体系
定义：泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列沙坝和沙岛。被沙坝从毗邻海域隔离出来，仍与海洋沟通或有沟通的浅水域称为泻湖
控制因素：泻湖一般为低能环境，波浪、潮流的作用都不强，仅潮流通道口附近的潮流较强。
沉积特点：泻湖沉积的组成有碎屑物质和化学沉淀物，以碎屑为主，主要来自障壁、外滨，部分来自陆地。热带海岸泻湖可能全由碳酸盐质的生物碎屑组成，高盐泻湖中可形成石膏、岩盐等化学沉淀物。
四、河口湾沉积
定义：河口湾是与开阔海洋自由沟通的半封闭沿岸水体，与河流相接并被径流所淡化，上限为潮流界或沉积物进行双向搬运的上界。
河流作用区：搬运、扩散碎屑物质的主要营力为径流，潮流作用很弱。其沉积物以边滩相为主，由交错层状砂和粘土透镜体组成；另外还有河道沉积（砂、粘土互层并含砾石）以及沼泽沉积（富含有机质的粘土及粉砂）。
河口环流作用区：径流量与潮流量之比为0.05～1.0，细粒物质的扩散依赖于河口环流。该作用区的沉积相以潮道相为主，由纹层状粉砂、粘土组成，夹砂质透镜体，向海方向生物扰动程度增大；另外还有由砂组成、偶含泥砾、具波痕构造的沙滩相，由纹层状泥和砂组成、具生物扰动构造的潮坪相以及由富含植物碎屑的粘土组成的沼泽相。
海洋作用区：其营力有河口环流、潮汐、波浪和沿岸流，入口处的潮汐和波浪作用最强，而携带悬移质的河口湾则由较深的潮道中注入外海。潮道中的沉积物为粗砂，浅滩沉积物为中细砂，两者都具有小型交错层。
五、三角洲沉积作用
定义：三角洲是河流携带的泥砂等物质在滨海（湖）地带形成的堆积体，由陆上和水下两部分构成，河口水流：决定三角洲发育和沉积物分布的主导因素是河口水流。近河口区的沉积物是砂、粉砂和粘土的混合物，以砂为主；远离河口的地带主要是粘土落淤，砂和粉砂含量甚少。
影响三角洲发育和沉积物分布的自然因素还有径流量和输砂量、潮汐和潮流、波浪等。
2.5.2 大陆架沉积
（1）残留沉积：残留沉积以砂为主，大都分布在外陆架，现代沉积速率低的内陆架上也有分布。（2）现代沉积：现代沉积物大都分布于内陆架，向海变薄，外陆架很少分布。
（3）准残留沉积（变余沉积）：
2.5.3 大陆坡－陆隆沉积：连续过程包括水柱中的沉降作用、浑水羽状流和底层流作用。不连续过程则包括浊流、碎屑流、滑动等方式。
2.5.4 大洋沉积：（1）远洋粘土，主要分布在太平洋，它覆盖了洋底总面积的49.1%。大西洋和印度洋分布局限。（2）钙质生物沉积，主要集中在南北纬60°之间。（3）硅质生物沉积，太平洋赤道带、环北极的不连续带和环南极的连续带
一：滨海砂矿，可分为三大类：非金属砂矿，重金属砂矿，宝石及稀有金属砂矿（钛矿）
二：石油和天然气（中海油）
三：磷钙石和海绿石，储量为千亿砘。
1：磷钙石，又称磷钙土，是一种富含磷的海洋自生磷酸盐矿物，这是制造磷肥，生产纯磷和磷酸的
重要原料。
分布：大陆边缘磷钙石（主要开采），大洋磷钙石。
形态：磷钙石结核（最为重要），磷钙石砂，磷钙石泥。
2：海绿石（硅酸盐，铁，钾，铝等），分布于30米到3000米，分布在大陆边缘和大洋，制造磷肥，主产纯磷和磷酸的重要原料
四：锰结核和富钴结核：
1锰结核（铁锰的氧化物和氢氧化物组成，一些微量元素），储量为15~30×1011t ，存在于深海3000米左右，难开采，主要分布于太平洋，其次印度洋和大西洋（量少）。
2：富钴结壳（锰，钴等沉积物），化合物钴是战略物资，备受世界各国的重视。分布于水深不足2000米的半深水区，形态：壳状沉积物，不规则，含钴（Co）2%。
五：海底热液硫化物，130多处海底热液活动区。分为两种类型：层状重金属泥和块状多金属硫化物，前者以红海最典型，称为“红海区”，后者主要产生于洋中脊的裂谷带，称“洋中脊型”。
六：天然气水合物，“海冰”
冰晶状固体化合物，成份为甲烷（96.5%）水（3.5%）；条件为低温高压。若充分分解，1m3的天然气水合物可释放150m3的甲烷气，是世界天然气探明储量的10多多倍。
第三章海水的物理特性和世界大洋的层化结构
3.1 海水的主要热学和力学性质
水的反常密度变化：水分子的缔合的原因。水分子缔合成分子晶体，其晶格排列松散，体积增大，故密度减小。t < 4 ℃时有利于分子的缔合。0 ℃水结冰时，水分子全部缔合成一个巨大的分子晶体，体积增大，密度减小，所以冰总是浮在水面上。0 ℃—4 ℃升温过程中，较大的缔合分子离解为较小的缔合分子，体积收缩，密度增大。
盐度：1千克海水中所含溶解物质的总克数
氯度：一千克海水中，将溴和碘以氯代替后所含氯的总克数称为氯度。
标准海水：用AgNo3的浓度，为此需要配制一种标准溶液，来校准硝酸银的浓度，为此配制一种准确知道其氯度值的“标准海水”，作为国际统一标准来校准硝酸银溶液的浓度。
盐度公式：1978年实用盐标S=∑aiK15 ∑ai=35.0 2≤S ≤42 公式建立采用稀释和浓缩得到35‰标准海水。
为电导标准。
现场CTD测出R、T、P
考虑温度影响时: S=∑aiRi/2 + ΔS
现场测得电导比R，经过处理得到海水盐度：R=Rp·RT·rT
Rp是压力对电导比影响，Rp = f(p，T，R)
rT为标准海水的温度系数，rT = f(T)
在求出Rp、rT和已知R的情况下可求得RT，（R，Rp，rT→RT→△S→S→SA）
3.1.3海水的主要热学性质与力学性质
热容：海水温度升高1k(1℃)时吸收的热量。
比热容：单位质量海水的热容
热膨胀系数:当海水温度高于最大密度温度时，若再吸收热量，除增加其内能使温度升高，还会发生体积膨胀，其相对变化率称为海水的热膨胀系数。
压缩性:单位体积的海水，当压力增加1Pa时，其体积的负增量称为压缩系数。
海水的压缩性导致其微团在铅直位移时，深度变化→压力变化→V变化。绝热下沉时，P增大→V 缩小，外力对海水微团作功→内能增加→T升高；反之，绝热上升时，V膨胀→消耗内能→T降低。上述过程中海水微团内的温度变化称为绝热变化，海水绝热变化随压力的变化率称为绝热温度梯度，以G表示
位温：某深度(压力为P)的海水微团，绝热上升到海面(压力为大气压P0)时所具有的温度称为该深度海水的位温，记为Q。海水微团此时的相应密度称为位密，记为rQ
比蒸发潜能热：使单位质量海水化为同湿度的蒸汽所需的热量。
L=（2502.9-2.720t）×103J/kg (3-9) 适用于（0~30℃）
饱和蒸汽压：指水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到动态平衡时，水面上水汽所具有的压力。蒸发现象的实质是水分子由水面逃逸而出的过程。
热传导：相邻海水温度不同时，由于海水分子或海水块状的交换，会使热量由高温处向低温处转移。热流率：单位时间内通过某一截面的热量。方式：分子/涡动（湍流）
基本方式：流（黑潮）——>北赤道（高温水），风引起涡动
由分子的随机运动引起的热传导，称为分子热传导。主要与海水的性质有关。由海水块体的随机运动所引起，则称为涡动热传导或湍流热传导。主要和海水的运动状况有关。
6)沸点升高、冰点降低：海水的沸点和冰点与盐度有关，即随着盐度的增大，沸点升高而冰点下降。冰点温度随盐度ｓ的增加而降低。
相邻两层海水作相对运动时，由于水分子的不规则运动或海水块体的随机运动(湍流)，在两层海水间便有动量传递，从而产生切应力。
摩擦(切)应力的大小与两海水间的速度梯度成比例。界面上单位面积的应力为t=m*?u/?n，式中n 为海水界面法线方向，u为流速，m称为动力(学)粘滞系数(粘度)，单位记Pa·s；m/r称为运动(学)粘滞系数，单位记m2·s-1。m随盐度增大略有增大，但随温度升高却迅速减小。
单纯由分子运动引起的m的量级很小。在讨论大尺度湍流状态下的海水运动时，其粘滞性可以忽略不计。但在描述海面、海底边界层的物理过程，以及研究很小尺度空间的动量转换时，分子粘滞应力起着重要作用。分子粘滞系数只取决于海水性质，而涡动粘滞系数则与海水运动状态有关若在海水与淡水之间放置一个半渗透膜，水分子可以透过，但盐分子不能透过，则淡水侧的水慢慢渗向海水侧，使之压力增大，直至达到平衡状态，此时膜两边的压力差称为渗透压。渗透压随海水盐度增高而增大；低盐时随温度变化不大，高盐时随温度升高而增幅较.
