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千里之行,始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦海洋學(xué)知識(shí)重點(diǎn)牢記:
第一章緒論
依《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》與《中華人民共和國(guó)領(lǐng)海和毗連區(qū)法》等,屬中國(guó)管轄的海域面積,相當(dāng)于陸地國(guó)土面積的1/3(300萬平方公里)。
第二章地球系統(tǒng)與海底科學(xué)
地球上互相連通的廣大水域構(gòu)成統(tǒng)一的世界海洋。依照海洋要素特點(diǎn)及形態(tài)特征,可將其分為要緊部分和附屬部分。要緊部分為洋,附屬部分為海、海灣和海峽。大洋中脊又稱中央海嶺,是指貫通世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脈系列。
第三章海水的物理特性和世界大洋的層化結(jié)構(gòu)
海水的鹽度的平均值約是35psu
水的密度變化有反常,3.984℃時(shí)密度最大
海面熱收支:太陽輻射(進(jìn)入海洋中的)、海面有效回輻射(長(zhǎng)波輻射)、蒸發(fā)或凝聚潛熱以及海氣之間的感熱交換。海洋中的水循環(huán)妨礙因子:蒸發(fā)、落水、大陸徑流、結(jié)冰與融冰。
世界大洋表層鹽度分布取決于蒸發(fā)和落水量之差。(E-P)~S成正比例。主溫躍層(永遠(yuǎn)性溫躍層):低緯海域的暖水只限于薄薄的近表層之內(nèi),其下便是溫度鉛直梯度較大的水層,在別太厚的深度內(nèi),水溫迅速遞減。這層鉛直梯度較大的水層算是大洋主溫躍層,它別隨季節(jié)變化。
中國(guó)大百科全書(海洋卷,1987)對(duì)水團(tuán)的定義是:“源地和形成機(jī)制相近,具有相對(duì)均勻的物理、化學(xué)和生物特征及大體一致的變化趨勢(shì),而與身邊海水存在明顯差異的宏大水體?!焙K旌系男问接腥N:分子混合、渦動(dòng)混合(湍流混合)和對(duì)流混合。
第五章海洋環(huán)流海流:是指海水大規(guī)模相對(duì)穩(wěn)定的流淌。
“大規(guī)?!保核目臻g尺度大,具有數(shù)百、數(shù)千千米甚至全球范圍的流域;
“相對(duì)穩(wěn)定”:在較長(zhǎng)的時(shí)刻內(nèi),例如一具月、一季、一年或者多年,其流淌方向、速率和流淌路徑大致相似。海流的成因:一是海面上的風(fēng)力驅(qū)動(dòng),它形成風(fēng)生海流。二是海水的溫鹽變化。
海流流速的單位,按SI單位制是米每秒,記為m/s;流向以地理方位角表示,指海水流去的方向。流向記為0°(北),向東流淌則為90°。流向與風(fēng)向的定義恰恰相反,壓強(qiáng)梯度力水平重量(大約1cm:1km的歪面上向下滑動(dòng)所受的力),是引起海水運(yùn)動(dòng)的重要作用力。
地轉(zhuǎn)偏向力(科氏力,CoriolisForce):由于地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性力,即稱為地轉(zhuǎn)偏向力或稱科氏力??剖狭Φ幕拘再|(zhì)為:惟獨(dú)當(dāng)物體相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生;假如人們沿物體運(yùn)動(dòng)的方向看,在北半球它垂直指向物體運(yùn)動(dòng)的右方,在南半球恰恰相反,即指向左方;科氏力只能改變物體的運(yùn)動(dòng)方向,而別能改變物體運(yùn)動(dòng)的速率;水平科氏力的量值與物體運(yùn)動(dòng)的速率及地理緯度的正弦(sinφ)成比例,在赤道上為零。
水平壓強(qiáng)梯度力與科氏力取得平衡時(shí)的定常流淌,稱為地轉(zhuǎn)流。
由風(fēng)驅(qū)動(dòng)形成的風(fēng)生環(huán)流,要緊表如今大洋的上層。
世界大洋上層環(huán)流的總特征能夠用風(fēng)生環(huán)流理論加以解釋。
太平洋與大西洋的環(huán)流型有相似之處:在南北半球都存在一具與副熱帶高壓對(duì)應(yīng)的巨大反氣旋式大環(huán)流(北半球?yàn)轫槙r(shí)針方向,南半球?yàn)槟鏁r(shí)針方向);在它們之間為赤道逆流;兩大洋北半球的西邊界流(在大西洋稱為灣流,在太平洋稱為黑潮)都很強(qiáng)大,而南半球的西邊界流(巴西海流與東澳海流)則較弱;北太平洋與北大西洋沿洋盆西側(cè)都有來自北方的寒流;在主渦旋北部有一小型氣旋式環(huán)流。
印度洋南部的環(huán)流型,在總的特征上與南太平洋和南大西洋的環(huán)流型相似,而北部則為季風(fēng)型環(huán)流,冬夏兩半年環(huán)流方向相反。在南半球的高緯海區(qū),與西風(fēng)帶相對(duì)應(yīng)為一支強(qiáng)大的自西向東繞極流。另外在靠近南極大陸沿岸尚存在一支自東向h
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西的繞極風(fēng)生流.
