2025年大學《海洋科學》專業(yè)題庫——海洋地球化學與海洋物理學考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.海水中最主要的陰離子是（）。A.Cl?B.SO?2?C.HCO??D.Br?2.下列哪項不是海洋生物地球化學循環(huán)的關(guān)鍵過程？（）A.海洋光合作用B.沉積物埋藏C.大氣沉降D.地殼風化3.用于確定海洋沉積物年齡的同位素示蹤劑通常是（）。A.1?CB.13CC.1?OD.2H4.海洋中能量最主要的來源是（）。A.地熱B.太陽輻射C.月球引力D.地球磁場5.潮汐現(xiàn)象主要是由什么引起的？（）A.海洋內(nèi)部波B.風浪作用C.月球和太陽的引力D.海水密度變化6.海洋聲波在傳播過程中能量衰減的主要原因是（）。A.吸收B.散射C.繞射D.以上都是7.海洋遙感中，利用海面溫度差異探測海流的主要原理是（）。A.輻射傳輸B.光學散射C.熱紅外成像D.聲學反射8.海水密度的主要影響因素不包括（）。A.鹽度B.溫度C.壓強D.化學成分9.測量海面高度的衛(wèi)星技術(shù)通常稱為（）。A.遙感技術(shù)B.聲學多普勒測流技術(shù)C.全球定位系統(tǒng)D.潮汐測量技術(shù)10.海洋環(huán)流的主要驅(qū)動力是（）。A.海水密度差異B.風力C.地球自轉(zhuǎn)D.A和B二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在橫線上）1.海洋中溶解氧的主要來源是________，主要消耗途徑是________。2.海洋沉積物的兩大主要類型是________和________。3.海洋地球化學過程的驅(qū)動力包括________、________和________。4.海洋波動的主要類型有________和________。5.海洋潮汐的典型類型包括________潮和________潮。6.海洋聲學中，聲波的傳播速度主要受________、________和________的影響。7.海洋遙感的主要平臺有________和________。8.海洋碳循環(huán)中，將碳從表層輸送到深海的物理過程主要是________，生物過程主要是________。9.影響海水pH值的主要因素是________的濃度變化。10.地球自轉(zhuǎn)對海洋運動產(chǎn)生的效應稱為________。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請給出簡潔、準確的定義）1.海水鹽度2.海洋生物地球化學循環(huán)3.海洋潮汐4.海洋聲學多普勒測流技術(shù)（ADCP）5.海洋熱成風四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述海洋中碳循環(huán)的主要過程及其關(guān)鍵場所。2.簡述風生海浪的主要形成機制及其影響因子。3.簡述海洋密度流的特征及其主要成因。4.簡述海洋遙感在海洋環(huán)境監(jiān)測中的主要應用領(lǐng)域。五、論述題（每小題10分，共20分。請結(jié)合所學知識，進行較為詳細的論述）1.論述海洋地球化學過程對海洋環(huán)境要素（如溫度、鹽度、pH等）分布的影響。2.論述海洋波動和潮汐對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類活動的影響。六、計算題（每小題5分，共10分。請列出計算步驟并給出結(jié)果）1.已知某處海水的溫度為15°C，鹽度為35‰，壓力為1000dbar，估算該處海水的密度（請使用經(jīng)驗公式，并說明公式中主要參數(shù)的含義）。2.假設(shè)一艘船發(fā)出頻率為1000Hz的聲波，遇到前方水中一障礙物反射回來，接收器接收到反射波時，相位差為π/2。假設(shè)聲波在海水中的傳播速度為1500m/s，求障礙物與船之間的距離。七、綜合應用題（每小題15分，共30分。請結(jié)合多個知識點，分析問題并提出見解）1.結(jié)合海洋碳循環(huán)和全球氣候變化的關(guān)系，分析增加海洋生物生產(chǎn)力對緩解溫室效應的潛在作用及可能面臨的挑戰(zhàn)。2.假設(shè)你是一名海洋調(diào)查船的船員，負責進行一次海洋物理調(diào)查。請簡述你將如何利用聲學儀器（如ADCP、聲納）和遙感數(shù)據(jù)來探測和理解海底地形、海流和海洋上層結(jié)構(gòu)特征，并說明這些數(shù)據(jù)可能的應用價值。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.A4.B5.C6.D7.C8.D9.C10.D二、填空題1.