海水与淡水之间的渗透压，依理论计算可达水位差约250m 的压力。
在液体自由表面上，由于分子之间的吸引力所形成的合力，使自由表面趋向最小，这就是表面张力。
海水的表面张力随温度增高而减小，随盐度增大而增大。海水中杂质增多也会使表面张力减小。表面张力对水面毛细波的形成起着重要作用。
3.1.3 海水的密度与海水状态方程
海水密度ρ：单位体积海水的质量（g /cm3）
比容α：单位质量海水的体积（cm3 /g）
海水的密度和比容都是温、盐、压力的函数，用ρS，T，P和αS，T，P表示
现场密度：在现场温度和压力下的海水密度，称为“现场密度”，ρS.T.P 或бS.T.P
条件密度：大气压力下的海水密度称为“条件密度”бt （大气压力为0）
海水比容：VS.T.P= (αS.T. P –0.9)×1000
现场比容：在现场温度、盐度、压力下的海水比容，称为：“现场比容”。
条件比容：大气压力下时的海水比容，称为“条件比容” Vt。Vt = V S.T.0 Vt =(αS.T.0-0.9)×103 海水状态方程“一个大气压国际海水状态方程(EOS80)”：在一个标准大气压(海面为0)下，海水密度r(S,T,0)与实用盐度S和温度T(℃)的关系为r(S,T,0)=rw+AS+BS3/2+CS2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-1.6546×10-6T2
C=4.8314×10-4
纯水项rw=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。
海水状态方程的应用：可直接应用于计算海水密度，此外，还可计算海水热膨胀系数、压缩系数、声速、绝热梯度、位温、比容偏差以及比热容随压力的变化等。
海冰：由海水冻结而成的冰称为海冰。海冰的盐度：海冰的盐度是指海冰融化后所得海水的盐度。
二、海冰的形成
1、形成条件：海水温度降至冰点；相对冰点稍有过冷现象；有凝结核存在。
2、形成过程
原理：tρ max随盐度的增大而降低的速度比tf快．
当s＜24.695时，结冰情况与淡水相同；
当s〉24.695时，海水冰点高于最大密度温度，海面温度降低到冰点，但海水仍在增密过程，使海水呈对流混合状态而无法结冰。只有当对流混合层的温度同时到达冰点，海水才会在整个对流混合层同时结冰。
三、海冰的分类
1、按结冰过程的发展阶段：初生冰；尼罗冰；饼状冰；初期冰；一年冰；老年冰
2、按海水的运动状态
固定冰：与海岸、岛屿或海底冻结在一起的冰
流冰：自由浮在水面上，能随风、流漂移的冰
冰山：由大陆冰川或冰架断裂后滑入海洋且高出海面5m以上的巨大冰体
四、海冰的分布
北冰洋：3-4月，最大，约占北半球面积的5%；8-9月，最小，约占最大覆冰面的3/4；多年冰厚度3-4m
流冰：绕洋盆边缘运动，冰界线58°N；冰山：发源地——格陵兰；平均冰界线40°N
南极大陆：世界最大的天然冰库；终年被冰覆该
冰界线：南太平洋 50-55°S；印度洋 45-55°S；南大西洋 43-55°S
五、海冰的盐度
1、定义：海冰融化后海水的盐度，一般为3-7
2、“盐泡”和“气泡”：结冰时来不及流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶之间的空隙里形成“盐泡”；结冰时来不及逸出的气体被包围在冰晶之间的空隙里形成“气泡”。
3、影响盐度因素（卤汁）：冻结前海水的盐度；冻结前海水盐度越高海冰的盐度也越高；冻结的速度（冻结越快，卤汁越多，盐度越高）；下层冰层比上层慢，盐度随深度的加大而降低；冰龄（冰龄越大，盐度越小）
六、海冰的密度
?纯水冰0℃——————917kg/m3
?海冰密度低于纯水冰（含有气泡）
?新冰———————914- 915kg/m3
?冰龄越长，密度越小（卤汁渗出）
七、海冰的热性质和其他物理性质
1、比热容比纯水冰大；S↗，↗；T↘，↘
2、融解潜热比纯水冰大
3、热传导系数比纯水冰小；Z↗，↗；表层为纯水冰的1/3，1m以下和纯水冰近似
4、热膨胀系数（即密度随温盐的变化）
5、抗压强度纯水冰的3/4（有空隙）
6、对太阳辐射的反射率：远远大于海水
1、辐射定律：
斯蒂芬—波尔兹曼定律：任何温度高于绝对零度的物体都能以辐射的形式向外释放能量，它与绝对温度Tk的4次方成正比。
维恩定律：辐射能量的最大波长与辐射体表面的绝对温度成反比。
总辐射能=直达辐射+散射辐射
2、影响因素)：
A、太阳高度
B、大气透明度
C、天空中的云量、云状
3、总辐射能分布：
1）纬度(latitude)：A、随纬度升高而减小B、除赤道地区外，夏半年均高于冬半年且差值随纬度升高而增大。C、经向梯度夏半年小于冬半年。
2）进入海水中的辐射能：主要被表层海水吸收，随深度增加指数衰减。
海面有效回辐射
1、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。
2、影响因素：
A、海面水温
B、空气中的湿度
C、云量、云状
3、分布(distribution)：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。
水温的变化
（一）日变化：很小，变幅不超过0.3°C。
日较差：最高温与最低温之差。
1.影响因素：主要因子是太阳辐射、内波等。
2.表层：相比之下，晴天比多云大；无风比有风大；低纬比高纬大；夏季比冬季大；近岸比外海大。主要受云、风、潮流影响。
3.深层：表层水温的日变化，通过海水内部的热交换向深层传播。变幅随深度增加而减小，位相则落后。
（二）年变化：
表层受制太阳辐射年变化。最高温与最低温差为年较差，赤道和极地海域年变幅小于1°C，最大值出现副热带海域8-9°C，寒暖流交汇处可达14、15°C。北半球变幅大。近海大于大洋。
表层以下水温的年变化，主要靠混合和海流等因子施加影响。
（三）非规则变化：西班牙圣婴ELNino现象。
海洋温度的分布与变化
混合层下界特别是夏季，因表层增温，可形成很强跃层，称季节性跃层。冬季，因表层降温，对流过程发展，混合层向下扩展，导致季节性跃层消失。
极锋向极一侧不存在永久性跃层。冬季甚至在上层出现逆温现象，其深度可达100m，夏季表层增温后，由于混合作用，在逆温层的顶部形成一厚度不大的均匀层。因此，往往在其下界与逆温层的下界之间形成所谓“冷中间水”，它实际是冬季冷水继续存留的结果。当然，在个别海区它也可由平流造成
分布特点：①等温线基本沿纬度分布，几乎与纬度平行，这与太阳辐射的分布规律极为相似。
②温度自赤道向两极不规则地下降
③海流影响局部温度分布，经向流使等温线改为经向。
④在寒暖流交汇处或二个物质不同的水团交汇处，等温线密集。
⑤表面温度夏季普遍高于冬季，并且冬季经向温度梯度远比夏季大，这与太阳高度和日照有关。
⑥在沿海近岸受地形影响大，等温线与等深线平行，夏季近岸高，远岸低，冬季相反。海洋中最冷的水在南极地带的威德尔海，表面水最高温带大约位于北纬5°~10°。
温度的垂直分布：一般而言，温度自海面向海底随深度的增加呈不均匀递减
二、盐度的分布变化
1.大洋表面的盐度分布
①大洋表面盐度径向分布从赤道向两极呈马鞍形
②寒暖流交汇处，等盐线密集，水平梯度大，有的地方可达0.5‰／海里，主要是由于两种水系含盐量不同造成的。
③大洋边缘盐度小（降水量大）。
④大西洋表面盐度高于太平洋和印度洋（主要与水交换有关）。
2.大洋盐度的垂直分布
①赤道，表面低，向下增大，至100－200m层盐度达最大值,以后逐渐减小，至中层800—1500m 层盐度达最小值，以后又缓慢上升，至2000－3000m盐度均匀。
②亚热带，表层最大，且向下急剧减小，出现盐度最低值后又缓慢上升。
③亚寒带，表层最小，随深度增加而增加1500－2000m以下不变化。
④极地，表层小，300－500m以下均匀。
三．密度分布
●海水密度是温度、盐度和压力的函数。大洋上层特别是表层，取决于水温和盐度。
●赤道区温度最高，盐度也较低，故表层海水密度最小，密度超量g约23kg.m-3，
由此向两极方向，密度逐渐增大。
●副热带海域，虽然盐度最大，但因水温仍很高，故密度虽有增大，但未出现极大
值，密度超量g约26kg.m-3。
●随着纬度增高，盐度剧降，但因水温降低引起的增密效应比降盐减密效应更大，
故密度继续增大。最大密度出现在寒冷的极地海区，如格陵兰海的密度超量g>28kg.m-3，南极威德尔海>27.9kg.m-3。
●随着深度增加，密度的水平差异如温度和盐度一样，不断减小，至大洋底层则已
相当均匀。
3.4.2 一海洋水团
?定义：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，而与周围海水存在明显差异的宏大水体。
?温盐图解：1916年由B.海兰-汉森首创，具体方法系指以温度为纵坐标，以盐度
为横坐标，将测站上不同层次的实测温盐值对应地点在温盐坐标系中，然后自表至底有序的把各点连结起来的曲线（折线）图。
二、水团的分析方法：1、定性的综合分析方法；2、浓度混合分析方法；3、概率统计分析
方法；4、模糊数学分析方法
三、水型和水系:水型（指温盐度均匀，在温-盐图解上仅用一个单点表示的水体，性质完全
相同的水体集合）。水系：“符合一个给定条件的水团的集合”。
3.4.3 海洋混合及温度、盐度、密度的细微结构
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，这种海水运动称为海洋湍流。
湍流是相对于层流而言的，所谓层流是海洋中流速大小和方向相对恒定的层状海水运动。
层流中相邻水层之间仅通过水分子热运动进行动量和物质的交换，而湍流中主要通过海水微团不规则运动进行动量和物质的交换。
湍流可看作由平均运动与流体微团不规则脉动叠加而成。
湍流的基本特征：1)随机性；2)扩散性；3)能量耗散性。
混合：在动力和热盐等因素作用下，具有不同水文特征的海水不断地相互交换、混杂，从而使一定范围内海水水文要素的分布逐渐趋向均匀，这类海水运动称为海水混合。
影响混合的主要因素：风、及其产生的波浪和海流，热盐效应，潮汐，内波等。
两个或更多水团之间叠置相交时产生混合效应，它们的交界面即水团边界，或称混合区、交汇区、过渡带、锋面、跃层等。
混合形式有分子混合、湍流混合、对流混合。
●分子混合：由海水分子及其中溶质分子的不规则热运动产生的混合。其混合强度
取决于海水性质、及海水动量、热量和溶质浓度的分布，通常以分子粘性系数、分子热扩散系数及溶质分子扩散系数来表示。由于分子热扩散系数约为分子盐扩散系数的100倍，因此在稳定海洋中会出现所谓的双扩散现象。
●湍流混合：由海水湍流运动而产生的海水混合，又称涡动混合。
●对流混合：由海水对流运动而产生的海水混合。
海洋细微结构：包括细结构(铅直尺度1-100m)和微结构(铅直尺度小于1m)的海洋物理要素场结构。
60年代以来，随着各种海洋精密仪器的开发，观测发现到海水温、盐、密度等要素的时空分布并非传统概念的光滑连续结构，而是存在着许多时空尺度较小的复杂结构，呈异常切变的形状，具有大量的垂直尺度为几厘米至几十米的结构细节，这种现象在跃层、深层和上混合层大都有发现。
细微结构的寿命从几小时到几昼夜，并在重复多次观测时能很好地再现。
海洋细微结构的形成机制较复杂，如内波破碎作用说、双扩散对流说、侧向双扩散侵入说、边界混合作用说、海水混合增密说、斜压涡动说等。
双扩散(对流)：因水温和盐度的分子扩散系数不同(水温大2个数量级)而发生的热盐对流现象。分盐指(salt finger)和稳定过剩(over-stabilizing)2类。
盐指发生于上层高温高盐、下层低温低盐的海水界面处。当界面存在扰动时，由于水温的分子扩散系数大于盐度，所以进入上层后的低盐水迅速被加热从而变轻，而进入下层的高盐水由于快速失去热量而降温并因此变重。这样，进入上层的高温低盐水呈指状突入、进入下层的低温高盐水同样呈指状落进，从而形成对流。盐指形成后，在原来的温、盐、密度垂直结构（跃层）上产生了细微结构。
稳定过剩发生于上层低温低盐、下层高温高盐的海水界面处。与下层相连的上层底部低盐水快速加热升温而变轻，而与上层相连的下层顶部高盐水迅速降温变重，结果在界面上层的高温低盐水上升，界面下层的低温高盐水下降，形成对流。
第四章海水的组成和特性