由溫、鹽變化引起的環(huán)流常被稱為熱鹽環(huán)流,相對(duì)而言,它在大洋中下層占主導(dǎo)地位。
第六章海洋中的波動(dòng)現(xiàn)象
對(duì)深水波而言,其波速與水深無關(guān),僅與波長(zhǎng)有關(guān),對(duì)淺水波而言則與波長(zhǎng)無關(guān)而只與水深h有關(guān)。深水波速π
λ2gc=,淺水波速ghc=。小振幅重力波的總能量與波高的平方成正比:λρ28
1gHE=波紋破裂:波陡達(dá)一定限度(實(shí)際觀測(cè)1/10),波峰就會(huì)破裂。
關(guān)于密度延續(xù)變化海洋中的內(nèi)波:內(nèi)波能量的輸送:能量以群速傳播,但群速與波速量值別同,傳播方向垂直,在同一鉛直面上。內(nèi)波的反射:群速的入射與反射與鉛直方向夾角相等。風(fēng)浪是指當(dāng)?shù)仫L(fēng)產(chǎn)生,且向來處在風(fēng)的作用之下的海面波動(dòng)狀態(tài).涌浪則指海面上由其它海區(qū)傳來的或者當(dāng)?shù)仫L(fēng)力迅速減小、平息,或者風(fēng)向改變后海面上遺留下來的波動(dòng)。
第七章潮汐
潮汐現(xiàn)象是指海水在天體(要緊是月球和太陽)引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性運(yùn)動(dòng),適應(yīng)上把海面鉛直向漲降稱為潮汐,而海水在水平方向的流淌稱為潮流。
潮汐的類型:1.正規(guī)半日潮;2.別正規(guī)半日潮;3.正規(guī)日潮;4.別正規(guī)日潮。
地球上的物體,其所受到的月球的引力,與因地球繞地-月公共質(zhì)心平動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力的合力,是該物體所受的月球引潮力。
引潮力與天體質(zhì)量成正比,與距離的立方成反比;太陰引潮力與太陽引潮力相比:約2.17倍,所以,海洋潮汐現(xiàn)象要緊是月球(和太陽)產(chǎn)生的。
人們?yōu)榱擞?jì)算太陽、月球的引潮力所引起的海洋潮汐,就把具有復(fù)雜周期的潮汐看作是許多周期長(zhǎng)短各異的潮汐疊加而成的,而且假設(shè)與每一具如此周期的潮汐都對(duì)應(yīng)有一具天體,即“假想天體”。假想天體對(duì)海水所引起的潮汐稱為“分潮”
四個(gè)較大的分潮:M2、S2、K1、O1同潮時(shí)線是從無潮點(diǎn)發(fā)出的射線,等振幅線是繞無潮點(diǎn)的同心圓。風(fēng)暴潮(stormsurges)是指由于強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)—--如強(qiáng)風(fēng)和藹壓驟變所招致的海面異常升高的現(xiàn)象。
第八章大氣與海洋
在相互制約的大氣海洋系統(tǒng)中,海洋要緊經(jīng)過向大氣輸送熱量,尤其是提供潛熱,來妨礙大氣運(yùn)動(dòng);大氣要緊經(jīng)過風(fēng)應(yīng)力向海洋提供動(dòng)量,改變洋流及重新分配海洋的熱含量。所以能夠簡(jiǎn)單地以為,在大尺度海氣相互作用中,海洋對(duì)大氣的作用要緊是熱力的,而大氣對(duì)海洋的作用要緊是動(dòng)力的。
熟識(shí):
第一章緒論海洋科學(xué)是研究地球上海洋的自然現(xiàn)象、性質(zhì)與其變化規(guī)律,以及和開辟與利用海洋有關(guān)的知識(shí)體系。
第二章地球系統(tǒng)與海底科學(xué)大地水準(zhǔn)面:是既別思考地表海陸差異、也別思考陸、海地勢(shì)起伏時(shí)的海面。它在海洋中是別思考波紋、潮汐和海流的存在、海水徹底靜止時(shí)的海面;它在大陸上是靜止海面向大陸之下延伸的假想“海面”。
把三大洋在南極洲附近連成一片的水域稱為南大洋或南極海域。從南極大陸到南緯40°為止的海域,或從南極大陸起,到亞熱帶輻合線明顯時(shí)的延續(xù)海域。
現(xiàn)代海岸帶普通包括海岸、海灘和水下岸坡三部分。海岸是高潮線以上狹窄的陸上地帶,大部分時(shí)刻裸露于海水面之上,僅在特大高潮或暴風(fēng)浪時(shí)才被淹沒,又稱潮上帶。海灘是高低潮之間的地帶,高潮時(shí)被水淹沒,低潮時(shí)露出水面,又稱潮間帶。水下岸坡是低潮線以下直到波紋作用所能到達(dá)的海底部分,又稱潮下帶,其下限相當(dāng)于1/2波長(zhǎng)的水深處,通常約10~20m。
