1、海洋科学导论复习提纲汇总海洋科学导论复习提纲第一章 绪论第一节、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。如果地球的地壳是一个平坦光滑的球面，那么就会是一个表面被2600多米深的海水所覆盖的“水球”。地球科学体系是一个独特的、复杂的、交叉科学体系。它包括地理学、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。 海洋科学是地球科学的重要分支之一。人们根据研究对象不同，通常把它分为：物理海洋学、海洋化学、海洋生物、海洋地质等四大学科。（一）、研究
2、内容 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。是研究发生在海洋中各种的物理、化学、生物、地质地貌等各种现象和过程的发生，发展和演变规律及它们与环境相互作用、相互影响的规律的一门综合性科学。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。物理海洋学： 以物理学的理论、
3、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。主要包括物理海洋学、海洋气象学、海洋声学、海洋光学、海洋电磁学、河口海岸带动力学等。主要研究海水的各类运动(如海流、潮汐、波浪、紊流和海水层的微结构等)，海洋中温、盐、密和声、光、电的现象和过程，以及有关海洋观测的各种物理学方法。 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。新兴科学：工程海洋学，遥感海洋学，环境海洋学
4、、军事海洋学和渔业海洋学等（二）、海洋的特性2.海水特性： 混合溶液：水、盐分、气体、悬浮有机物、悬浮无机物。 第二节 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；第三节 海洋学研究方法1.（物理海洋学）常规和遥感观测。2.实验和数值模拟。3.理论研讨第四节 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、18721876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。19251927年，德国“流星”号在南大西洋的
5、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()和1960年政府间海洋学委员会()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启示：研究历史是曲折漫长的，对海洋认识逐渐深入，科学研究需要不怕吃苦，勇于创新。我们因该关注海洋、善待保护海洋、和海洋和平共处。2.8 与海洋法有关的海域名称直线基线：直线基线是先在大陆岸上或沿海岸外缘岛屿上选定若干点作为基点，然后将相邻的基点以直线相连而成。内水：（包括湖泊、河流、内海、港口、领峡及其他位于领海基线以内的水域。）领海：（沿海国从其全部海岸的最低落潮线，即大比例海图的低潮线（称自
6、然基线）或所选定的一条领海基线（称直线基线）向外延伸，划出一定宽度（通常12n ）的海域作为领海，该国对此海域行使主权管辖。1浬（1n ）=1.852）毗连区：（沿海国为了某些特定事项（如海关、财政、移民、防疫等）在其领海宽度线外划出不超过12n 的海域作为毗连区，行使必要的管制。）专属经济区：（沿海国有权在领海以外划定一个专属管辖区，其宽度自领海基线起不超过200n ，对该区域的一切生物和矿产资源拥有主权，其他国家享有航行、飞越、敷设电缆和管道的自由）公海：（除领海、内水、群岛水域、专属经济区以外的全部海域。）第二章 地球系统与海底科学2.1 地球的基础知识2.1.1 地球的宇宙环境 太阳吸
7、引着九大行星、50颗卫星、2000多颗小行星以及600多颗彗星绕其运行。 2.1.2 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2.1.3 地球的圈层结构2.1.4 地球的起源与地质时代一、地球的起源 大约在（5060）亿年前，在银河系所在部位存在一个巨大的气体“尘埃”星云，叫作太阳云。一开始它就在不稳定地自转，同时在自身引力作用下进行收缩，使大量物质聚集于中心部分。根据旋转体角动量守恒定律，体积缩小导致自转速度加快，离心力随之加大，太阳云逐渐变扁成圆盘状。太阳云在收缩过程中，密度压力加大，导致温度急剧上升，于是产生氢聚变为氦的核反应。通过向外强烈辐射释放出巨大能量，于是光芒
8、四射的原始太阳就此产生。原始太阳经过一个不稳定阶段，抛射出大量物质。太阳抛出的物质参加到围绕它旋转的圆盘中去。在围绕太阳旋转的盘状星云赤道面上，尘埃物质作为气体凝聚的核集结成一个个大小团块，并沿赤道下沉，形成一圈圈有规律间隔的尘环。环内物质在不均匀引力作用下，大质点吸引小质点，逐渐聚结成为行星胚胎，最终形成行星。2.2 海与洋2.2.2 海洋的划分主要部分为洋（90%2000m35%。具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统，沉积物为海相（钙质软泥，硅质软泥和红粘土） ，附属部分为海（海是海洋的边缘部分）、海湾和海峡10%。陆相（沙，泥沙），（1）陆间海：是指位于大陆之间的海，面积和深度都较大，如地
9、中海和加勒比海。（2）内海：是伸入大陆内部的海，面积较小，其水文特征受周围大陆的强烈影响，如渤海和波罗的海等。（3）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、日本海等。 海湾：被陆地环绕且面积不小于以口门宽度为直径的半圆面积的海域。海峡：海洋中相邻海区宽度较窄的水道，主要特征是流急，沉积物多为岩石和砾石 。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
10、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 （20005000m ）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
11、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（15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。 一、 大洋中脊 大洋中脊又称中央海岭，是指贯穿世界
12、四大洋、成因相同、特征相似的海底山脉系列。二、 大洋盆地 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 2.4.1 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
13、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。 2.4.2 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。 2.4.3 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
14、、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。（