主要成份：11种主要成份：Na+，K+，Ca2Mg2+,Sr2+Cl-,SO42-,Br-,HCO3-(CO32-),FH3BO3溶于海水的气体成份:如氧,氮及惰性气体等。营养元素：主要是与海洋植物生长有关的要素，通常是指N，P及Si等。微量元素：在海水中含量很低，但又不属于营养元素者。海水中的有机物质：如氨基酸、腐植质、叶绿素等。
气体的溶解度：当气体在大气和海水之间达到平衡时，海水中溶解气体的浓度决定于气体在水面上的分压、海水的温度和盐度。
气体交换速率:海面风速, 温度有关，气体的种类(如在相同的分压情况下，氧气的交换速率比氮气快一倍)。
影响海水中溶解氧的因素
温度和盐度生物海水混合热盐环流
DMS（二甲基硫）容易挥发，到大气中可以成为云凝核子，是一种“负温室气体”CH4在水中的铅直分布随深度增加而降低
海水中的营养盐是指海水中由N、P、Si等元素组成的某些盐类。
水平分布：取决于生物活动、大陆径流、水文状况、沉积作用和人类活动等因素。分布特点是河口、沿岸水域的含量高于大洋；开阔大洋中高纬度海域含量高于低纬度
垂直分布：三种营养盐在大洋中的垂直分布有相似特点。大洋真光层里，含量都很低；含量随深度增加而增大，并在一定深度达到最大值，之后几乎不再随深度而变。
季节变化：冬季含量较高，夏季则较低。
一节海水的化学组成
二、元素在海水中的逗留时间
元素以固定的速率向海洋输送，如果要把全部海水中该元素置换出来所需的平均时间。
T＝海水中某元素的总量/该元素每年进入海洋的量
?海水中元素的逗留时间大致在102~108年海水的更新时间在温跃层（平均100m）以上平均为几十年，而在深层为1000年左右
洋化学污染物
海洋污染定义：直接或间接由人类向大洋和河口排放的各种废物或废热，引起对人类生存环境和健康的危害，或者危及海洋生命的现象
?碳氢化合物
每年大约有（5~10）X106t石油流入大海理溢油:漂浮的拦网，化学分散剂或化学凝油剂。
海洋中的重金属如汞
合成有机化合物（含农药等）
营养物质
放射性核素
二节海水中的二氧化碳系统
海水的总碱度，是由于碳酸根离子、碳酸氢根负离子和硼酸根离子形成的碱度是指碳酸根和碳酸氢根浓度之和。它不是pH的度量，也不是海水碱性的度量
海水中CO2的含量约为2.2 mmol/kg，大洋水的pH值变化主要由CO2的增加或减少引起的控制海水吸收的CO2三个因素：海水的静容量大气--海洋间CO2交换速度；海水铅直混合速率；溶解氧溶于海水中的氧的量
影响海水中溶解氧的因素
温度和盐度一般随温度降低和盐度增大，溶解氧增大。秋、冬季升高，春、夏季降低；寒流较高、暖流较低
生物春、夏季浅海海水上层溶解氧可能达到过饱和；深层海洋中的氧化呼吸作用则不断消耗氧。
海水混合海水对流、湍流混合可以使表层海水溶解氧带至深层
热盐环流高纬度、极地海洋低温、高密度的富氧水随热盐环流使个大洋底层海水氧含量增加。
四节海水中的营养元素
?海水中的营养盐是指海水中由N、P、Si等元素组成的某些盐类。
?在大洋真光层，由于海洋浮游生物大量吸收营养盐，只是它们的含量都很低，有时甚至被消耗降低至分析零值。被生物摄取的N,P,Si等营养盐转化为生物颗粒有机物。生物新陈代谢过程的排泄物和死亡后的残体在向深层沉降的过程中，由于微生物的矿化用和氧化用，有一部分重新转化为DIN,DIP和溶解硅酸盐，释放回水中。营养盐随深度增加而增加，在某一深度达
到最大值，此后不再随深度变化
N 、P 、Si 等营养盐主要存在形式 等营养盐主要存在形式
氮：溶解氮、无机氮化物、有机氮化物等。其中能被海洋浮植物直接利用的是溶解无
机氮化物（DIN ），包括硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐磷：无机和有机磷。无机磷酸盐又有溶解
态（DIP ）和颗粒态（PIP ）两种。有机磷化合物也包括颗粒有机磷化合物（POP ）和溶
解有机磷化合物（DOP ）。硅：有溶解硅酸盐和悬浮二氧化硅两种形式。硅是海洋植物，特别是海洋硅藻类浮游植物生长必需的营养盐。
五节 海洋的化学资源
海水化学资源是指海水中所含有具有经济价值的化学物质。在海水化学资源的开发中，以
盐类的提取量最大， 世界年产量超过0.5亿吨；其中，中国的食盐产量居世界首位目前，人 们已能直接从海水中提取稀有元素、化合物和核能物质(如从海水中提镁、溴、钾、铀 和重水等) 。含量小，但在海水中的总量非常丰富。例如铀，1吨海水只含0. 00033克，而海洋中总铀量却有45亿吨。
第五章、海洋环流
海流是指海水大规模相对稳定的流动，是海水重要的普遍运动形式之一。
上升流是指海水从深层向上涌升，下降流是指海水自上层下沉的铅直向流动。
海洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相接的相对独立的环流系统或流旋。
海流形成的原因：
第一是海面上的风力驱动，形成风生海流。由于海水运动中粘滞性对动量的消耗，这种流动随深度的增大而减弱，直至小到可以忽略，其所涉及的深度通常只为几百米，相对于几千米深的大洋而言是一薄层。
第二种原因是海水的温盐变化。因为海水密度的分布与变化直接受温度、盐度的支配，而密度的分布又决定了海洋压力场的结构。实际海洋中的等压面往往是倾斜的，即等压面与等势面并不一致，这就在水平方向上产生了一种引起海水流动的力，从而导致了海流的形成。
与重力处处垂直的面称为等位势面，静止状态下的海平面就是一个等势面。相距dz (m)的两个等势面之间的位势差d Φ，定义为将单位质量海水从一个等势面逆重力方向移动至另一个等势面时重力所作的功，即d Φ=gdz ，单位为位势米(gpm)，1(gpm)=1/9.8g(m)。可见在数值上1位势米近似等于1几何米。通常以静止状态下的海平面为0位势面，海面以下的位势面与其位势差称为位势深度；海面以上的位势面与其位势差则称为位势高度。
? 压力相等的所构成的面称为等压面。海洋学中将海面视为海压为0的等压面（即
一个大气压1013.25hPa ）。
? 海水静力方程为：dp =-ρgdz
ρ是海水密度，p 为海水压强，垂直坐标轴z 向上为正。
? 静止海洋中，海水密度为常数或只是深度的函数时，等压面必然是水平的，即等
势面平行，此时的压力场称为正压场。当海水密度不是常数，尤其是水平方向上有着明显差异时，等压面相对于等势面将会倾斜，此时的压力场称为斜压场。
? 压强梯度力是单位质量海水所受压力的合力，其方向与压强梯度相反；其大小等
于压强梯度值除以海水密度，单位（N/kg3），即 其在直角坐标系中的三个分量为
)(13-??-=kg N p G ρ?
垂直压强梯度力（即压强梯度力的垂直分量Gz ）必然与重力平衡；水平压强梯度力（即压强梯度力的水平分量Gx 和Gy ）则使海水沿其方向产生水平运动，除非有其它改变海水运动方向的力。
科氏力fc （又称地转偏向力）是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方向且指向其右方，南半球正相反；
其大小等于物体运动速率V 与科氏参数f =2ωsin φ之积，即：fc = fV
科氏力在x 、y 及z 三个坐标轴上的分量依次为：
fcx = fv ， fcy = -fu ， fcz ≈ 0
摩擦力:相邻两层海水之间或海水与其边界之间，因海水相对运动而产生的切向作用力，称为摩擦力。
其大小正比于作用界面的法线方向上的流速梯度，比例系数称为粘滞系数，方向与流速方向相反。
摩擦力分为分子摩擦力和湍流摩擦力，相应的粘滞系数分别称为分子粘滞系数和湍流粘滞系数，通常后者比前者大数个量级，故在海洋学中通常忽略分子摩擦力。
? 遵循牛顿运动定律和质量守恒定律，即可利用运动方程和连续方程来进行表达。
? 运动方程 ? 连续方程 ? 边界条件，如海面的运动学边界条件为 w = d ζ/d t
地转流 ：水平压强梯度力的作用下，海水将在受力的方向上产生运动。与此同时科氏力便相应起作用，不断地改变海水流动的方向，直至水平压强梯度力与科氏力大小相等方向相反取得平衡时，海水的流动便达到稳定状态。若不考虑海水的湍应力和其它能够影响海水流动的因素，则这种水平压强梯度力与科氏力取得平衡时的定常流动，称为地转流。
? 对于倾斜流或坡度流，北半球观测者面朝流向而立，右侧水位高、左侧水位低；
? 对于密度流，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，
左侧海水密度大、温度低、盐度大。
? 南半球情形正相反。
风海流：海面在稳定风场长时间作用下，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动。
在北半球无限深广的海面上，假定：
1）稳定风场只沿 y 轴方向吹，且长时间作用；
2）水深无限，海水密度均匀分布，海面水平；
3）只考虑垂直湍流引起的水平摩擦力；
4）科氏力不随纬度变化。
风海流特征
? 海面流速V 0大小正比于海面风应力ty ，反比于垂直湍流摩擦系数Kz 和地理纬度
正弦f 的平方根；流向与 x 轴成45o，即偏于风矢量之右45o，南半球则为风向之左。
? 海面以下流速大小V = V 0exp(az )，随深度增加(z <0)按指数减小；流向与 x 轴的夹
角为45o+az ，并随深度增大而不断顺时针转向。当深度增加至 z = -p/a 时，V = V 0exp(-p)≈0.043 V 0，流向与 x 轴的夹角为 -135o，即恰与海面流向相反。
? z = - p/a 时的深度称为摩擦深度，用D 表示，即D = p/a = p/(rwsinf/Kz )1/2，其
大小与垂直湍流摩擦系数Kz 和地理纬度f 有关。海面至摩擦深度范围内不同深度流速矢量的端点的连线称为艾克曼螺旋。
? 对于浅海风海流，由于海底摩擦作用，各层流速大小相应减小，流向相对于风向
的偏角也减小。通常当水深 h ≥ D /2时，可当作无限深海风海流来处理。 ∑
=Fy dt dv ∑=Fx dt du ∑=Fz dt dw 0=??+??+??z w y v x u
风海流引起的水量输送
?无限深海风海流体积运输只发生在x 轴方向上，即垂直于风矢量并偏于其右方，南半球则偏于左方；浅海风海流体积运输在x 和y 轴方向上均存在，即其体积运输方向与风矢量偏角小于90°，且水深越浅，偏角越小。
上升流
上升流是指海水自深层向上涌升而形成的海流；下降流则是海水自上层下沉而形成的海流。
?它们均是风海流的副效应。
?风海流体积运输在近岸等海域使海水发生辐散或辐合，由于海水连续性，辐散处海水自深层向上涌升而形成上升流，辐合处海水自上层下沉而形成下降流。
在较为陡峭的近岸海区，水深又较大时，沿岸风的作用使近岸海流自表层至海底可能出现三层流动结构：
表层流——风海流和倾斜流的合成流；
中层流——为纯倾斜流；
底层流——受底摩擦影响的倾斜流。
第六章海洋中的波动现象
?波峰、波谷
?波高(H)、波长(l)、周期(T)
?波速(c)、波幅(a) 、波陡(H/l)
?波数(k)、圆频率(s)
?波峰线、波向线
波浪分类
?按成因：风浪、涌浪、近岸浪、潮波、风暴潮及海啸等；
?按周期：毛细波(<1s)、重力波(1~30s)、超重力波(数分钟~数小时)、潮波(12~24小时)和长周期波(数天)；
?按波形：前进波和驻波；