在大西洋,中脊位居中央,延伸方向與兩岸平行,邊坡較陡,稱為大西洋中脊;印度洋中脊也大致位于大洋中部,但歧分三支,呈“入”字型展布;在太平洋內(nèi),因中脊偏居?xùn)|側(cè)且邊坡平緩,故稱東太平洋海隆。
海底擴(kuò)張的速度大約為每年幾厘米。更新一次2億年。
第三章海水的物理特性和世界大洋的層化結(jié)構(gòu)
1978年有用鹽度標(biāo)度(PSS78),有用鹽度S(單位:PSU)。
有用鹽度實(shí)質(zhì)上是一具海水測(cè)樣電導(dǎo)率與標(biāo)準(zhǔn)的比值,它是絕對(duì)鹽度的一具代表量。
狀態(tài)方程:描述海水狀態(tài)參數(shù)溫度、鹽度、壓力與密度或比容之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
海冰形成的必要條件是,海水溫度落至冰點(diǎn)并接著失熱、相對(duì)冰點(diǎn)稍有過冷卻現(xiàn)象并有凝聚核存在。
進(jìn)入海水中的太陽輻射能(海洋凈獲得熱量):1m:44.5%;10m,22.2%;100m,0.52%;300m,0。
蒸發(fā)耗熱與感熱交換之比大約為10:1。
在緯向上,赤道附近的主溫躍層較強(qiáng)、較薄,深度大約在300m左右;在副熱帶海域下落,深度加深,厚度加大(800m)。高緯度區(qū)域,強(qiáng)度增大,厚度減小,水層變淺。極地水域別浮現(xiàn)永遠(yuǎn)性躍層。
在層結(jié)穩(wěn)定的海洋中,只要溫度或者鹽度兩者之一個(gè)有“別穩(wěn)定”鉛直分布(即鹽度隨深度減小,或者溫度隨深度增高),由于分子熱傳導(dǎo)系數(shù)大于鹽擴(kuò)散系數(shù)(Kt≈102KS),便也許引起自由對(duì)流,從而促進(jìn)海洋的內(nèi)部混合。由于這種海水混合現(xiàn)象徹底是由熱量與鹽量經(jīng)過分子擴(kuò)散而引起的,因而稱為“雙擴(kuò)散”效應(yīng)。
第五章海洋環(huán)流
海洋環(huán)流普通是指海域中的海流形成首尾相接的相對(duì)獨(dú)立的環(huán)流系統(tǒng)或流旋。
作用在海水上的力歸結(jié)為兩大類:一是引起海水運(yùn)動(dòng)的力,重力、壓強(qiáng)梯度力、風(fēng)應(yīng)力、引潮力等;另一類是由于海水運(yùn)動(dòng)后所派生出來的力,地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis力,亦稱為科氏力)、摩擦力等。
在靜態(tài)的海洋中,當(dāng)海水密度為常數(shù)或者不過深度的函數(shù)時(shí),海洋中壓力的變化也不過深度的函數(shù),此刻海洋中的等壓面必定是水平的,即與等勢(shì)面平行。這種壓力場(chǎng)稱為正壓場(chǎng)。
當(dāng)海水密度別為常數(shù),特殊在水平方向上存在明顯差異時(shí)(或者由于外部的緣故),此刻等壓面相關(guān)于等勢(shì)面將會(huì)發(fā)生傾歪,這種壓力場(chǎng)稱為歪壓場(chǎng)。
f—平面:如研究的海區(qū)緯度跨度別大,此刻科氏參量f可視為常量。f為常數(shù)的平面稱為“f—平面”。
??寺鼰o限深海漂流理論:
基本假定:在北半球穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)刻作用在無限廣大、無限深海的海面上;海水密度均勻,海面(等壓面)是水平的;別思考科氏力隨緯度的變化;只思考由鉛直湍流導(dǎo)致的水平摩擦力,且假定鉛直湍流粘滯系數(shù)Kz為常量。
當(dāng)摩擦力與科氏力取得平衡時(shí),海流將趨于穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定后的海流稱為風(fēng)海流(漂流)。
風(fēng)海流事情下,在北半球海水的體積運(yùn)輸方向與風(fēng)矢量垂直,且指向右方。
上升流是指海水從深層向上涌升。
下落流是指海水自上層下沉的鉛直向流淌。
世界大洋的一級(jí)水團(tuán):
1、表層水:具有高溫、相對(duì)低鹽特性,富溶解氧。
2、次表層水:高鹽和相對(duì)高溫
3、中層水:低鹽;也存在高鹽中層水:地中海,紅海
4、深層水:貧氧.