太陽輻射；海洋生物呼吸作用2.碎屑沉積物；生物沉積物3.化學梯度；溫度梯度；壓力梯度4.海浪；潮汐5.拉普拉斯；布萊克沃特6.溫度；鹽度；壓力7.衛(wèi)星；飛機8.海水混合；生物泵9.CO?10.科里奧利力（地轉(zhuǎn)偏向力）三、名詞解釋1.海水鹽度：指去掉海水中的溶解氣體、懸浮物和有機質(zhì)后，剩余固體物質(zhì)的質(zhì)量與海水總質(zhì)量的比值，通常用千分之（‰）表示。2.海洋生物地球化學循環(huán)：指海洋中化學元素（如碳、氮、磷等）在生物體、水體、沉積物和大氣之間遷移和轉(zhuǎn)化的過程。3.海洋潮汐：指海水在月球和太陽引力作用下發(fā)生的周期性漲落現(xiàn)象。4.海洋聲學多普勒測流技術(shù)（ADCP）：一種通過發(fā)射聲波并接收由水體運動引起的回波多普勒頻移來測量水中流速的聲學儀器。5.海洋熱成風：由海表與低層大氣的溫度差異（即海-氣溫差）引起的風，其風向在北半球通常指向低溫區(qū)，南半球指向低溫區(qū)。四、簡答題1.海洋碳循環(huán)的主要過程包括：海洋光合作用（浮游植物吸收CO?，產(chǎn)生有機物和氧氣）、海洋呼吸作用（生物和微生物消耗有機物，釋放CO?）、海水混合與垂直交換（表層CO?向上層大氣擴散，深層CO?被消耗）、沉積物埋藏（有機碳在缺氧環(huán)境下埋藏于沉積物中）、生物泵（將碳從表層輸送到深海和沉積物）等。關(guān)鍵場所包括海洋表層（光合作用和大氣交換）、海洋深層（碳儲存和消耗）、沉積物-水界面（碳埋藏）。2.風生海浪的主要形成機制是風對海面的摩擦和剪切應力作用，將能量傳遞給海水，形成表面波。影響因子包括：風速（決定波浪能量大?。L持續(xù)時間（決定波浪發(fā)展時間）、風區(qū)長度（決定波浪傳播距離和發(fā)育程度）、水深（影響波浪破碎和傳播）。3.海洋密度流的特征包括：流速相對較慢、流層較?。ㄍǔ？拷５祝?、流動路徑與海底地形密切相關(guān)、受密度梯度（主要由溫度和鹽度差異引起）驅(qū)動。主要成因是表層海水與深層海水之間因溫度和鹽度差異導致密度不同，在重力作用下發(fā)生相對運動。4.海洋遙感在海洋環(huán)境監(jiān)測中的主要應用領(lǐng)域包括：海面溫度監(jiān)測、海表鹽度反演、海流速度估算、海冰監(jiān)測、有害藻華（赤潮）識別、懸浮泥沙濃度測量、葉綠素濃度估算、海洋大氣相互作用研究等。五、論述題1.海洋地球化學過程對海洋環(huán)境要素分布有顯著影響。例如，海洋生物地球化學循環(huán)中的光合作用消耗CO?、釋放氧氣，導致表層海水堿度增加、pH升高；呼吸作用則相反。碳酸鹽體系的變化直接影響海水的pH和堿度，進而影響碳酸鈣的沉淀或溶解，影響海洋沉積物的組成。營養(yǎng)鹽（氮、磷、硅等）的循環(huán)和分布決定了海洋初級生產(chǎn)力的空間格局，進而影響水溫分布（生產(chǎn)力高的區(qū)域往往水色較暗、溫度可能受生物活動影響）。鹽度的分布主要受蒸發(fā)、降水、徑流和海流等地球化學過程（特別是淡水輸入）的影響。放射性同位素的分布和遷移可用于追蹤海水運動路徑、混合過程和時間尺度，揭示海洋環(huán)流和地球化學過程的細節(jié)。沉積物中的地球化學記錄（如元素含量、同位素比值）保存了古海洋環(huán)境（古溫度、古鹽度、古氣候）的信息。2.海洋波動對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類活動有廣泛影響。對生態(tài)系統(tǒng)，波浪破碎將營養(yǎng)鹽從深海輸送到表層，促進浮游植物生長；波浪能量影響底棲生物的附著、棲息和活動空間；波浪混合作用影響水體分層和物質(zhì)交換。對人類活動，波浪是近海工程結(jié)構(gòu)（港口、碼頭、防波堤）設(shè)計的重要考慮因素；風浪影響航海安全、船舶航行速度和作業(yè)；海浪能是潛在的清潔能源。潮汐對生態(tài)系統(tǒng)的最顯著影響體現(xiàn)在潮間帶，生物的垂直遷移和適應與潮汐節(jié)律密切相關(guān)；潮汐流是河口和近岸水域重要的水動力過程，影響泥沙輸運和水質(zhì)。對人類活動，潮汐是港口航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖（如灘涂養(yǎng)殖）、鹽田曬鹽、潮汐能發(fā)電等的重要依據(jù)；潮汐現(xiàn)象也可能引發(fā)海岸侵蝕等負面影響。六、計算題1.密度估算通常使用經(jīng)驗公式，如Thermodalyn公式（簡化形式）或Garner公式等。以Garner公式為例：ρ=a?+a?T+a?S+a?T2+a?TS+a?S2+a?TP+a?T2P+a?SP+a?TP2+...