?按水深与波长之比：深水波(h≥l/2)、过渡波(l/20 ?按作用力性质：自由波（如涌浪、海啸）和强迫波（如风浪、潮波） ?按发生深度：表面波和内波； ?按振幅与波长之比：小振幅波(或线性波)和有限振幅波。 小振幅波 是指波动振幅相对于波长为无限小(H/l→0)，重力为其唯一外力的海面规则波动，具有正弦波形。 ?在右手直角坐标系中，二维小振幅重力波波面方程为z = a sin(kx-st)，式中z为t 时刻位于坐标x处的水面相对于平均静止水面的位移，a为振幅，kx-st为幅角，k和s分别为波数和圆频率，且k=2p/l，s=2p/T。 ?当水深为h时，可证明s2= kg tanh(kh)，上式称为频散关系。其中g为重力加速度。 波浪运动的水质点轨迹 ?波峰前部为水质点的辐聚区，波面未来上升，而波峰后部则为辐散区，未来波面下降，从而使波形不断向前传播，而水质点却只围绕自己的平衡位置作圆周运动。 ?水质点在波峰处具有正的最大水平速度，在波谷处具有负的最大水平速度，且其铅直速度分量w皆为零。 ?处在平均水面上的水质点，水平速度分量皆为零。铅直速度分量最大。而且波峰前部为正(向上)，波峰后部为负(向下)。 小振幅波水质点轨迹 ? 对于深水小振幅波动，平衡位置在(x 0, z 0)的水质点的轨迹为 (x -x 0)2+(z -z 0)2=a 2exp(kz 0)，式中a 为海面小振幅波动的振幅。即，深水小振幅波动时水质点轨迹为圆，其半径为r =a exp(kz 0)。 ? 在海面时z 0=0，则r =a ；海面以下z 0<0，则r =a exp(k |z 0|)，即r 随深度增加而指 数衰减；当z 0=-l /2时，则r =a exp(-p )≈0.043a ，即该深度处水质点轨迹圆半径是海面处水质点的4.3%。由此可见，小振幅波动在相当于半个波长的深度以下，其波形已可忽略，故当水深|z 0|≥l /2时，即可当作深水波来处理。 ? 对于浅水(|z 0| 平行、短轴则与z 轴平行，它们均随深度增加而减小。水底时，短轴变为0，即水质点只作水平往复运动。 波速(C )、波长(l )及周期(T ) ? 波速表示波形在单位时间内移动的距离， 令kx -st =常数，并将其对时间t 求导，则 ? 利用频散关系s 2= kg tanh(kh )，可得波速(C )和波长(l )关系式 ? 由于l =CT ，因此波速(C )和周期(T )关系式 ? 驻波由两列振幅、周期、波长相等，但传播方向相反的正弦波叠加而成。 z 1=a sin(kx -st ) z 2=a sin(kx +st ) ? 波群由两列振幅相等，波长和周期相近，传播方向相同的正弦波叠加而成。 z 1=a sin(kx -st ) z 2=a sin(k ’x -s ’t ) 有限振幅波理论 ← Stokes wave ? 随着波高的增大，有限振幅波波剖面的非对称性逐渐增强。 ? Stokes 波的波剖面不是简谐曲线，相对于平均水面是不对称的，其水质点振动中 心高于平均水面ka 2/2。 ? 有限振幅波波速不仅与波长与关，而且与波陡与关。通常波陡越大，则波速也越 大。 ? 有限振幅波波速大于小振幅波，当陡陡很小时，与小振幅波波速相同。 ? 与小振幅波不同，有限振幅波的动能大于势能，即Ek >Ep ，且铅直方向上的动能 )(tanh 2)(tanh 2kh g kh k g C πλ==)tanh(2kh g C πλ=或 T k dt dx C λσ===)(tanh 2kh gT C π=)1(2222δππλ+=g c 大于水平方向Ekv>Ekh。 ?波高相对波长超过一定限度时，波面将破碎，其理论值是d >=1/7。但实际上d >1/10时，波峰就会破碎。 内波成因 ?海水密度稳定层结状态下，由外力作用引起的海洋内部水体的波动。 ?外力作用包括：大气压起伏、潮波激发、水面和水下物体运动、地形影响、火山地震、核爆、湍流切变等。 ?内波大致上有界面波和连续密度内波之分。 内波性质 ?内波属于重力波范畴，但其恢复力是科氏力和弱化重力g’=g(1-r2/r1)，很小。故波速和水质点运动速度都较小，与同波长表面波相比，波速比为1/20，一般相速<1m/s。但振幅较大，通常为表面波的10倍以上，几米至几十米。 ?上下两层海水之间的内波波动，其水质点的水平运动方向相反，界面处形成强烈的流速剪切。 ?在同一密度层，局部流速方向相反，形成辐聚与辐散。 ?内波是引起海水混合、形成细微结构的重要原因。 内波的研究意义 ?内波是海水运动的重要形式之一，它将海洋上层的能量传至深层，又把深层较冷的海水连同营养物带到较暖的浅层，促进生物的生息繁衍。 ?内波导致等密度面的波动，使声速的大小和方向均发生改变，对声呐的影响极大，有利于潜艇在水下的隐蔽；对海上设施也有破坏作用。 开尔文波基本概念 ?开尔文波是长周期重力波，同时受重力和科氏力作用。因此，它既有重力波的基本特性，又在科氏力的作用下产生一定特点。 ?讨论北半球一列振幅为H/2的自由常波，当它通过一无限长、具有侧向垂直边界(宽为2b)、水深为h的水道时，在科氏力作用下的情况。 罗斯贝波亦称行星波，是一种低频波，波动频率远小于惯性频率f，恢复力是科氏力随纬度的变化率—即所谓b效应。 风浪和涌浪 ?风速：一般风速越大产生的风浪也越大。这只适用于风时和风区不受限制时。 ?风时：同一方向的风连续作用的时间。一般对水面持续作用的时间越长，海水所获得的动能越大，风浪也越大。 ?风区：指风在海上吹过的距离。风区的大小对风浪的成长起着不可忽视的作用，若风区的长度不够，风浪也不能充分发展。 ?最小风时：在一定风速和风区下，风浪成长至最大尺度所需的时间。→定常状态 ?最小风区：在一定风速和风时下，风浪成长至最大尺度所需的风区长度。→定常状态 ?风区越短，最小风时也越短。某定点A上风的各点因风区短，均先于A点依次达到定常；当A点刚达到定常时，A点下风各点仍处于未定常的过渡状态；在达到最小风时前，A点下风各点的风浪继续成长。 ?对于风区内某一定点来说，当风时大于最小风时、或已达到定常状态时，风浪的大小取决于风区长度。 ?充分成长风浪：能量消耗率与传递率相等时，成长至最大尺寸的风浪。l=3.4T2 ?波高、周期与风速、风时和风区之间有一定的统计关系。 风浪的三种状态 ?过渡状态：风吹到大洋上，风浪随着时间的增长而增大。风浪的成长取决于风时长短。 ?定常状态：指恒定的风长时间吹在有限的水域上，使海面各点的风浪要素趋于稳定。 ?充分成长状态：风速越大，风时越长，风浪就越发展。但风浪的发展不是无限的，当波陡接近1/7时，波浪开始破碎。这是因为风传给风浪的能量，一部分用于增大波高，一部分消耗于涡动摩擦，当风传给风浪的能量与涡动摩擦消耗的能量相平衡时，风浪不再继续增大，即风浪达到极限状态，这种状态称为风浪充分成长。 ?风浪成长主要与风速、风区和风时有关。另外，还受水深及海域特征等因素影响。浅水海区风浪不易发展，海底地形可能改变波向。 风浪的生成和消散 ?风通过对海面的屏障效应所产生的压力差和粘滞效应，将能量传递给海水而生成风浪。 ?风浪生成的最小风速的观测值23~1200cm/s，很不一致。 ?风传递给波的能量与海水涡动消耗相互平衡，生成风波的最小风速69.5cm/s，此时波长1.72cm。——劳曼 ?通常，风通过压力差在单位时间内输送给单位面积波面的能量R与(u-c)2成正比，u、c分别为风速和波速。 ?波能消耗原因包括海水分子粘滞性、涡动粘滞性、空气阻力、海底摩擦等。 ?涌浪是指风浪离开风区后传到远处，或风区里的风停息后所遗留下的波浪。 ?涌浪又称长波，其波形规则，波面光滑，波速较快，波长和周期较大，波陡小 涌浪传播 ?涌浪的传播速度相当准确地符合深水波类型，即c2=gl/2p。 ?由于波长大的衰减慢，波长短的衰减快，故叠置在涌浪上的微波首先衰减消失，从而使其波面光滑。 ?波速与波长的平方根成正比，故传播过程中，波长小的成分愈来愈落后，且衰减较快，波长大的成分愈来愈领先，周期增大，波速加快，比风暴的移速快很多，可以作风暴来临的先兆，亦称先行波。 ?天气晴好时，海面上出现长周期涌浪，且周期逐渐减小，波高增大，则预示有热带风暴正在接近。 波高的变化 ?波浪传入浅水后的波高变化不但与水深、波速有关，而且与波向的折射也有密切关系。 ?设波浪传入浅水后的周期不变，两波向线铅直剖面间的能量守恒(不考虑由于摩擦因子引起的能量消耗)。 ?因此，单位时间内跨过两波向线之间与其垂直的两断面的能量应该相等，即EncL=E0n0c0L0，式中E为单位水面下铅直水柱内能量，L为两波向线间距离，nc=cg即群速度、为能量传播速度。下标“0”为深水情况。 ?因为波浪的能量与波高的平方成正比，即E/E0=H2/H02，因此上式可写为E/E0=H/H0=(L0/L)1/2?(n0c0/nc)1/2。 ?上式中，(L0/L)1/2称为折射因子，波向线辐聚L0>L时，折射因子>1，能量集中、波高增大；反之，波高减小。 ?(n0c0/nc)1/2=D为能量传播速度随水深变化而对波高产生影响的因子，利用cg=c/2?(1+2kh/sinh2kh)可得D={c/c0?[1/(1+2kh/sinh2kh)]}1/2，显然它是相对水深h/l的函数。当波浪从深水(h/l≥0.5)传入浅水时，由于因子D的影响，将使波高略有降低，然后随相对 深度的减小而迅速增大，实验证明了这种趋势。这是由于刚进入浅水后海底摩擦起主要作用所致。 综合上述两个因子对波高的影响，可见波浪传到近岸，波高的变化完全取决于能量的变化。一般而言，后者作用比前者大，但在海岬与海湾处，由于波向转折，其影响对波高变化往往起明显作用。 绕射：当波浪遇到障碍物时，例如岛屿、海岬、防波堤等，它可以绕到障碍物遮挡的后面水域去，这种现象称为绕射。 海浪的随机性和海浪谱 图中的六条曲线是在不同风速下充分成长的P-M谱。其特点是风速愈大，谱形曲线下的面积愈大，即总能量愈大，能量显著部分的位置向低频方向移动，说明海面的波高与周期亦随风速的增大而增大；曲线上的任一点都对应频率为σ的组成波应具有的能量，能量的显著部分集中在某一频率范围内。 第七章潮汐 §7.1 潮汐概述 一、潮汐要素：高潮、低潮、涨潮、平潮、落潮、停潮、涨潮时、落潮时、潮周期、涨潮潮差、落潮潮差、潮差、平均海平面高度（多年每小时潮位的平均值，一般是根据19年的观测记录求得）基准面（水尺零点） 二、潮汐不等 1.周日不等：除赤道不存在潮汐周日不等现象外，均有相邻二次高潮（或低潮）的潮高和潮时不等的现象。 2.半月不等：新月和满月时，朔望大潮。初七、初八（上弦）和二十二、二十三（下弦）时，方照小潮 3.月不等：由于月球与地球的近地点与远地点引起。 4.年不等：太阳与地球的近日点和远日点引起 5.多年不等：黄白交角变化引起 三、潮汐类型 1.正规半日潮 2.全日潮(在15天中有7天以上每天只有1次涨落） 3.混合潮（不正规半日潮；不正规日潮） F=(Ho1+Hk1)/Hm2 Ho1 —太阳主要全日分潮潮高Hk1 —太阴，太阳赤纬全日潮潮高Hm2—太阳主要半日分潮潮高正规半日潮：F≤0.5 全日潮：F>4.0混合潮：不正规半日潮0.5 §7.2 与潮汐有关的天文学知识 天球：以地球为中心，无限长为半径所作的球面。 天轴：将地轴无限延长，所得到的直线叫天轴。 天极：天轴与天极的交点叫天极，它小于南北天极。 天顶：（天底）观测点所作的铅垂线（即通过地心）向上与天球的交顶称天顶，向下与天球的交点称天底。 天子午圈：通过天极和天顶天底所作的大圈，叫天子午圈。 天赤道：延展地球赤道面和天球相交的大圈，叫天赤道。 天顶距（Q）：通过天顶和天体（如月亮）所作的大圈上的一段弧长，这段弧长截于天顶和天体之间，天顶距在一天中作周期性变化，由于顶起由0~180。 时圈：通过天极和天体所作的大圈。 时角（T）：天子午圈和时圈在天赤道上所截弧长，叫时角，向西0-360°。 赤纬：天体沿时圈至天赤道的弧称该天体的赤纬，以赤道为0，向北为正，向南为负，0-90 赤径：从春分点沿天赤道向东到时圈与天赤道的交点所跨的弧。赤径与时角不同，时角由子午圈向西量，而赤径是由春分点向东量。 天球坐标：春分点为坐标原点，赤纬、赤径为坐标系。 中天：（天体）时圈与天子午圈重合时叫中天，午半圈时（时角为0）叫上中天，天体位于子半圈时（时角180）称下中天。 平太阳日：平太阳连续两次经过上中天的时间间隔，称为平太阳日。 1/24平太阳日，取为平太阳时。 平太阳年（回归年）：当平太阳在天球上作用周年视运动时，连续两次通过春分点的时间间隔，约365.2422平太阳日。 近点年：地球在绕太阳公转的轨道上前后二次到达近日点的时间间隔（约365.2596天）称近点年。 平太阴时:月球在连续两次通过上中天的时间间隔为一太阴日，其平均值称平太阴日。 1/24平太阴日为一平太阴时，一平太阴日等于24.8412平太阳时，即一平太阴日＝1.03505平太阳日，比一天略长。 朔望月：月球从新月（或满月，新月称朔，满月称望）的位置，出发，再回到新月（或满月）的位置的时间间隔，叫朔望月或叫盈亏月，是月相变化的周期，等于29.5306平太阳日。 交点月:月球两次通过升交点或降交点的时间间隔称为一交点月（约27.2122平太阳日）。 近点月：月球先后二次到达近地点所经历的时间（约定27.55455平太阳日）。 回归日：月球从赤经零度出发，再回到赤经零度的时间间隔（约27.32158平太阳日）。 §7.3 引潮力 月球引潮力定义：地球上单位质量的物体，其所受到的月球引力，与因地月相对运动所产生的惯性离心力的合力，是为月球的引潮力。类似可定义太阳引 潮力。 引潮力公式:设地球质量为E，地球平均半径为r，月球质量为M，月地中心距离为D,月球中心至地球表面任意一点的距离为x，θ为天顶距（天顶至天体 §7.4 平衡潮 一、平衡潮概念 平衡潮理论假定: 1. 地球表面被等深的海水所包围; 2. 认为海水没有惯性;3. 认为海水无粘性; 4. 忽略地转偏向力 在上述假定下，某一时刻引潮力和重力相平衡时，海面保持稳定状态所求得之潮汐即为平衡潮. 二、平衡潮潮高公式 三、潮高公式讨论 hm=hm0+hm1+hm2 hm0= (1/12)H(1-3cos2φ)(1-3cos2δ) hm1= Hsin2φsin2δcosT1 hm2= (1/4)H(1+cos2φ)(1+cos2δ)cos2T1 式中φ地点的纬度，δ为太阴的赤纬，T1 为太阴时角。 1.半日潮、全日潮和长周期潮随纬度的分布 长周期潮在cos2φ=1/3处，即φ=±35 °16‘ 振幅为零，在两极处最大。 全日潮在赤道及两极处为零，在φ=±π/4处最大。 半日潮在赤道最大，随纬度的增加而减小，到两极为零。 两极只有长周期潮。 2.半日潮、全日潮随赤纬变化 当δ=0时，全日潮为零，半日潮最大，此时叫分点潮。 随着赤纬的增加，半日潮成分逐渐减小，全日潮成分逐渐增大。 δ≠0时，全日潮和半日潮迭加形成日不等，随着赤纬的增加，日不等现象也增大，当赤纬最大（月球δmax= 28°35 ‘）日不等现象最显著，此时叫回归潮。 3.近点潮和远点潮：太阴潮高与月地距离的三次方成反比，因之近点潮差最大，远地点潮差最小，出现潮汐的月周期（太阳潮也有年周期）。 4.太阴潮与太阳潮共同作用：如果把太阳平衡潮考虑在内，那么，当太阳，太阴时角都为零或180 °时，潮差最大，当太阴，太阳时角相差90 °或270 °时，则潮差最小，形成朔望大潮和方照小潮。潮龄：满月或新月的中天时与大潮发生的时间之差，称潮龄。（潮龄是以天计算） 高（低）潮间隙：从月中天时刻到发生第一次高（低）潮间隙 四、分潮与潮汐调和常数 分潮：引潮力场可以分为许多分场，每一分场为一谐和振动，每一谐和振动就称为一个分潮。 因为每一个分潮可写作h(t)=fHcos(qt+v0+u-K) h分潮潮高，H分潮多年平均振幅，f振幅改正因子，q分潮角速度，v0+u是世界时零时假想天体的相角，K高潮时落后于月中天时刻的相角 式中f，q，v0+u，均为已知，求出H，K则分潮可求出。 H，K 就称为分潮的调和常数。 五、平衡潮理论的缺点 1.平衡潮理论所求出的最大潮差78cm，这一结果与大洋实际潮差相近，但与浅海地区的潮差相差很大。 2.按平衡潮理论，赤道永远不会出现全日潮，低纬度地区也以半日潮占势，实际上，赤道和低纬度有些地区均有日潮出现。 3.没考虑海水的运动，因而无法解释潮流这一重要现象。 4.在一些半封闭的海湾，近海和大洋中，有时出现没有潮汐涨落的点（无潮点），同潮时线绕无潮点作旋转，两岸潮差不等，平衡潮无此结论。 海洋工程概论论文 15级海洋工程与技术黄嘉荣 内容概论:本文就我国的海洋工程发展现状,趋势与前景进行分析与探究,了解到我国的海洋工程技术发展的迫切需要与未来的发展空间。 海洋工程,从广义上说,所有涉及货与海洋环境有关的工程都可以归入海洋工程研究的范围,如我们经常谈论的海洋平台,系泊系统,海底管线以及其她开发海洋资源的设备与工程建筑,如海浪能源转换系统之类的。海洋工程研究范围有海洋环境动力学,海洋工程结构物设计研究,海上施工技术,以及大部分的船舶工程。 海洋工程,从其所指的建筑物角度来瞧,实际上包括了两类建筑物:沿岸结构物与近海建筑物。 一.我国海洋工程的发展现状。 1、我国海洋石油工程。 我国海洋石油工程具有巨大的发展潜力,我国海域辽阔,海安县长达18000多公里,海域面积472、2万平方公里,大陆架为130多平方公里,由于中国沿海大陆架就是世界上最后一批面积大,易于开采而尚未勘探开发的地区之一,而且水深在120m以内的水域占很大一部分,作业条件优于北海油田(其水深在 100m~300m),已经引起全世界的注目1979年以来,经过我国政府批准,利用外资, 同国外联合开发,已经先后与日本,法国,美国,英国等石油公司签订了在渤海,南海的北部湾,莺歌海,珠江口盆地的合作勘探开发合同。我国目前的勘探开发仍处于起步阶段,面临着以下四个方面的挑战:1、我国近海石油地质条件较为复杂,如渤海油田的近岸滩涂地区。2、原有性质特殊,轻,中,重三种油质中,中质与重质油储量可能会多一些。3、国际油价起伏不定,不时处于疲乏状态。4、海况条件比中东等地区差,台风,海冰,地震影响较大。另外,较于其它英,美发达国家,我国海洋石油工程正处于落后的阶段,表现在平台设计,平台材料,平台设备及仪器仪表系统,平台的制作工艺,海上施工安装等方面。 我国海洋工业开始于上世纪60年代末期,最早的海洋石油开发起步于渤海湾地区,该地区典型水深约为20m。到了80年代末期,在南中国海的联合勘探与生产开始在100m左右水深的范围内进行。现在我国也准备加快南中国海油气资源的勘探开发,但这一海域水深在500~2000m,而我国目前还不具备在这样水深海 域进行油气勘探与生产的技术,因此迫切需要发展深海油气勘探与开发技术。鉴于此,由国家发展改革委员会牵头,组织中石油、中石化、中海油三大公司参与,投入大量资金,共同研究深海海洋油气开发技术。目前,中石油已获批准在南中国海12万km2 的海域勘探与开发油气资源,并以辽河油田与大港油田为基地成立了海洋石油工程公司。中海油也已获批准在南中国海7万多km2的海域勘探与开发油气资源,并且已有8个区块开始向全球招商,积极寻求外部合作。另外,其子公司中海油服股份公司也投入巨资开始建造122m(400ft)深水钻井平台,并正积极准备建造1500m作业水深的半潜式平台。中国石化集团根据国家把东海 海洋科学导论复习题 第一章绪论 2.海洋科学的研究对象和特点是什么？ 海洋科学研究的对象是世界海洋及与之密切相关联的大气圈、岩石圈、生物圈。 它们至少有如下的明显特点。首先是特殊性与复杂性。 其次，作为一个物理系统，海洋中水—汽—冰三态的转化无时无刻不在进行，这也是在其它星球上所未发现的。 第三，海洋作为一个自然系统，具有多层次耦合的特点。 3.海洋科学研究有哪些特点？ 海洋科学研究也有其显著的特点。首先，它明显地依赖于直接的观测。 其次是信息论、控制论、系统论等方法在海洋科学研究中越来越显示其作用。 第三，学科分支细化与相互交叉、渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显。 5.中国海洋科学发展的前景如何？ 新中国建立后不到1年，1950年8月就在青岛设立了中国科学院海洋生物研究室，1959年扩建为海洋研究所。1952年厦门大学海洋系理化部北迁青岛，与山东大学海洋研究所合并成立了山东大学海洋系。1959年在青岛建立山东海洋学院，1988年更名为青岛海洋大学。1964年建立了国家海洋局。此后，特别是80年代以来，又陆续建立了一大批海洋科学研究机构，分别隶属于中国科学院、教育部、海洋局等，业已形成了强有力的科研技术队伍。目前国内主要研究方向有海洋科学基础理论和应用研究，海洋资源调查、勘探和开发技术研究，海洋仪器设备研制和技术开发研究，海洋工程技术研究，海洋环境科学研究与服务，海水养殖与渔业研究等等。在物理海洋学、海洋地质学、海洋生物学、海洋化学、海洋工程、海洋环境保护及预报、海洋调查、海洋遥感与卫星海洋学等方面，都取得了巨大的进步，不仅缩短了与发达国家的差距，而且在某些方面已跻身于世界先进之列。 第二章地球系统与海底科学 3.说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。 地表海陆分布：地球表面总面积约5.1×108km2，分属于陆地和海洋。 地球上的海洋是相互连通的，构成统一的世界大洋；而陆地是相互分离的，故没有统一的世界大陆。在地球表面，是海洋包围、分割所有的陆地，而不是陆地分割海洋。 海洋科学导论复习提纲 第一章绪论 海洋科学研究内容:全球海洋总面积约3.6亿平方公里，平均深度约3800米，最大深度11034米。全球海洋的容积约为13.7亿立方公里，占地球总水量的97%以上。 海洋科学特点：1、特殊性与复杂性；2、作为一个物理系统，海洋中的三态变化无时不刻不在进行，是其他星球上未发现的。3、海洋作为一个自然系统，具有多层耦合的特点。 研究特点：1、明显依赖于直接观测；2、信息论控制论系统论等方法在研究中越来越显示其作用；3、学科分支细化与相互交叉渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日益明显。 海洋学研究意义:1海洋与人类生存环境关系密切；2.海洋蕴藏着丰富的资源（矿产、化学、生物、动力）3.军事、航运、港工、油气开发； 第二章地球系统与海底科学 1、地球外部圈层 （1）按自然地理学观点，地球外部分为五大圈层，从外到内： a、大气圈 b、水圈——97%集中于海洋 2%以固态水存在 c、生物圈——渗透在另三大圈层内部 d、岩石圈——属于地球内部圈层部分 e、人类圈（智能圈） （2）按环境学观点第五圈层为土壤层 （3）按大气科学的观点，第五层为冰雪圈，冰雪圈可包含在广义水圈中 2、地球内部圈层 海洋的划分 1、洋：辽阔连续巨大的咸水体；全球共4个，远离大陆；占海洋总面积的90.3%；水深>2000m，平均3000m；底质为红粘土和软泥；有独立的潮汐与洋流系统；温、盐要素不受大陆影响；平均盐度35，年变化小。 2、海：陆地边缘的咸水小水体；全球共54个，靠近陆地；占海洋总面积的9.7%；水深<2000m；底质：陆沉积；无独立潮汐和洋流系统，潮波是大洋传入；温、盐要素受大陆影响很大。 3、海湾——外宽内窄，洋或海伸进大陆的一部分。海湾中常出现最大潮差，如杭州湾大潮，最大潮差可达8.9m。 4、海峡——两块陆地之间形成的两端连接海洋的狭窄水道。 海的分类 1、陆间海：大陆之间的，面积深度较大。例如—地中海、加勒比海。 2、内海：伸入大陆内部的海，面积较小，其水文特征受周围大陆的强烈影响。世家海和波罗的海。 3、边缘海：位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔。如东海、日本海。 南大洋：三大洋在南极洲附近连成一片的水域称为南大洋，又名南极水域。 2.3 海底的地貌形态 海岸带：水位升高便被淹没、水位降低便露出的狭长地带即是海岸带。海岸带是陆地与海洋相互作用、相互交界的一个地带（潮上带，潮间带，潮下带）。 海岸线：陆地与海面的交线。近期大潮平均高潮面与陆岸的交线。 海岸动力学：下界浅海波浪对海底开始起作用的地方，上界最高潮位激浪还能作用到的上限。 潮间带：高潮时的海岸线与低潮时的海岸线之间的带状区域。 一、稳定型大陆边缘：由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成。 大陆架：大陆周围被海水淹没的浅水地带，是大陆向海洋底的自然延伸。其范围是从低潮线起以极其平缓的坡度延伸到坡度突然变大的地方为止。 大陆坡：大陆坡是一个分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡，其上限是大陆架外缘（陆架坡折）， 试题一 一、填空题（2×10=20分） 1、理论上初一、十五为（）潮。 2、风海流的副效应是指（）和下降流。 3、海水运动方程，实际上就是（）在海洋中的具体应用。 4、海水混合过程就是海水各种特性逐渐趋于（）的过程。 5、海面海压为0，每下降10米，压力增加（）。 6、我们平日所见的“蔚蓝的大海”，蔚蓝指的是大海的（）色。 7、引起洋流西向强化的原因是（）。 8、开尔文波的恢复力为重力和（）。 9、风浪的成长与消衰主要取决于海面对（）摄取消耗的平衡关系。 10、根据潮汐涨落的周期和潮差情况，舟山属于（）潮。 二、名词解释（2×10=20分） 1、月球引潮力 2、波形传播的麦浪效应 3、黄道 4、浅水波 5、最小风时 6、回归潮 7、南极辐聚带 8、倾斜流 9、波群 10、海水透明度 三、判断题(对——T,错——F)（1×10=10分） 1、大洋深层水因为发源地影响而具有贫氧性质。 