海洋水文要素

第二章海洋水文要素海水化学——海水的组成——海水的盐度、温度和密度海水运动——波浪——潮汐——海流Earth-TheWaterPlanet地球？水球？AllEarth•71%water•29%landNorthernHemisphere•61%water•39%landSouthernHemisphere•81%water•19%landVolumeofWatervs.LandVolumeofcontinentsabovesealevel=1/18ofocean•AverageElevationoncontinents=840m•Averagedepthofocean=3800m海水的化学组成主要成分：浓度大于1mg/kg，包括Na,K,Ca,Mg,Sr,Cl,SO4,Br,HCO3,F等溶于海水中的气体：O2（36%），N2（48%），CO2（15%），惰性气体（1%）等营养元素（营养盐、生源要素）：N、P、Si等海水中的有机质：氨基酸，腐殖质，叶绿素等海水的pH：7.8，生物生产力高的地区pH高，深海pH低CompositionofSeaWater3.5%(byweight)dissolvedmineralsubstances:•Cl(55%)•Na(30.6%)•SO4(7.7%)Sulfate•Mg(3.7%)•Ca(1.2%)•K(1.1%)•Minorconstituents(0.7%)Sr,Br,&C=Layerofsalt200ftthickoverentireoceanfloorMinorelementsimportanttolivingthings海水的组成海水与河水组成比较SourcesofDissolvedMineralSolidsChemicalweatheringofrocksonthecontinents地表岩石风化•Streamsdeliverdissolvedsolidstotheoceans•2.5billiontonsperyear•Nowthinkofthathappeningover4billionyears!Volcanicoutgassing火山气体•Watercamefromvolcanicoutgassing•Amountsofbromine,sulfur,boronetc.similartothatfoundinvolcanicgasesDestinationofDissolvedMineralSolidsSalinityofseawaterdoesnotchange,somaterialmustberemovedasfastasitisdelivered滞留时间：海水中某离子总量/输入(出)速度Wheredoesitallgo?•Hardpartsofplantsandanimals,e.g.seashells•Chemicalsedimentaryrocks滞留时间Residencetime溶解氧的分布海水中氧气和二氧化碳的分布海水中的CO2温度和盐度Knudsenetal.(1902)：1kg海水中的碳酸盐全部转化成氧化物，溴和碘以氯当量换算置换，有机物全部氧化后所剩固体物质的总克数。单位：g/kg，‰，PSUs（practicalsalinityunits）。Knudsen盐度公式：S‰=0.030+1.8050Cl‰；氯度：Cl‰AgNO3滴定方法测定海水的氯度；国际标准海水的氯度为19.374‰；盐度为35‰。盐度的新定义CTD仪器测定海水的盐度、温度、压力世界大洋水体中的温度分布RepresentativeOceanTemperatureintheWaterColumn-3000-2500-2000-1500-1000-50000510152025temperature(oC)depth(m)tropicaltemperatepolar密度纯水中的密度和温度关系海水的密度与温度、盐度关系温度、盐度和密度的变化•表层大致沿纬度呈带状分布，即东西向变化较小；而在经向上即南北向上变化较显著；•垂向上，基本呈层状变化，且随深度增加其水平的差异逐渐缩小，到深层其温、盐、密度的分布基本均匀；•垂向上的变化要显著大于水平方向上不同纬度地区海水性质比较JanuarySeaSurfaceTemperature(oC)-100122434JulySeaSurfaceTemperature(oC)-100122434SST西太平洋暖池海水T、S变化与水团性质海水的密度随着盐度和悬浮物含量的增加而增大，而随温度的增大而减小；由于密度不同，大洋中存在不同的水团，这些水团根据密度差异而发生运动。在大洋的大部分地区，开阔海洋具有三层的温盐结构。因为太阳辐射而使得表层水温最高，水体混合可以传递热量到达450m水深以上；表层之下是温度急剧变化的温跃层（thermocline）,温跃层之下的深层水温度下降很小。SalinityintheWorld’sOceans大洋中盐度的垂向分布规律盐跃层Salinitychangeswithdepthcorrespondtothegeneralthree-layeredtemperaturestructure.Inthelowandmiddlelatitudes,asurfacezoneofhighersalinityisunderlainbyalayerofrapidlydecreasingsalinity,calledthehalocline.Belowthehalocline,salinitychangesaresmall.盐度的控制规律Salinity-ratioofdissolvedsaltstopurewaterControls(overincreasedordecreasedsalinity)•Rainfall•Streaminput(Runoff)•Icebergsmelting,andseaicemelting•Evaporation&formationofseaiceSalinityandTemperature海水中的T、P、S垂向变化密（度）跃层海水的资源利用CommercialProducts:•Commonsalt(sodiumchloride)•Magnesium,Bromine•Freshwater(bydesalination)ElPasoTimes,4/23/01大洋中温度的变化对密度变化的影响要比盐度大。密度随深度的变化主要取决于温度。海水密度随海水深度的增加而不均匀地增大；在赤道至副热带的低中纬海域，与主温跃层对应存在密度突变的密度跃层；热带海域密度跃层的强度大，向两极密度梯度变化很小，密度跃层不明显。密度的垂向分带