15、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 （1）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
16、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0.051.0，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
17、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 （1）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
18、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2.6 海底矿产资源2.6.1 滨海砂矿2.6.2 海底石油和天然气2.6.3 磷钙石和海绿石2.6.4 锰结核和富钴结壳2.6.5 海底热液硫化物2.6.6 天然气水合物第三章 海水
19、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3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15 35.0 2 S 42 公式建立采用稀释和浓缩得到35标准海水。 用电导方法，但不依赖海水的氯度，而且可以精确测定的溶液，作为电导标准。现场测出R、T、P要经过修正才能得到含盐度考虑温度影响时: 2 + S 现场测得电导比R，经过处理得到海水盐度：是
20、压力对电导比影响， = f(p，T，R)为标准海水的温度系数， = f(T)在求出、和已知R的情况下可求得，（R，SS）3.1.3 海水的主要热学性质与力学性质海水比热：使1克物质升高1所需的热量称为比热，单位：J1-1 （1）比热随盐度的增大而降低。（2）在低温时，比热随温度的增高而减少。（3）在高温时，比热随温度的增高而增大。略小于，其值为3.89 Jg热容量q：使1立方厘米物质的温度增加1需热量的焦耳数，称为热容量。比热和热容量的关系可写为海水的蒸发潜热：使1克海水蒸发，或使1克海水化为同温度的蒸汽时所需的热量，称为海水的蒸发潜热L，单位为焦耳克。1卡4.184焦耳 蒸发时温度愈高，蒸发
21、潜热就愈小。纯水在030时，蒸发潜热L（T为温度） 海水的绝热变化：在水块与外界没有任何热量交换下，水块的温度随体积变化而变化，称为绝热变化。 为绝对温度 273.15 为热膨胀系数位温：某一水样从海洋中任一深度绝热上升到海面时所具有的温度称为水块的位温。水块现场温度为T， TT0T 则位温T0TT四、海水的热膨胀热膨胀系数：单位为-1。是海水温度,盐度和压力的函数，随着的增加而增大。当由负转正时，所对应的温度为海水最大密度的温度。T（最大密度温度）f (s) S大 T小 3.1.3 海水的密度与海水状态方程海水密度：单位体积海水的质量（g 3）比容：单位质量海水的体积（3 ） 海水的密度和比
22、容都是温、盐、压力的函数，用S，T，P和S，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”， 或 条件密度：大气压力下的海水密度称为“条件密度”t （大气压力为0）海水比容： (. 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” 。 = V .0 =(.0-0.9)103 海水状态方程现场密度比容的计算皮约克纳斯将比容按泰勒级数展开求出了温度， 盐度和压力对密度的订正值，并且编制了全部用 表，简化了计算方法，即：35.0.0+ + 其中35.0.0是已知的，后面各项均可根据海水的从
23、海洋用表中查出，然后求和，即得海水现场 比容，也就得到海水现场密度。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。海洋中的热平衡： = （ ） - 短波辐射能海面有效回辐射；海洋与大气热交换海面蒸发海洋内部的热传输ES0辐射减弱规律太阳高度h 太阳光线与某地水平之交角朗伯定律:太阳高度对太阳辐射的影响。射达水平面上的太阳辐射能与太阳高度的正弦成正比 （10.71C）2 A是常数6.9810-2 K是地理纬度的函数（=0，0.023； =40，0.024 ；=70，0.027）h是一天的平均太阳高度，C是云量T4k1-(0.21+0.7410-0.055e
24、0)(1-0.766c)2.5110- 4(T0) T0海面温度，, 海面以上Z处的温度和风速。0.134（e0)L L2479+2.2T T() ； L蒸发潜热； E蒸发量； e0和分别为海面以上高度处的水汽压（）即水汽量。 为Z处的风速。海洋水量平衡方程式：()+()+() P降水；E蒸发； 获得、失去(海流混合)；M融冰；F结冰；R大陆径流；g给定时间内交换亏损或盈余的水量。海洋温度的分布与变化分布特点：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。温度自赤道向两极不规则地下降。海流影响局部温度分布，经向流使等温线改为经向。在寒暖流交汇处或二个物质不同的水团交汇处
25、，等温线密集。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。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510。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温度的日变化：温度在一天当中随时间有日变化，在一日内会出现最高温度和最低温度。在14：3015：00表层温度最大，在清晨4：005：00表层温度最小。温度的年变化：年最低、最高温度在中、高纬度分别出现在2月和8月。 二、盐度的分布变化 1.大洋表面的盐度分布大洋表面盐度径向分布从赤道向两极呈
26、马鞍形寒暖流交汇处，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。大洋边缘盐度小（降水量大）。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赤道，表面低，向下增大，至100200m层盐度达最大值,以后逐渐减小，至中层8001500m层盐度达最小值，以后又缓慢上升，至20003000m盐度均匀。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。亚寒带，表层最小，随深度增加而增加15002000m以下不变化。极地，表层小，300500m以下均匀。3.4.2 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
27、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 一、海洋湍流与混合： 1、湍流的基本特征：随机性 扩散性 耗散性 2、静力稳定度：静力稳定度： 水块保持或恢复原来平衡能力的量度E0 稳定；E4.0混合潮：不正规半日潮 0.5F 2.0 不正规日潮 2.0F 4.07.2 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。