2、无限深海漂流的体积运输方向与风矢量垂直，在南半球指向风矢量的左方。 3、浅水波水质点运动轨迹随着深度增加，长轴保持不变。 4、埃克曼无限深海漂流理论中，海面风海流的流向右偏于风矢量方向45度。 5、以相同能量激发表面波与界面波，界面波的振幅比表面波大。 6、小振幅重力波所受的唯一恢复力是重力。 7、风浪的定常状态只与风时有关。 8、当波浪传到近岸海湾时，波向线会产生辐聚。 9、驻波波节处水质点没有运动所以被叫做驻波。 10、水下声道产生的原因是声线会向温度高的水层弯曲。 四、简答题（10×5=50分） 1、试从天文地理两方面解释钱塘潮成因。 2、试描述世界大洋表层水环流的主要特征。 3、有人说“无风不起浪”，可又有人反对说明明是“无风三尺浪”，你说呢？ 海洋的重要性 海洋与人类生活息息相关，紧密相连.覆盖地球表面71%的海洋，是太阳系其它星球所见不到的最为独特地理景观。随着世界经济发展、科技进步和人民生活水平的不断 提高，人类对资源的需求与日俱增，人口、资源、环境问题进一步加剧，海洋环境的 研究，海洋资源开发利用、保护和管理，以及海洋教育已受到各国普遍重视。海洋中 含有丰富的资源。海洋生物资源、海水化学资源、海洋矿产资源、海洋能源以及海上 航运交通皆对人类的生存发展和世界文明的振兴进步产生重大的影响。自古以来，人 类对海洋开发利用就极其投入，随着世界技术革命的不断深入和陆地资源的日趋匮乏，开发利用海洋资源日益成为今后世界新的潮流。近些年来，人类对海洋的认识和开发 利用的成就是以往任何时期都无法比拟的。海洋的多种资源和产生的巨大经济效益越 来越引起人类的关注，实践证明，海洋是人类生产和生活不可缺少的领域，海洋对人 类的影响随着时间的推移将会成倍的增长，海洋是人类社会持续发展的希望所在，正 像众多专家预言的一样，未来世纪是人类的海洋世纪。 除了蕴藏丰富的海洋资源以外，辽阔的海域还是交通的通道、防御外敌入侵的天然屏障，开发利用海洋、发展海洋事业与人类的文明发展息息相关。特别是21世纪中叶，世界人口将达到60亿的高峰期，由于陆地资源人均占有量少，环境压力大，海洋客观上已成为世界后备资源基地及某些主要战略资源的接替区。大力发展海洋产业，是解 决世界人口、资源、环境压力最现实、有效的途径之一。因此人类开发海洋资源主要 从以下五个方面进行： 1. 海洋生物资源的开发 首先是发展海洋牧场。由于现代科学技术越来越多地应用到海洋渔业当中，使捕鱼率 大大提高，但也导致天然渔业资源的衰退。因此，各海洋国家都非常注意开发海洋牧场，即用人工繁殖的苗种，在人为的舒适环境中经过中间培养，然后放到海洋中养殖，摄取海水中的天然饵料生物来生长发育，最后科学合理地进行捕捞。从而使海洋渔业 由传统的捕捞垂钓型向养殖放牧型的现代化海洋牧场方向发展。其次，生物工程技 术为改善海产品的质量开辟了新途径。例如用重组DNA技术生产的生长激素使鱼的体 对船舶与海洋工程的点滴认识 关键字：船舶与海洋工程武汉理工大学认识 一、我国船舶与海洋工程学科的发展概况 船舶与海洋工程是为水上交通运输、海洋资源开发和海军部队提供各类装备和进行海洋工程设计建造，对国民经济发展及国防建设现代化具有十分重要意义的工程领域。我国已成为世界造船大国之一，船舶制造是发展我国国民经济的重要组成部分，海洋工程建设是我国海洋开发战略的基础之一。作为新世纪高新技术之一的海洋技术近年来发展迅猛，对我国的综合国力发展有重要影响。 二、对武汉理工大学船舶与海洋工程学科的认识 现有办学基础：我院船舶与海洋工程学科创建于1946年，学科历史文化悠久，1978年开始招收研究生，1981年获硕士学位授予权，1983年获博士学位授予权，现拥有一级学科博士点，船舶与海洋结构物设计制造、水声工程、海洋工程结构、水上运动装备工程和流体力学等5个二级学科博士点。1985年被国际拖曳水池会议（ITTC）接受为成员单位，1996年建立船舶与海洋工程博士后流动站，1997年批准为交通部重点学科，2000年批准为船舶与海洋工程一级学科博士学位授权，2001年被批准为国家级重点学科，2007年船舶与海洋工程学科批准为一级学科国家重点学科。本学科点是国内同类学科整体实力最强的学科之一，是我国内河船舶研究的主要力量，是华中、华南和西南地区最具实力的船舶与海洋工程技术领域高层次科研人才的培养基地。2001年，本学科“高性能船舶及其关键技术”项目被列为国家“十五”“211工程”重点学科建设项目；2007年，本学科“高性能船舶设计制造关键技术”项目被列为国家“十一五”“211工程”重点学科建设项目。60年来培养了大批船舶与海洋工程专业的高级工程技术人才，毕业生深受用人单位的欢迎，许多人已成为工程与研究单位的技术骨干与优秀管理者。 师资力量：本专业师资力量雄厚，年龄结构合理。现有教师43人，其中教授14人，副教授15人，教授占32.6%、副教授占34.9%。具有博士学位16人，达到55.2%；具有硕士学位以上的达到100%，国家级专家1人，“百千万人才工程”第一、二层次培养对象1人。通过引进与培养相结合的方式，本专业已经形成了较为稳定的学术梯队，梯队成员的年龄、职称、学历、学位等结构更趋合理，研究方向明确，配备了相应研究方向的责任人。良好的教风与师德是培养高水平学生的基础，是办学的生命线。本专业教师教学态度严教风谨，为人师表，注重教书育人、管理育人。 实验室设施：1）各类教学实验室配备完善，设备先进交通学院实验中心下设“船舶与海洋工程实验平台” ，包括船舶性能实验室、结构工程实验室、流体力学实验室和造船工艺实验室。拥有实验室用房5392平方米，所拥有的仪器设备360余台套，总价值2600余万元，其中100万元以上先进大型仪器设备11台套。同时配备专职实验人员15人，高级工程师5人，完全满足本专业全部专业课程的实验要求。2）实验室利用率高通过不断强化实验教学环节，现有实验仪器设备得到了充分利用。凡与理论教学课程匹配的实验均已开设，课程设计、毕业设计等重要实践性教学环节也依托实验中心进行。目前，实验中心正在积极推进开放性实验，鼓励学生自主实验和创新实验。 三、武汉理工大学船舶与海洋工程专业 1专业概况：该学科为交通部重点学科，具有硕士点、博士点和博士后科研流动站。包括船舶及海洋结构物设计制造、计算机船舶应用工程、造船技术与管理、船舶运用工程、四个专业方向。现有流体力学、船舶与海洋工程2个实验室和船舶工程设计研究所、工程流体力学研究所和造船设备及其自动化研究所等3个研究所，设有交通部内河船舶质量监督检验测试中心。有大型深浅两用拖曳水池、深浅两用操纵水池、循环水槽、风洞等齐全的先进 简议测绘学 一、总述 作为一门有着悠久历史的科学，测绘学起源于人们的生产实践，并随着社会的发展而不断发展。从公元前1400年的古埃及河谷和平原发现的证据所表明的地产边界的测定，到公元前3世纪中国人磁罗盘的制作；从以毕达哥拉斯(Pythagoras)、亚里士多德(Aristotle)为代表的学者们提出的地圆说，到近代牛顿(J.Newton)、惠更斯(C.Huygens)的地扁说,再到利斯汀（Listing)提出的大地水准面，直至后来的莫洛坚斯基（Molodenskey)理论。这些众多的科学史实说明了，测绘学与人们的生活息息相关，并且随着时间不断发展和完善。 进入近现代，两次工业革命彻底改变了科技的发展速度和发展轨迹，信息技术革命给科技发展注入了更强的动力。随着科学技术质和量的飞跃，测绘学也取得了长足的发展进步。远远超越原始最基本的简单测量，测绘学的理论和方法发生了巨大的变化，测绘学逐渐成为一个由大地测量学、摄影测量学、地图制图学、工程测量学、海洋测绘学、全球卫星导航定位技术、遥感科学和技术、地理信息系统等细小分支所构成的日趋完整且日渐严密的科学系统，并且在现代的国民经济和国防建设中发挥着越来越重要的作用。 二、测绘学主要分支的概述： 1.大地测量学 大地测量学主要研究地球表面及其外层空间点位的精密测定、地球的形状、大小和重力场，地球整体和局部运动，以及它们的变化的理论和技术。作为一门古老而又年轻的科学，是地球科学的一个重要分支。其基本目标是测定和研究地球空间点的位置、重力及其随时间变化的信息，为国民经济建设和社会发展、国家安全以及地球科学和空间科学研究等提供大地测量基础设施、信息和技术支持。现代大地测量学与地球科学和空间科学的多个分支相互交叉，已成为推动地球科学、空间科学和军事科学发展的前沿科学之一，其范围也已从测量地球发展到测量整个地球外空间。 更具体的讲，大地测量学的基本任务是：1）建立和维护高精度全球和区域性大地测量系统与大地测量参考框架；2）获取空间点位置的静态和动态信息；3)测定和研究地球形状大小、地球外部重力场及其随时间的变化；4)测定和研究全球和区域性地球动力学现象；5）研究地球表面观测量向椭球面和平面的投影变换及相关的大地测量计算问题；6）研究新型 我国潜水器的现状及发展前景 ——以蛟龙号为例 关键词：蛟龙号安全可靠深海动力水深通信声纳作业系统信息自动化 摘要：潜水器是指具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。本文以蛟龙号为例，阐述了我国潜水器现有的技术以及未来的发展前景。 潜水器在海洋调查研究中具有相当广泛的使用范围和能力,除了能直接进行某些水下工程、救捞作业之外,还能从事各种学科的海洋调查研究工作,如观察海中和海底生物,测绘海底地形地貌,采集海底底质和生物标本等。[1] 潜水器能最大限度地接近目标,可以获得更具体、更详尽、更精确的资料,完成水面船只无法胜任的调查研究任务。潜水器的应用还获得了一些近代海洋科学研究的重大发现。例如,美国在太平洋的加拉帕戈斯断层的2 0 00米深的海底,使用潜水器发现了从海底喷出的岩浆,并在这个海底火山口处发现了“温泉”和我们从未见过的生物。[2] 因此,近年来潜水器在海洋调查研究中的应用也在逐渐加强。 我国在这一方面也不甘落后，国家863计划重大专项之一就算蛟龙号载人潜水器得研制,其目标是建造出一台可以执行规定使命任务的产品。海上试验是载人潜水器重大专项的关键阶段,2009～2012年间分别完成了1000米、3000米、5000米7000米级的海上试验任务。内容包括海上试验的基本情况、海试取得的主要技术和应用成果、海试过程中发现的故障及处理情况。[3] 1潜水器现状 1.1. 安全可靠性技术 “蛟龙”号载人潜水器最需要的是安全可靠性。在借鉴国外载人潜水器的成功经验基础上，通过采用“冗余设计”、“下得去，上得来”的设计理念，设计了一套完整的应急自救手段，包括可弃压载抛载机构、主蓄电池箱抛弃机构、纵倾调节水银的抛弃、机械手抛弃机构、压载水箱排水、应急浮标、采样篮抛弃装置等。[4] 1.2.高能量密度的深海动力技术 经过反复调研和技术论证，在7000m载人潜水器上最终决定采用充油式银锌电池作为电源。为了减轻潜水器的重量，并且考虑到安全的因素，蛟龙号采用滤膜和气帽等创新技术，把银锌蓄电池采用充油的方式放在蓄电池箱内，通过反复的压力筒试验，使银锌蓄电池组的析气量最终小于0.1ml/Ah，确保了蓄电池组在供电时不会产生大量氢气而导致危险，保证潜水器的安全。[5] 1.3.信息与自动化系统技术 在7000m 载人潜水器研制过程中，蛟龙号强调了“人”即潜水器的驾驶员和乘员的因素，且在“机”的设计方面，强调了信息的综合集成和操作的自动化程度，尽量降低舱内驾驶员和乘员的工作量。同时也确保载人舱内的温度、湿度、舱压、氧浓度、二氧化碳浓度、噪声、有害气体等，载人舱外的海面、风、浪、流、深水压力、海底等环境信息的实时监测。采用了将人、机与整个客观环境联系在一起考虑的新理念，把人、机、环境看作是一个系 海洋科学导论题目：海水运动及其对气候的影响 姓名曹静逸 学号1012101104 班级测绘一班（10121011） 二Ｏ一一年十一月二十四日 目录 绪论 (1) Part1 海洋环流 (2) 1.1海流的分类 (2) 1.2海流形成的原因 (3) 1.3地转偏向力与地转流 (3) 1.4上升流与下降流 (4) 1.5风海流理论 (5) Part2 潮汐 (6) 2.1潮汐现象概述 (6) 2.2 潮汐的分类 (7) 2.3 引潮力 (7) Part3波浪与深层水 (8) 3.1 波浪 (8) 3.2 大洋深层水的运动及主要特征 (9) Part 4 海水运动对沿岸的影响 (9) 4.1 气候系统 (9) 4.2海洋对气候系统的作用 (9) 4.3洋流对沿岸地理环境的影响 (10) 参考文献 (10) 绪论 1、海洋是环境的产物。