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CHAPTER1绪论1.海洋科学的研究内容既有海水的运动规律、海洋中的物理、化学、生物、地质过程，及其相互作用的基础理论，也包括海洋资源开发、利用以及有关海洋军事活动所迫切需要的应用研究。（现象、机理和应用）2.主要分支基础性科学：物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学等。应用与技术研究：卫星海洋学、渔场海洋学、军事海洋学、航海海洋学等。管理、开发研究：海洋法学、海域管理、海洋环境功能区划、海洋污染治理等。3.研究对象的特性1）广漠而有垠占地球表面积70.8%，但有边2）深又浅平均深度4000米，最深11034米（陆地最高8848米),但地球半径6371公里。地球上一薄层；与水平尺度比10-3量级3）连通又阻隔各大洋水域连成一体，可以充分进行物质和能量的交换。北冰洋与印度洋、大西洋、太平洋之间又有大陆分布CHAPTER2地球概观1.惯性离心力牛顿定律不成立的参考系统称非惯性参考系统．地球是一个颇为精确的惯性参考系统（中学），但在研究海洋科学中，地球是非惯性系。为了使非惯性系统中牛顿第二定律仍然“适用”，必须引入惯性力。这实际上是牛顿第二定律经适当修改后推广到非惯性系统中去。相对惯性参考系统作匀角速转动的系统为非惯性参考系统．静止于匀角速转动的参考系统中的物体，在转动参考系统中的观察者看来，要加上一种惯性力——惯性离心力，才能应用牛顿定律解释物体在转动参考系统中的静止状态．重力：万有引力和惯性离心力的合力。惯性离心力1/190*重力2.科氏力改变物体运动的方向，不改变物体运动速度的大小；不作功；北半球：是物体的运动向右偏；南半球：是物体的运动向左偏；科氏力其实是一个假想的力。科氏参数：3.大地水准面：海洋中不考虑波浪、潮汐和海流的存在，海水完全静止时的海面，在陆地上则是静止海面向大陆之下延伸的假想面。4.海与洋的区别：•洋：海洋的主体部分。地球上连续巨大的咸水体。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。•海：海洋的附属部分之一，位于大陆边缘。海的水文特征：靠近陆地，受陆地影响大；面积小，水浅；无独立的潮波系统；底质为陆屑。5.海峡：两端连接海洋的狭窄水道海湾：洋或海延伸进入大陆且深度逐渐减小的水域，一般以入口处海角之间的连线货入口处等深线作为与洋或海的分界线。6.海的分类、举例陆间海：大陆之间的海，面积和深度均较大，如地中海和加勒比海；内海：深入大陆内部的海，面积小，水文特征受大陆影响较大，如渤海和波罗的海；边缘海：位于大陆和大洋的边缘，其一侧以大陆为界，另一侧以半岛、岛屿或岛弧与大洋分隔，但水流交换畅通的海。如东海和日本海。7.海岸带海岸带是指水位升高便被淹没，水位降低便露出的狭长地带，是海陆交互作用地带。海岸带包括海岸、海滩和水下岸坡三部分。海岸是高潮线以上狭窄的陆上地带；大部分时间裸露于海水面上，仅在特大高潮或暴风浪时才被淹没，又称潮上带。海滩是高低潮之间的地带。高潮时被水淹没，低潮时露出水面，又称潮间带。水下岸坡是低潮线以下直到波浪作用所能达到的水深，又称潮下带。8.大陆边缘大陆架：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：一个分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡，上限为大陆架外缘，下限为水深变化较大的地方。地形：常常有深切陡峭的V型海底峡谷。大陆隆：大陆隆又叫大陆裙或大陆基，是自大陆坡坡麓缓缓倾向洋底的扇形地，位于水深2000~5000m处。9.中国海（分界）：渤海：内陆海，从老铁山角（老铁山头）至蓬莱角（登州头）联线与黄海为界。面积7.7万km2，平均深度18m，最深83m。黄海：半封闭浅海，南界为启东嘴至济州岛连线与东海相接。38万km2，平均深度44m，最深超过100m。地形中央凹地。东海：太平洋边缘海，水域辽阔，77万km2，平均深度370m，最深2719m。南海：太平洋边缘海，以广东汕头的南澳岛至台湾岛南端的鹅銮鼻连线与东海分界。面积350万km2，平均深度1212m，最深5377m。CHAPTER3海水物理性质1.海水组成恒定性原理（Marcet原理）：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。•成因混合作用——大洋海水通过环流、潮流、垂直流等运动，连续不断地进行混合。•体积巨大——海水体积极大，它所拥有的多种成分的总量也十分巨大，外界的影响（如大陆径流等）很难使其相对组成发生明显的变化。2.海水的盐度：最初的盐度定义：1kg海水中所包含的溶质的总质量。3.位温:某一深度海水绝热上升到海面时温度称该深度海水的位温Ɵ。比现场深度低。