其中，ρ為密度（單位：g/cm3或kg/m3），T為溫度（單位：°C），S為鹽度（‰），P為壓力（單位：dbar或atm）。公式中的系數(shù)（a?,a?,...,a?等）是經(jīng)驗常數(shù)，需要查閱相關(guān)文獻或海洋數(shù)據(jù)手冊獲得。例如，在標準大氣壓下，一個簡化的估算可能忽略壓力項，得到ρ≈1.025+0.021T-0.0004S（單位：g/cm3，僅為示意，系數(shù)需查表）。實際計算需使用完整且經(jīng)過校準的公式及對應系數(shù)。代入T=15°C,S=35‰，假設(shè)P=1000dbar時的完整系數(shù)，進行計算得到密度值。結(jié)果需注明單位。解析思路：理解海水密度受溫度、鹽度和壓力的共同影響，掌握并選用合適的經(jīng)驗公式，代入已知參數(shù)（溫度、鹽度、壓力）和公式系數(shù)進行計算。2.聲波傳播距離計算。已知聲速c=1500m/s，頻率f=1000Hz，相位差φ=π/2rad。聲波傳播一個完整周期（T=1/f）的相位差為2πrad。相位差π/2rad對應的傳播距離s'為半個周期距離，即s'=c*T/2=c/(2f)。但相位差π/2rad意味著聲波傳播了三/四個四分之一周期。設(shè)障礙物距離為s，則聲波去程和返程的總距離為2s，總相位差應為2s*(2π/λ)=(4πs/λ)rad。給定相位差為π/2rad，則有(4πs/λ)=π/2，即s/λ=1/8。波長λ=c/f=1500m/s/1000Hz=1.5m。所以s/1.5m=1/8，s=1.5m/8=0.1875m。解析思路：利用聲波多普勒效應或相位差與傳播距離的關(guān)系。這里使用相位差與距離的關(guān)系：總相位差=(4πs/λ)。已知總相位差和波長（或聲速和頻率），可求出單程距離s。注意相位差π/2rad對應的是四分之一波長，但題目條件可能暗示了去程或特定路徑，需根據(jù)具體物理模型理解。此處按最直接的相位差與距離線性關(guān)系計算。七、綜合應用題1.海洋碳循環(huán)與全球氣候變化密切相關(guān)。大氣中CO?濃度升高是氣候變暖的主要驅(qū)動因素之一，而海洋是大氣CO?最主要的匯（吸收了約25-30%的人為排放CO?）。增加海洋生物生產(chǎn)力（主要是通過浮游植物的光合作用固定CO?）可以提高海洋對大氣CO?的吸收能力，從而有助于緩解溫室效應。其潛在作用體現(xiàn)在：更多的CO?被移出大氣，減少大氣CO?濃度增長速率；光合作用釋放的氧氣增加；初級生產(chǎn)形成的有機碳可通過生物泵被輸送到深?；虺练e物中，實現(xiàn)碳的長期儲存。然而，增加生物生產(chǎn)力的挑戰(zhàn)包括：需要增加營養(yǎng)鹽（氮、磷等）供應，但過量營養(yǎng)鹽可能導致有害藻華爆發(fā)，引發(fā)水體缺氧等次生生態(tài)問題；可能受到海洋酸化（CO?溶解導致海水pH下降）的抑制，因為海洋酸化會影響碳酸鈣生物殼體的形成；氣候變化本身（如升溫、海洋變酸、水文循環(huán)改變）也可能限制生物生產(chǎn)力的增加；需要確保增加的碳匯是可持續(xù)的，即被有效埋藏而非重新釋放。因此，通過管理人類活動（如減少陸地污染排放、改善近海營養(yǎng)鹽狀況）來促進健康的海洋生態(tài)系統(tǒng)，從而增強其碳匯功能，是應對氣候變化的重要途徑。2.進行海洋物理調(diào)查以探測和理解海洋特征：*海底地形探測：利用側(cè)掃聲納（SSsonar）或淺地層剖面儀（Chirpsonar）發(fā)射聲波，接收反射信號，生成海底地貌圖像，可探測海山、海溝、峽谷、盆地、海灘等海底地形特征。*海流探測：利用聲學多普勒測流儀（ADCP）向下發(fā)射聲波，接收因水流運動產(chǎn)生的多普勒頻移，直接測量水體流速（通常測量向上或向下流速，結(jié)合其他信息可推算水平流速）；也可利用海流計（AcousticDopplerCurrentProfiler,ADCP的另一種稱呼或相關(guān)設(shè)備）固定在海底或船上測量流速剖面；利用溫度鹽度深潛器（CTD）進行溫鹽測量，結(jié)合密度和風應力等數(shù)據(jù)，利用數(shù)值模型或經(jīng)驗公式估算海流。*海洋上層結(jié)構(gòu)探測：利用聲學浮標（如溫鹽深浮標，XBT的替代或補充）、雷達高度計（衛(wèi)星遙感，測量海面高度異常，反映海面坡度，間接指示海流）、衛(wèi)星遙感（如被動微波輻射計測量海面溫度SST，合成孔徑雷達SAR可估算海面風場間接影響海流，光學遙感監(jiān)測海色反映初級生產(chǎn)力分布）、雷達高度計（測海面高度變化，推算海流）等手段綜合探測。CTD剖面可提