在地球上，通过能量、物质的相互传递与环境相互作用。（1）它占地球表面积70.8%，被陆地分隔。 （2）海洋平均深度为3800米，最深为11034m（陆地海拔最高为8848米)，（3）海洋中海水的运动以水平运动为主。 （4）北半球，陆地占其总面积的67.5%，南半球占32.5%；北半球陆地和海洋比例为60.7%和39.3%，南半球海陆比例为80.9%和19.1%。 （5）各大洋水域连成一体，可以充分进行物质和能量的交换。北半球陆地几乎连成一体，阻挡了北冰洋与其他大洋的水交换，使北冰洋底层水无法流出、进入其他大洋。其他大洋底层水均来自于南极大陆附近的边缘海。 2、海洋的概述 （1）洋：辽阔连续巨大的咸水体；占海洋总面积的90.3%；全球有4个,分别为太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。 洋的水文特征：远离陆地，受陆地影响小； 面积大，水深（平均2~3千米）； 有独立的环流和潮波系统； 底质为软泥、红粘土。 平均盐度35，年变化小。 （2）海：陆地边缘的咸水小水体；占海洋总面积的9.7%；全球共54个。 海的水文特征：靠近陆地，受陆地影响大； 面积小，水浅(小于2千米)； 无独立的潮波系统,潮波是大洋传入； 底质为陆沉积； 海洋科学导论真题答案 一、名词解释 1、大陆架（05、06A、09A）（P28） 大陆架是大陆周围被海水淹没的浅水地带，是大陆向海洋底的自然延伸，其范围是从低潮线起以极其平缓的坡度延伸到坡度突然变大的地方为止。坡度徒然增加的地方称为陆架坡折或陆架外缘。因此陆架外缘线不是某—特定深度。大陆架最显著的特点是坡度平缓，平均坡度只有0°07′，其内侧比外侧更缓。大陆架的宽度与深度变化较大，其深度取决于陆架坡折处的深度。 2、海洋污染（05） 人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境，其中包括河口港湾，以至造成或可能造成损害生物资源和海洋生物，危害人类健康，妨碍包括捕鱼和海洋其它正当用途在内的各种海洋活动，损坏海水使用质量和伤及环境美观等有害影响。 3、潮坪（05、07B、08A）（P41） 潮坪是以潮汐作用为主要动力。坡度极其乎缓(0°03′~0°17′)，由细碎屑物质(粘土、粉砂)组成的近岸带。潮坪多呈带状延伸．在开阔海的边缘规模大；发育在海湾、河口湾和泻湖周边的潮坪规模较小，呈断续分布。潮坪的宽度主要取决于潮差。强潮(潮差＞4m)海岸的潮坪宽阔而广泛，中潮(潮差2~4m)海岸的潮坪狭窄。发育潮坪的条件除地形、潮差外，还必须有丰富的细粒沉积物质，并且波浪作用微弱。如物源不足或波浪作用太强，即使地形平缓、潮差很大，也很难形成潮坪。 4、海沟（0 5、07B、08A）（P29） 海沟是由于板块的俯冲作用而形成的深水(＞6000m)狭长洼地，往往作为俯冲带的标志。海沟长数百至数千干米，宽数千米至数十千米，横剖面呈不对称的“v”形，一般是陆侧坡陡而洋侧坡缓，两侧均不是均一的单斜面，往往具有平坦或不平坦的阶地面。全球已识别的海沟20多条，绝大多数分布在太平洋周缘，其中深度超过万米的6条海沟也全部在太平洋。 5、转换断层（05、06A） 转换断层是连接洋脊与洋脊、海沟与海沟、海沟与洋脊的走滑断层，断层的错动在两端突然终止，转化成洋脊的拉张或海沟的挤压，是板块边界的一种类型。作为板块边界，它不直接参与板块的生成和缩减，但对板块运移的方向和速率起着重要的调节作用。 大洋中脊被一系列垂直其轴线的断裂带所切割，使其两侧的洋中脊水平错动。这种断层不是简单的走滑断层，是洋中脊向两侧扩张速度不同而引起的一种特殊断层，即转换断层。它是海底扩张和板块构造的重要证据。 6、浊积扇（05、06B、07A） 又叫海底扇，是在大陆坡与盆地平原间，由再沉积作用形成的锥状和扇状堆积体，主要由泥石流、浊流沉积及远洋沉积组成。 7、初级生产力（05、06B、07A、08B）（P314） 浮游植物、底栖植物(包括定生海藻和红树、海草等植物)以及自养细菌等生产者，通过光合作用或化学合成制造有机物和固定能量的能力，称为初级生产力。初级生产力包括总初级生产力和净初级生产力。 8、海水总碱度（05、06B、07A、08B）（P126） 用以中和弱酸负离子所需氢离子的物质的量除以海水的体积，符号记为A，单位是摩尔 海洋科学专业论文参考文献 海洋科学是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及与开发利用海洋有关的知识体系。下面是整理的海洋科学专业论文参考文献，欢迎阅读。 [1].陈华锋;海洋科学考察可视化航次设计研究及应用[D].浙江大学.2009 [2].刘峰;基于网络的海洋大气地理信息平台可视化系统架构设计与算法实现[D].中国海洋大学.2009 [3].李树华;面向海洋数值模拟的数值可视化信息系统设计与实现[D].中国海洋大 学.2013 [4].李庚泽;海洋环境参数与港口信息可视化查询系统关键技术研究与实现[D].西北大学.2012 [5].李文亭;机载合成孔径雷达海洋场景仿真系统设计与可视化实现[D].上海交通大学.2010 [6].耿丽丽;海洋环境空间数据管理及网络可视化系统设计与实现[D].浙江大学.2010 [7].孟娟;海洋数据平台数据可视化查询与展示子系统设计与实现[D].中国海洋大 学.2013 [8].王良武;海洋科学综合考察船升降鳍板系统设计研究[D].武汉理工大学.2011 [9].周杲;地质科学计算可视化软件系统研究一地质科学计算可视化系统组件的设计与研究[D].成都理工大学.2002 [10].金海丰;船舶与海洋工程管理信息系统数据库优化研究[D].天津大学.2012 [11].秦勃;海洋环境信息可视化网格平台关键技术研究[D].中国海洋大学.2008 [12].宋转玲;国家自然科学基金青岛海洋资料共享服务系统设计与实现[D].国家海洋局第一海洋研究所.2008 [13].赵丹;基于黄河三角洲海洋地理信息数据仓库的数据挖掘与可视化技术研究[D].中国海洋大学.2005 [14].王加亮;基于云计算的海洋环境信息可视化平台技术研究[D].中国海洋大学.2013 [15].赖剑菲;海洋水文气象信息可视化表达的若干关键问题的研究[D].武汉大学.2005 一、填空题 1、按照海所处的位置可将其分为陆间海、内海和边缘海，据此则东海属于边缘海，渤海属于内海，地中海属于陆间海海。 2、一只船在极地融冰区通过时, 船只不能前进或进速甚为缓慢,这就是”死水”现象.其原因是在淡咸水的界面上产生内波。 3、海水的沸点和冰点与盐度有关，即随盐度的增大，沸点升高而冰点下降。 4、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，而与周围海水存在明显差异的宏大水体称为水团，温-盐特性作为分析水团的主要指标。 《 5、根据经典性观点，现代陆架上主要分布着三种沉积物：现代沉积、残留沉积、准残留沉积。 6、海水中由氮、磷、硅等元素组成的某些盐类，是海洋植物生长必需的营养盐，通常称为植物营养盐。 7、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引潮力。 8、海洋生物通过同化作用生产有机物的能力称为海洋生产力。 9、海洋中水的收入主要靠降水、径流和融冰；支出主要有蒸发 ； 和结冰 10、大洋西岸流线密集、流速大；而大洋东岸稀疏、流速小，这种现象被称为洋流西向强化。 11、深水波的群速为波速的一半；浅水波的群速与波速相等，群速也可视为波动能量的传递速度。 12、根据潮汐静力理论，在赤道上永远出现正规半日潮；当月赤纬不等于0时，两极高纬地区出现正规日潮；当月赤纬不等于0时，在其他纬度上出现日不等现象，越靠近赤道，半日潮的成分越大，反之，越靠近南、北极日潮的成分越显著。 二、名词解释 ( 1、饱和水汽压: 水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到动态平衡时，水面上水汽所具有的压力称为饱和水汽压 2、两极同源:主要是指同一属中两个极为相近的种类分别分布在南、北半球高纬度海域，而不出现于低纬度海域。 3、地转流：在不考虑海水的湍应力和其它能够影响海水流动的因素时，在水平压强梯度力作用下运动的海水，当其水平压强梯度力与科氏力大小相等方向相反时的定常流动称为地转流 4、科氏力：由于地球自转所产生的作用于运动物体的力称为地转偏向力或科氏力 5、生物多样性：生物多样性是所有生物种类，种内遗产变异和它们的生存环境的总称，包括所有不同种类的动物、植物和微生物，以及它们所拥有的基因，它们与生存环境所组成的生态系统。 @ 三、简答题 1、简述影响海水对CO2吸收的因素有哪些 答：一是海水的静态容量，即达到平衡后海水中的二氧化碳含量增加多少，即热力学平衡问题； 二是动力学问题，即大气-海洋之间二氧化碳交换速度有多快； 三是海水铅直混合速率。 《地球科学概论》作业 自然灾害小议 姓名： 学号： 专业： 第1页共6页 日本里氏9.0级地震的风波还未平息，5.12全国防灾减灾日的警钟还在回响，就在此刻，在我国广阔的南方严酷的旱情已持续数月，再放眼大洋彼岸，呼啸的龙卷风袭击了密苏里州，留下了断壁残垣。追根溯源，人类近万年的文明史从某种程度上也可以看成一部与自然灾害抗争的历史，直至今日，在科技高度发达的今天，人类依然无法完全预防自然灾害，地震的预测，旱灾的预防等等难题一直悬而未决。但是千年来与自然灾害抗争的历史依然让人类学到了许多，我在接触这门课以后，通过阅读书籍和查阅相关资料，对自然灾害的形成、作用、预防有了更深入的了解，也形成了一些个人的看法，这也是本篇论文所想要表达的。 1.自然灾害简述 自然灾害在地球科学概论的书本上有着明确的定义，它是指由于自然异常变化造成的人员伤亡、财产损失、社会失稳、资源破坏等现象或一系列事件。自然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的，它覆盖很广，包括地震、火山爆发、泥石流、海啸、台风、洪水等突发性灾害；也有地面沉降、土地沙漠化、干旱、海岸线变化等在较长时间中才能逐渐显现的渐变性灾害；还有臭氧层变化、水体污染、水土流失、酸雨等人类活动导致的环境灾害。其中我想要重点讨论的是我国多发的自然灾害，同时会重点分析地震灾害。 在世界范围内较重大的突发性自然灾害主要有：旱灾、洪涝、台风、风暴潮、冻害、雹灾、海啸、地震、火山、滑坡、泥石流、森林火灾、农林病虫害等等。而在我国，自然灾害的种类也相当繁多，地震、台风、洪水、干旱、泥石流、山体滑坡、海啸、冰雹、崩塌、地面塌陷、沙尘暴等等，每年都要在全国和局部地区发生，造成大范围的损害或局部地区的毁灭性打击，给我国经济文化发展造成了相当大的阻碍。 作为世界上自然灾害种类最多的国家，在我国，自然灾害被详细地分为七大类：气象灾害、海洋灾害、洪水灾害、地质灾害、地震灾害、农作物生物灾害和森林生物灾害和森林火灾。近40年来，据相关部门统计，每年由气象、海洋、洪涝、地震、地质、农业、林业等七大类灾害造成的直接经济损失，约占国民生产总值的3％(5％，平均每年因灾死亡数万人)。此外，经济发展，人口增长和生态恶化，尤其是灾害高风险区内人口、资产密度迅速提高，使自然灾害的发生频率、影响范围与危害程度均在增长，成为一些地区长期难以摆脱贫困的重要制约因素。特别是2008年以来，我国发生了一系列重大自然灾害，如汶川地震、暴雪、青海地震、舟曲泥石流、长江沿线各省重大洪涝灾害，面对这些如此频繁且重大的灾害，在世界上来说都是相当少见的。 2.我国的自然灾害成因 《海洋科学概论论文》 考号：28号 生命的起源与发展 学院： 班级： 姓名： 学号： 日期： 生命的起源 内容简介：从地球的演化形成，关于生命起源的学说，生命最初的存在形式及演化、分类。 引言：生命的起源一直是很古老而又年轻的话题，他的古老在于，很久很久之前，人们就开始好奇，开始探索：而他的年轻则是因为，直到现在人们还是没有真正探索清楚，并且不断有新的发现。对生命起源的探索是人类认识自己认识自然必须经历的阶段，这不仅仅是简单的认识，更是在积极的寻求自身发展。从地球最初的形成，到第一片海洋，第一片大陆的诞生，再到第一个生命开始，发展壮大，这一切的一切那么自然，又那么神秘…… 一．