5、底層水:源于極地海區(qū),高密。
第六章海洋中的波動(dòng)現(xiàn)象
波動(dòng)的基本特點(diǎn):在外力的作用下,水質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置作周期性或準(zhǔn)周期性的運(yùn)動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)隨時(shí)刻與空間的周期性變化為波動(dòng)的要緊特征。
曲線的最高點(diǎn)稱為波峰,曲線的最低點(diǎn)稱為波谷,相鄰兩波峰(或波谷)之間的水平距離稱為波長(zhǎng)(λ),相鄰兩波峰(或者波谷)經(jīng)過某固定點(diǎn)所記憶的時(shí)刻稱為周期(T),顯然,波形傳播的速度C=λ/T。從波峰到波谷之間的鉛直距離稱為波高(H),波高的一半a=H/2稱為振幅,是指水質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置的向上(或向下)的最大鉛直位移。波高與波長(zhǎng)之比稱為波陡,以δ=H/λ表示。
在直角坐標(biāo)系中取海面為xoy平面,設(shè)波動(dòng)沿x方向傳播,波峰在y方向?qū)⑿纬梢粭l線,該線稱為波鋒線,與波鋒線垂直指向波紋傳播方向的線稱為波向線。小振幅重力波:系指波動(dòng)振幅相對(duì)波長(zhǎng)為無限小,重力是其唯一外力的簡(jiǎn)單海面波動(dòng)。
兩列振幅、周期、波長(zhǎng)相等,傳播方向相反的正弦波疊加。疊加后的波形別向外傳播,故稱駐波。波腹:波面具有最大的升落;波節(jié):無升落。
兩列振幅相等,周期、波長(zhǎng)相近,傳播方向相同的正弦波疊加,合成后的波動(dòng)稱為波群。
密度延續(xù)變化海洋中的內(nèi)波:內(nèi)波的恢復(fù)力則為科氏力與弱化重力(即重力與浮力之差)。羅斯貝波,亦稱行星波,它是一種遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于慣性頻率f的低頻波。它的恢復(fù)力別是重力也別是科氏力,而是科氏力隨緯度的變化率,即β。
風(fēng)浪的成長(zhǎng)與大小,別是只取決于風(fēng)力,而是與風(fēng)所作用水域的大小和風(fēng)所作用時(shí)刻的長(zhǎng)短有緊密關(guān)系。
所謂風(fēng)時(shí),系指狀態(tài)相同的風(fēng)持續(xù)作用在海面上的時(shí)刻;
所謂風(fēng)區(qū),是指狀態(tài)相同的風(fēng)作用海域的范圍。適應(yīng)上把從風(fēng)區(qū)的上沿,沿風(fēng)吹方向到某一點(diǎn)的距離稱為風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度,簡(jiǎn)稱為風(fēng)區(qū)。
風(fēng)浪尺度便達(dá)到了理論上的最大值,再不可能隨時(shí)刻的增加而增大了,稱為定常狀態(tài)。
假如風(fēng)浪還將隨時(shí)刻的增長(zhǎng)而接著增大,則稱為過渡狀態(tài).
在定常風(fēng)的作用下,對(duì)應(yīng)于風(fēng)區(qū)內(nèi)某點(diǎn),風(fēng)浪達(dá)到定常狀態(tài)所用的時(shí)刻是一定的,這段時(shí)刻稱為最小風(fēng)時(shí)。或者講,對(duì)應(yīng)于某一風(fēng)區(qū)(長(zhǎng)度),風(fēng)浪成長(zhǎng)至理論上最大尺度所記憶的最短時(shí)刻稱為最小風(fēng)時(shí)。這段時(shí)刻算是風(fēng)區(qū)上沿所產(chǎn)生的波紋傳播至某點(diǎn)記憶的時(shí)刻,所以別同風(fēng)區(qū),對(duì)應(yīng)于別同的最小風(fēng)時(shí),當(dāng)實(shí)際風(fēng)時(shí)大于最小風(fēng)時(shí)時(shí),波紋為定常狀態(tài),反之為過渡狀態(tài)。
當(dāng)實(shí)際風(fēng)時(shí)一定時(shí),固然對(duì)應(yīng)于某一風(fēng)區(qū)(長(zhǎng)度)內(nèi)的波紋達(dá)到定常狀態(tài),此一風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度稱為最小風(fēng)區(qū)。所以最小風(fēng)區(qū)的定義為,對(duì)應(yīng)于某一風(fēng)時(shí),風(fēng)浪成長(zhǎng)至理論上最大尺度所需要的最短距離。當(dāng)實(shí)際風(fēng)區(qū)小于最小風(fēng)區(qū)時(shí)風(fēng)浪為定常狀態(tài),反之為過渡狀態(tài)。
實(shí)際的海浪可視為是由許多別同波長(zhǎng)、別同周期和振幅的分波組成,這些組成部分在傳播過程中,波長(zhǎng)大的速度快,波長(zhǎng)短的速度慢,于是使原來疊加在一起的波動(dòng)分散開來,這種現(xiàn)象稱為彌散。頻散關(guān)系)tanh(2
khkg=σ
在近岸區(qū),波峰線有逐漸與等深線平行的趨勢(shì),也算是波向線與等深線逐漸垂直的趨勢(shì)。
波紋傳到近岸,波高的變化徹底取決于能量的變化。1.與波向的折射有關(guān);2.與相對(duì)水深的變化有關(guān)。第七章潮汐潮位(即海面相關(guān)于某一基準(zhǔn)面的鉛直高度)。
漲潮時(shí)潮位別斷增高,達(dá)到一定的高度往后,潮位短時(shí)刻內(nèi)別漲也別退,稱之為平潮,平潮的中間時(shí)間稱為高潮時(shí)。當(dāng)潮位退到最低的時(shí)候,與平潮事情類似,也發(fā)生潮位別退別漲的現(xiàn)象,叫做停潮,其中間時(shí)間為低潮時(shí)。從低潮時(shí)到高潮時(shí)的時(shí)刻間隔叫做漲潮時(shí),從高潮時(shí)到低潮時(shí)的時(shí)刻間隔則稱為降潮時(shí)。海面上漲到最高位置時(shí)的高度叫做高潮高,下落到最低位置時(shí)的高度叫低潮高,相鄰的高潮高與低潮高之差叫潮差。
凡是一天之中兩個(gè)潮的潮差別等,漲潮時(shí)和降潮時(shí)也別等,這種別規(guī)則現(xiàn)象稱為潮汐的日別等現(xiàn)象。
正規(guī)半日潮在一具太陰日(約24時(shí)50分)內(nèi),有兩次高潮和兩次低潮,從高潮到低潮和從低潮到高潮的潮差幾乎相等,這類潮汐就叫做正規(guī)半日潮。
地球上任一點(diǎn)的公轉(zhuǎn)慣性離心力的方向相同且與從月球中心至地球中心聯(lián)線的方向相同(即方向都背離月球),大小為2
dKMfc=
,式中M為月球的質(zhì)量,K是萬有引力常數(shù),d為月地中心距離。
潮汐靜力理論(或稱平衡潮理論)
假定:(1)地球?yàn)橐痪邎A球,其表面徹底被等深的海水所覆蓋,別思考陸地的存在;(2)海水沒有粘性,也沒有慣性,海面能隨時(shí)與等勢(shì)面重疊;(3)海水別受地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的作用。
思考引潮力后的海面變成了橢球形,稱之為潮汐橢球,同時(shí)它的長(zhǎng)軸恒指向月球。
八分算潮法:高潮時(shí)=0.8h×〔農(nóng)歷日期-1(或16)〕+高潮間隙
所謂高潮間隙是月中天時(shí)至下一具高潮發(fā)生時(shí)間的時(shí)刻間隔。
潮汐靜力理論的價(jià)值:
(1)潮汐靜力理論是建立在客觀存在的引潮力之上;(2)依照潮汐靜力理論能夠給出“分潮”的概念;(3)依照潮汐靜力理論導(dǎo)出的潮高公式所揭示出的潮汐變化周期與實(shí)際基本相符;(4)由潮高公式計(jì)算出來的最大也許潮差為78cm,這一數(shù)值與實(shí)際大洋的潮差相近。
潮汐動(dòng)力理論的基本思想
潮汐動(dòng)力理論是從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)動(dòng)身來研究海水在引潮力作用下產(chǎn)生潮汐的過程,此理論以為:關(guān)于海水運(yùn)動(dòng)來講,惟獨(dú)水平引潮力才是重要的,而引潮力的鉛直重量(鉛直引潮力)和重力相比很小,所以鉛直引潮力所產(chǎn)生的作用不過使重力加速度產(chǎn)生極弱小的變化,故別重要。潮汐動(dòng)力理論還以為:海洋潮汐實(shí)際上指的是海水在月球和太陽水平引潮力作用下的一種潮波運(yùn)動(dòng),即水平方向的周期運(yùn)動(dòng)和海面起伏的傳播,海洋潮波在傳播過程中,除了受引潮力作用之外,還受到海陸分布、海底地形(如水深)、地轉(zhuǎn)偏向力(即科氏力)以及摩擦力等因素的妨礙。
無潮點(diǎn)的存在是科氏力的作用;無潮點(diǎn)向?yàn)晨诘淖笙路狡?,是摩擦力的作用?/p>
風(fēng)暴潮的三個(gè)時(shí)期:先兆波、主振時(shí)期、余振時(shí)期。
第八章大氣與海洋
在北半球沿經(jīng)圈有三個(gè)閉合環(huán)流圈,在熱帶和極地各有一具直截了當(dāng)環(huán)流圈。在熱帶的稱哈得萊(Hadley)環(huán)流;在極地的環(huán)流稱極地環(huán)流。在兩個(gè)直截了當(dāng)環(huán)流之間的中高緯地區(qū)則存在一具與直截了當(dāng)環(huán)流相反的閉合環(huán)流圈,稱之為間接環(huán)流圈。那個(gè)間接環(huán)流圈亦稱費(fèi)雷爾(Ferrel)環(huán)流。
ENSO是厄爾尼諾(ElNiNo)和南方濤動(dòng)(SouthernOscillation)的合稱。(用來表示大尺度海洋大氣耦合系統(tǒng)的異?,F(xiàn)象。)
第十章海洋中的聲光傳播及其應(yīng)用
聲的折射、反射定律:聲線總是向聲速小的方向彎曲。
水下聲道:由躍層效應(yīng),在溫躍層以下深水區(qū),水溫隨深度增加變化減小,壓力對(duì)聲速的妨礙顯著,使c(z)曲線有極小值.若聲源在此附近,從聲源發(fā)出的聲線束將向聲速極小值所在的水層彎曲,此刻聲能大部分限制在此水層間,沒通過海面和海底的反射、散射和汲取,聲能損失非常少,像在水下存在一聲能傳播的通道,所以傳播距離非常遠(yuǎn),稱水下聲道.
第四章海水的化學(xué)組成和特性
聯(lián)合國(guó)專家組(1982)把海洋污染定義為:直截了當(dāng)或間接由人類向大洋和河口排放的各種廢物或廢熱,引起對(duì)人類生存環(huán)境和健康的危害,或者危及海洋生命(如魚類)的現(xiàn)象。
了解:
第一章緒論
英國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)1872~1876年的環(huán)球航行考察,被以為是現(xiàn)代海洋學(xué)研究的真正開始。
第二章地球系統(tǒng)與海底科學(xué)
地球呈現(xiàn)為別規(guī)則的旋轉(zhuǎn)橢球體。
莫霍面(M面)和古登堡面(G面),它們把地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三大圈層。
穩(wěn)定型大陸邊緣由大陸架、大陸坡和大陸隆三部分組成。
海底擴(kuò)張?jiān)趧e同大洋表現(xiàn)形式別同。一種是擴(kuò)張著的洋底并且把與其相鄰接的大陸向兩側(cè)推開,大陸與相鄰洋底相嵌在
一起隨海底擴(kuò)張向同一方向挪移,隨著新洋底的別斷生成和向兩側(cè)展寬,兩側(cè)大陸間的距離隨之變大,這算是海底擴(kuò)張講對(duì)大陸漂移的解釋。大西洋及其兩側(cè)大陸就屬于這種形式。另一種方式是洋底擴(kuò)展挪移到一定程度便向下俯沖潛沒,重新回到地幔中去,相鄰大陸逆掩于俯沖帶上。洋底的俯沖作用導(dǎo)致溝--弧體系的形成,太平洋算是這種事情。
第三章海水的物理特性和世界大洋的層化結(jié)構(gòu)海水組成恒定性原理(馬賽特,1891):海水中的要緊成分在水中的含量盡管別同,但它們之間的比值是近似恒定的。若海水微團(tuán)在被壓縮過程中,與外界沒有熱量交換,則稱為絕熱壓縮。