地球的演化形成 关于地球的演化，科学界也一直有着不同的看法。但是已经形成了一种比较公认的看法，那就是地球的内部圈层与外部圈层的发展与演化是相互关联的。地球的演化 主要分为以下几个阶段：（一）冥古宙；（二）太古宙；（三）元古宙；（四）显生宙。 如下图： 根据上面的表格可以很明显的了解到，地球是经过数十亿年的漫长变化才逐渐形成今天的具有先进系统的地球。应当引起注意的是，现有的假说并不能作出对宇宙及地球起源以及进化的定论，科学探索仍然在进行中。地球的演化离不开她的载体宇宙，也离不开最基本的结构基础物质。正是在宇宙创造的各种有利条件和物质无休止的发展变化中，地球一步步的成长演化。如今地球仍然在不停的变化演化之中。很难设想，数亿年之后，地球乃至宇宙将会是什么样子？茫茫宇宙，究竟还隐藏着多少不为人知的奥秘？这些问题，也是无数科学家不懈研究地球起源与进化的不竭动力。 二．关于生命起源的学说 当第一只古猿解放双手开始直立行走，进化成人类，当人类不再为食物奔波劳碌，开始学会思考，人便开始好奇，好奇自己从哪里来，于是便有了各种各样的猜想，这些学说大致有以下几种： 1．创造论或神创说 创造论认为世界万物都是由神所创造。比如上帝、阿尔修斯。在《圣经》上说，“起初，神创造天地。这种学说把一切自然现象都归结于神的创造。 2. 自然发生论 又称“自生论”或“无生源论”，认为生物可以随时由非生物产生，或者由另一些截然不同的物体产生。如中国古代所谓“肉腐出虫，鱼枯生蠹”。中世纪有人认为树叶落入水中变成鱼，落在地上则变成鸟等。自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。 但是，1860年，法国微生物学家巴斯德设计了一个简单但令人信服的肉汤实验，彻底否定了自然发生说。他的实验为科学家进一步否定“自然发生论”奠定了坚实的基础。 现代生物学，化学的研究结果发现生命的创造只能通过遗传物质的复制，以及细胞的分裂过程来实现。我们在生活中所直观观察到的生命“自生”现象，全部都是某种不易发现的复制过程在起作用。这些发现彻底地否认了自然发生论的可能性， 3.陆地起源说 地质学家们于1946年在澳洲埃迪亚加拉山的赤红岩层中发现了最古老的大型多细胞化石，其生存年限要早于寒武纪进化大爆炸（Cambrian evolutionary explosion），先前的研究表明正是在该时期产生了类似于这些化石的现代动物群化石。这些化石要追溯到至今 5.42亿至 6.35亿年前的埃迪卡拉纪(Ediacaran)时期，其中有狄更逊水母(Dickinsonia)化石。埃迪亚加拉纪化石代表了一种独立的陆地生命进化辐射模式，这种模式要比寒武纪进化大爆炸出现的海洋生物至少早2000万年。长期以来，远古时期的多细胞化石被认为是早期海洋生物的先祖，它们生活在海洋里，是一些陆栖地衣或其他微生物菌群的残留部分。但最新的化石研究发现，这些远古时期的多细胞生物与陆生生物具有共性，所以它们很可能是生活在陆地上的，而非海洋里[1]。 4.化学起源说 化学起源说是被很多学者接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。 米勒模拟实验（Miller’s simulated experiment）通过模拟的原始大气中的最初物质，通过通电引爆，合成小分子有机物，进而合成大分子有机物，最终成为生命。这个过程漫长而复杂，因为有比较充分的根据和实验证明，这一学说为多数科学家接受。生命起源是一个自然历史时间，是整个宇宙演化的一部分。但仍需要深入进行研究。但是米勒实验有如下缺陷：米勒试验提供持续的电能，但是原始时代的地球不一定；不能完全确定米勒试验各物质浓度的配比；氨基酸很可能是宇宙流星和彗星在撞击地球的时候带出的，因为当时这种现象十分普遍，科学证明氨基酸可以在宇宙的恶劣环境中存在；地球的高温环境和强烈的紫外线会使有机物迅速分解。 该理论的质疑者认为，仅仅能够证明蛋白质大分子可以自然形成便宣称生命可以如此自发产生，就好比给猴子一台打印机，就宣称它可以写出一本红楼梦。形成一个大分子固然简 海洋科学导论试题一、名词解释 1. 海洋科学：研究地球上海洋的自然现象、性质与其变化规律，以及和开发与利用海洋有关的知识体系。 2. 大陆架：海岸线到水深200米以内，平均深度133米；宽度1—1000km，平均75km ;平均坡度度；地壳为硅质花岗岩构成。浪、潮、流季节变化，丰富的油气田，渔业，养殖业主要 场所。 3. 海洋科学分支：物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学、环境海洋学、海气相互作用以及区域海洋学等。 4. 海洋科学研究的对象及特点： 特殊性与复杂性：极大的比热容、介电常数和溶解能力，极小的粘滞性和压缩性等。 海洋中水-汽孙三态的转化无时无刻不在进行。海洋每年蒸发约44X 108t淡水 海水的运动还受制于海面风应力、天体引力、重力和地球自转偏向力等。诸如此类各种因素的共同作用，必然导致海洋中的各种物理过程更趋复杂，即不仅有力学、热学等物理类型，而且也有大、中、小各种空间或时间特征尺度的过程。 具有多层次耦合的特点蒸发与降水，结冰与融冰，海水的增温与降温，下沉与上升，物质的溶解与析出，沉降与悬浮，淤积与冲刷，海侵与海退，潮位的涨与落，波浪的生与消，大陆的裂离与聚合，大洋地壳的扩张与潜没，海洋生态系平衡的维系与破坏等等。海洋科学研究 的特点： 1. 它明显地依赖于直接的观测 2. 信息论、控制论、系统论等方法，在海洋科学研究中越来越显示其作用。 3. 学科分支细化与相互交叉、渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显。 5. 太阴日 地球上一点由第一次正对月球中心的的二次正对所需的时间 太阴日=平太阳日时=20 h 50 min （由于月球公转速度大于太阳在地球上的视觉运动 速度，当地球转动一周，平太阴日以运行了大约度。地球上一点由第一次正对月球中心的的二次正对约需旋转度角！） 6.新中国海洋科学的发展历程1950 年8月就在青岛设立了中国科学院海洋生物研究室。 中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 海洋生物学是研究海洋中生命有机体的起源、分布、形态结构、进化与演替特征、生命过程及其规律，并探索海洋生物之间以及生物与海洋环境之间相互作用和影响的科学。本课程主要介绍海洋生物的形态学、分类学、生理功能、习性和分布、生殖与发育、资源开发与合理持续利用、各生物类群与环境的相互关系等，使学生对海洋生物类群有一个全面而系统的认识和了解。 2.设计思路： 作为专业核心课程，《海洋生物学》设置的目的是使学生掌握海洋生物的形态学、分类学、习性、分布以及各生态类群与环境的相互关系等。教学思路如下：1）介绍海洋生物学的概念和特点、海洋生物学研究的历史和现状；2）简述海洋生物与海洋环境的关系及海洋生物对海洋环境条件的适应；3）讲述海洋生物的分类与特征，主要介绍原核生物、原生生物、海洋真菌、海洋植物、海洋无脊椎动物、半索动物、脊索动物(包括海洋鱼类、海洋爬行类、鸟类和哺乳类)等；4）海洋生物资源利用与保护。 3. 课程与其他课程的关系： 先修课程：普通生物学、基础生态学等；并行课程：环境海洋学、环境微生物学、 - 1 - 环境生物学、生物化学、分子生物学、生态毒理学；后置课程：海洋生物学实验、生物海洋学。 本课程与上述课程构成了环境科学专业环境生物与化学方向有关海洋生物与生态的课程群，内容和要求各有侧重、联系密切。 二、课程目标 《海洋生物学》是环境科学专业的核心课程，主要目标是通过课程的学习，使学生掌握海洋生物学的基本理论和知识，包括海洋生物形态学、分类学、生理功能、习性和分布、资源开发与合理持续利用、各生态类群与环境的相互关系及各生态类群的研究方法等，使学生对海洋生物类群有一个全面而系统的认识和了解，为今后学习其他相关专业课程打下扎实的基础。 三、学习要求 教学过程包括课堂授课与讨论、课外作业等形式，要求学生做到课前提前预习教材相关章节、课后完成课下作业；教学过程中，重点内容会组织小组讨论，由学生分组针对特定的科学问题做调研，并以PPT的形式课上报告，交流讨论。 要完成所有的课程任务，学生必须： （1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试。本课程将包含较多的随堂练习、讨论、小组作业展示等课堂活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的组成部分。 （2）按时完成常规作业。这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。 （3）完成教师布置的一定量的文献和背景资料阅读等作业，其中大部分内容要求以小组合作形式完成。这些作业能加深对课程内容的理解、促进同学间的相互学习、并能引导对某些问题和理论的更深入探讨。 - 1 - 中国地质大学（北京） 课程期末考试 论文 课程名称：海洋科学导论 姓名：李宏鹏 学号：1004132227 任课教师：杨娟、刘宝林、周东身 学时：32 开课院系：海洋学院 开课时间：2015.3－5 一、简述《海洋科学导论》的主要内容。结合自己的专业，谈谈你的学习体会。 首先我认识到学习海洋科学的意义。海洋是生命的发祥地，是气温的调节器和大陆水汽的源头，是资源的宝库。海洋有丰富的生物资源、矿产资源、动力资源和空间资源。海洋是也兵家必争之地，海洋问题涉及国家安全和主权利益、资源保护、交通通道保护、地缘政治等方面。海洋还是科学的实验室，人们自古就在海洋中探索人类起源。 我们从海洋地质与地理、海洋化学、海洋物理和海洋生物方面详细的学习了海洋的科学。这门课带我重温了初高中时学习的基础海洋知识，例如全球有五大洋分别是太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋和南大洋，以及他们各自的特点和一些地质成因。同时，更进一步的从自然地理、政治和经济地理方面学习了五大洋。此外我还学习到海底扩张-板块构造学说，以活动论观点为主导，对奠基于大陆的传统地质学理论提出了挑战，引发了一场“地球科学革命”，影响所及，不仅改变了地球科学的结构，还改变了地球科学人员的思维方式。目前，板块构造理论已影响到地球科学的几乎所有领域，是研究海底构造的理论核心和指导思想。而且，板块构造学说是多学科相互交叉、渗透发展起来的全球构造学理论，它吸取了魏格纳大陆漂移说的精髓——活动论思想，以海底扩张说为基础，经过威尔逊等一大批科学家的综合而确立的。 海洋是巨大的资源宝库，海洋底蕴藏着丰富的矿物资源。在陆上矿物资源已趋枯竭的情况下，开发利用海洋矿物资源更显得重要。海洋化学是用化学原理和化学技术，研究海洋中物质的性质和它们的化学作用的一门科学。研究内容为海水化学，海洋沉积物化学，活体海洋生物化学，海洋界面物理化学及与界面物相互作用的化学。我们了解了海水的组成和性质，还有其对于生命的重大意义。这也让我联想到高中化学时学到的海水淡化技术。 海洋物理是研究海洋的物理特性、海洋水体的运动形式和过程，以及它们与大气和海底相互作用的学科。海水的温度和密度影响海水的运动，还有科里奥利效应等也会影响，产生波浪、潮汐、洋流和水团等。同时，海气之间有物质、能量交换，海洋对大气有热、水效应及气候效应，如厄尔尼诺及拉尼娜现象等。这些气候效应与我们的生活息息相关。 海洋生物是研究生活在海洋里的生物的种类、分布、生理、生化，尤其是它们的生态，即它们的生长、发育、栖息、活动与海洋环境之间关系的科学。海洋生物是海洋中的主要生产力，海洋生物的种类的多样性，生物资源和食用价值，对海洋环境和全球变化有着极其重要的影响和指示，对海底沉积物和海洋油气能源形成和开发起到巨大贡献作用。在这里我们学习了海洋生物的分类，海洋生物与海洋环境条件，海洋水域生产力和海洋生物资源。 我是电气工程及其自动化专业的，这个专业是为各行各业培养能够从事电气工程及其自动化、计算机技术应用、经济管理等领域工作的宽口径、复合型的高级工程技术人才。相信在海洋科学领海洋工程概论论文
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