絕熱變化:由于海水的壓縮性,當(dāng)一海水微團(tuán)作鉛直位移時(shí),因其深度的變化導(dǎo)致所受壓力的別同,將使其體積發(fā)生相應(yīng)變化。在絕熱下沉?xí)r,壓力增大使其體積縮小,外力對(duì)海水微團(tuán)作功,增加了其內(nèi)能導(dǎo)致溫度升高;反之,當(dāng)絕熱上升時(shí),體積膨脹,消耗內(nèi)能導(dǎo)致溫度落低。上述海水微團(tuán)內(nèi)的溫度變化稱為絕熱變化。
位溫:海洋中某一深度(壓力為p)的海水微團(tuán),絕熱上升到海面(壓力為大氣壓p0)時(shí)所具有的溫度稱為該深度海水的位溫,記為Θ。海水微團(tuán)此刻相應(yīng)密度,稱為位密,記為ρΘ。位溫比現(xiàn)場(chǎng)深度的溫度低。
由海水凍結(jié)而成的冰稱為海冰。廣義的海冰包括由海水凍結(jié)而成的冰和大陸冰川、河冰和湖冰等淡水冰。
Tf(冰點(diǎn)溫度)、Tmax(最大密度溫度)與鹽度關(guān)系:隨鹽度的增加而落低,且前者比后者落的慢,當(dāng)鹽度為24.695時(shí)二者均是-1.33度。
淡水結(jié)冰:淡水在結(jié)冰之前,密度隨溫度的落低而減小,則上層水的密度較小,而密度較大的水依舊在下層,就形成了穩(wěn)定的層結(jié),溫度接著落至冰點(diǎn)時(shí),表層開始結(jié)冰。
海水結(jié)冰:大于24.695時(shí),結(jié)冰前向來對(duì)流混合,然后混合層都達(dá)冰點(diǎn)時(shí)一起結(jié)冰。
冰山和流冰的漂移方向要緊受風(fēng)和海流的共同制約。
海冰的鹽度:海冰融化后海水的鹽度,普通為3-7左右。
極地海域水溫年變幅惟獨(dú)1℃左右。海面有效回輻射:海面向大氣的長(zhǎng)波輻射與大氣向海洋的長(zhǎng)波輻射之差(海洋凈失去熱量)。妨礙因素:A、海面水溫B、空氣中的濕度C、云量、云狀水平衡方程:oiUFEUMRPq+++=混合增密效應(yīng)(體積收縮效應(yīng)):兩種溫、鹽別同的海水混合后,其密度大于混合前兩種海水密度的平均值。
海洋溫、鹽、密的細(xì)微結(jié)構(gòu)的兩種型式:階梯狀結(jié)構(gòu)和別規(guī)則的擾動(dòng)型
第五章海洋環(huán)流風(fēng)應(yīng)力目前只能以經(jīng)驗(yàn)公式給出。aaaaWWCρτ=,式中ρa(bǔ)為海面以上空氣的密度;Wa為觀測(cè)高度上的風(fēng)速(普通是離
海面10米處);Ca稱為阻尼系數(shù)(拖曳系數(shù)),它與海面上氣流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。延續(xù)方程實(shí)質(zhì)上是物理學(xué)中的質(zhì)量守恒定律在流體中的應(yīng)用。質(zhì)量延續(xù)方程:0][=??+??+??+z
wyvxudtdρρ運(yùn)動(dòng)學(xué)邊界條件:規(guī)定邊界上海水運(yùn)動(dòng)速度所遵循的條件稱為運(yùn)動(dòng)學(xué)邊界條件。動(dòng)力學(xué)邊界條件:規(guī)定邊界上海水受力所遵循的條件,稱為動(dòng)力學(xué)邊界條件。
由內(nèi)壓場(chǎng)導(dǎo)致之地轉(zhuǎn)流,普通隨深度的增加流速逐步減小,直到等壓面與等勢(shì)面平行的深度上流速為零;其流向也別盡相同,有時(shí)稱其為密度流。由外壓場(chǎng)導(dǎo)致的地轉(zhuǎn)流,自表層至海底(除海底摩擦層外),流速流向相同,有時(shí)稱其為傾歪流。
無限深海漂流理論,流速與流向隨深度變化如圖5-8所示(第161頁)。聯(lián)結(jié)各層流矢量端點(diǎn)上的線,稱為??寺菪€。通常稱z=-π/a那個(gè)深度稱為摩擦深度,用D表示,即?ρωππsin/zKaD=-
=。它與風(fēng)速及地理緯度有關(guān)。??寺疃葹棣蠨
。
與兩半球信風(fēng)帶對(duì)應(yīng)的分不為西向的南赤道流與北赤道流,亦稱信風(fēng)流。
在南北信風(fēng)流之間與赤道無風(fēng)帶相對(duì)應(yīng)是一支向東運(yùn)動(dòng)的赤道逆流.
在南赤道流區(qū)赤道下方的溫躍層內(nèi),有一支與赤道流方向相反自西向東的流淌,稱為赤道潛流或克倫威爾流.
上層西邊界流是指大洋西側(cè)沿大陸坡從低緯向高緯的流。
與南北半球盛行西風(fēng)帶相對(duì)應(yīng)的是自西向東的強(qiáng)盛的西風(fēng)漂流。
由于風(fēng)場(chǎng)分布別均勻,造成了來自南極海區(qū)的低溫、低鹽、高溶解氧的表層海水在極鋒的向極一側(cè)輻聚下沉,此處稱為南極輻聚帶。
北半球的極鋒輻聚別甚明顯,只在太平洋西北部的黑潮與親潮的交匯區(qū)以及大西洋西北部的灣流與拉布拉多海流的交匯區(qū)存在著比較強(qiáng)烈的輻聚下沉現(xiàn)象,普通稱為西北輻聚區(qū)。
在南北半球反氣旋式大環(huán)流的中間海域,表層海水輻聚下沉,稱為副熱帶輻聚區(qū)。
因?yàn)榇伪韺铀簿哂休^高的溫度,因此與表層水一起稱為大洋上層暖水區(qū)。
普遍以為,南極威德爾海是南極底層水的要緊來源,
中尺度渦:水平尺度約為100~500km,時(shí)刻尺度約為20~200天的流渦。廣泛的寄居于總的大洋環(huán)流之中,且以(1~5)×10-2m/s的速度挪移著。
第六章海洋中的波動(dòng)現(xiàn)象
有限振幅波動(dòng)的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡接近為圓,但在一具周期內(nèi)別封閉。有凈位移,此水平位移稱“波流”。
內(nèi)波的一種最簡(jiǎn)單的形式是發(fā)生在兩層密度別同的海水界面處的波動(dòng),稱為界面內(nèi)波。
在密度層結(jié)穩(wěn)定的海洋中,海水微團(tuán)受到某種力的干擾后,在鉛直方向上自由振蕩的頻率。它要緊決定于海水密度的鉛直梯度dρ/dz。
普通以為當(dāng)波動(dòng)周期接近半擺日(12/sinφ)或比半擺日更長(zhǎng)時(shí),科氏效應(yīng)必須思考。
開爾文波是一種長(zhǎng)周期重力波,它并且受重力和科氏力的作用。
開爾文波的基本特征:當(dāng)波動(dòng)經(jīng)過水道時(shí),水道兩岸的波動(dòng)振幅別等,右岸大,而左岸小。
羅斯貝波的傳播機(jī)制,能夠用位渦守恒原明白釋。
風(fēng)浪的特征往往波峰尖削,在海面上的分布非常別規(guī)律,波鋒線短,周期小,當(dāng)風(fēng)大時(shí)常常浮現(xiàn)破裂現(xiàn)象,形成浪花。
涌浪的波面比較平整,光滑,波鋒線長(zhǎng),周期、波長(zhǎng)都比較大,在海上的傳播比較規(guī)則。
風(fēng)浪的成長(zhǎng)與消衰要緊地取決于對(duì)能量的攝取與消耗之間的平衡關(guān)系。
因?yàn)椴y在成長(zhǎng)過程達(dá)到一定尺度后,由于內(nèi)摩擦等緣故所消耗的能量比它攝取的能量增加得快,當(dāng)攝取與消耗的能量達(dá)到平衡時(shí),波紋尺寸便別再增大。此刻的風(fēng)浪稱為充分成長(zhǎng)狀態(tài),達(dá)到充分成長(zhǎng)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的風(fēng)時(shí)與風(fēng)區(qū),稱為充分成長(zhǎng)的風(fēng)時(shí)與風(fēng)區(qū)。
由于各個(gè)分波的傳播方向也別盡一致,在傳播過程中向別同方向分散開來,這種現(xiàn)象稱為角散。
使用將海浪視為由許多振幅、頻率、方向、位相別同的簡(jiǎn)單波動(dòng)疊加這一觀點(diǎn)和辦法,對(duì)海浪舉行研究。規(guī)定這些簡(jiǎn)單波動(dòng)的振幅或位相是隨機(jī)量,從而疊加的結(jié)果也是隨機(jī)的。
海浪的總能量E是由全部各組成波提供的,其中頻率為σ的組成波所提供的能量,以其相當(dāng)量S(σ)表示,故S(σ)代表海浪中能量相關(guān)于組成波頻率σ的分布。它被稱為海浪頻譜或能譜。由于組成波的傳播方向別同,所以別同組成波的能量以S(σ,θ)或F(σ,θ)來描述,有時(shí)稱其為方向譜。
第七章潮汐
別正規(guī)半日潮在一具朔望月中的大多數(shù)生活里,每個(gè)太陰日內(nèi)普通可有兩次高潮和兩次低潮;但有少數(shù)生活(當(dāng)月赤緯較大的時(shí)候),第二次高潮非常小,半日潮特征就別顯著,這類潮汐就叫做別正規(guī)半日潮。
正規(guī)日潮在一具太陰日內(nèi)惟獨(dú)一次高潮和一次低潮,象如此的一種潮汐就叫正規(guī)日潮,或稱正規(guī)全日潮。
別正規(guī)日潮這類潮汐在一具朔望月中的大多數(shù)生活里具有日潮型的特征,但有少數(shù)生活(當(dāng)月赤緯接近零的時(shí)候)則具有半日潮的特征。
潮汐靜力理論的缺陷:
(1)假定整個(gè)地球徹底被海水包圍,這與實(shí)際事情相差較大;
(2)徹底沒有思考到海水的運(yùn)動(dòng),而且假設(shè)海水沒有慣性也與實(shí)際別符合。因此潮汐靜力理論以為每當(dāng)月球在某處上中天或下中天時(shí),該處便會(huì)發(fā)生高潮,與實(shí)際事情有所差
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