位密:微团此时相应的密度，称为位密，记为pƟ4.饱和水汽压：饱和水汽压是指水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到平衡时，水面上水汽所具有的压力。海面的蒸发量与海面上水汽压与饱和水汽压的差成正比，饱和水汽压小不利于蒸发。5.盐度与海水最大密度温度、沸点、冰点的关系海水最大密度温度随盐度增加而降低随着盐度增大，沸点升高而冰点下降6.海冰的盐度和密度：CHAPTER4海洋中的热收支和水平衡1.海面热收支的四个因素：太阳辐射，海面有效回辐射，蒸发潜热，感热交换。2.太阳辐射——短波辐射；地球辐射——长波辐射3.海面有效回辐射：海面向大气的长波辐射与大气向海洋的长波辐射之差。4.蒸发潜热：比蒸发潜热：单位质量海水水变成同温度水汽所吸收热量1）TwaterTair，不稳定，增强2）TairTwater，稳定，抑制5.感热交换：海气温度不等，通过热传导进行的热量传递。6.海洋水平衡：影响因素：蒸发，降水，大地径流、地下水，结冰和融冰。蒸发：赤道附近小，南、北副热带海域极大值，向高纬迅速减小降水：赤道海域降水量最大，副热带海域减小，南北两半球的极锋附近增多，向极方向迅速减少。.7.水平衡对盐度的影响：世界大洋表层盐度分布取决于蒸发和降水量之差。(E-P)∝S低纬度海区：降水大于蒸发,E-P0,S低。副热带海区：蒸发大于降水,E-P0，S高。副极地海区：多云带，蒸发少，S低。CHAPTER5世界大洋温盐密分布及变化1.温跃层：温度铅直尺度较大的水层，在不太厚的深度内，水温迅速递减。判断标准：大洋中0.05度/m近海0.2度/m盐跃层：海水盐度随深度呈层状分布的根本原因是，大洋表层以下的海水都是从不同海区表层幅聚下沉而来的，由于源地的盐度性质各异，因而必然将其带到各深层中去，凭借他们密度的大小，在不同深度上水平散布。同时，也受大洋环流的制约密跃层：2.季节性温跃层生消规律：3月，跃层尚未形成，仍然保持冬季水温的分布状态。随着表层逐渐增温，跃层出现，且随时间推移，深度逐渐变浅，但强度逐渐加大。8月达到全年最盛的时期。从9月开始，跃层强度又逐渐减弱，且随对流混合的发展，深度逐渐加大，到第二年1月基近消失，其后完全消失，恢复到冬季状态。3.盐度分布特征：水平分布——表层：基本上具有纬线方向的带状分布特征，径向分布呈马鞍状；深层：盐度差异随深度的增加而减小。垂直分布——赤道区：均匀低盐层-盐度最大层-盐度跃层-盐度最小层-缓慢增加；副热带海区：均匀高盐层-盐度跃层-盐度最小层-缓慢增加；极地海区：均匀低盐层-缓慢增加。4.温度分布特征：水平分布——表层：等温线成条带状沿纬向分布，最高温出现在赤道，为热赤道（~7°N）。从赤道向两极逐渐减小；大洋东、西边界等温线弯曲方向相反；寒暖流交汇处等温线密集。深层：深层水平分布：经向梯度减小、南北温差减小、水温趋向均匀。铅直分布——低纬度：均匀层(上混合层)-主温跃层(永久性温跃层)：不随季节变化-主温跃层以下；中纬度：上为均匀混合层，其下为季节性温跃层（随季节而生消的温跃层）。高纬度：极锋向极一侧，不存在永久性跃层。冬季会在上层出现逆温现象(暖中间水)，深度100m左右；夏季会出现冷中间水。5.密度分布特征：水平分布——等温线成条带状；最高温出现在赤道，为热赤道（~7°N）；从赤道向两极逐渐减小；东、西边界等温线弯曲方向相反；寒暖流交汇处等温线密集。垂直分布——温跃层深度的分布：在经向上赤道附近的主温跃层深度较浅；副热带海域下降；高纬度区域逐渐上升；亚极地域升至海面。CHAPTER6大气环流1.大气的铅直分层：（特征）对流层：温度随高度增加而降低；铅直混合强；气象要素水平分布不均匀；（1000米降6.5℃）；主要天气现象和过程都发生在这一层平流层：温度低层无变化，上部随高度增加而增加；风平浪静，透明度高；几乎无天气现象。2.比湿：单位体积大气中，水汽质量与总大气质量之比。风向：指来向。3.气压带：热带低气压区，副热带高压区，副极地低压区，极地高压区4.风带：东南、东北信风，西风，极地东风5.季风：季风是大范围盛行风向随季节有显著变化的风系。主要是由于海陆温度对比的季节性变化和地球上行星风系的季节性南北移动所致。全球三个季风区：印度季风区，东亚季风区，西亚季风区6.台风（热带气旋）：热带气旋是形成在热带或副热带洋面上，具有有组织对流和确定的强烈气旋性地面环流的非锋面性天气尺度系统，一般具有暖中心结构，总是伴有狂风暴雨，给受影响地区造成严重灾害。台风中心特点：中心低压，有眼，暖心，气流下沉，微风或静风。7.台风水平结构：外层区；云墙区——风速最大，强对流天气和狂风暴雨；眼区——风弱、干暖、少云，眼是热带气旋区别于温带气旋的主要特征之一。垂直结构：低层流入层；中间上升气流层——气旋性切向风速大，径向风速小，垂直气流强；高层流出层——中心附近气旋式流出，外圈反气旋式流出。8.温带气旋：气旋是中心气压比四周低的水平旋涡,带有锋面的气旋称锋面气旋。锋面气旋多产生于温带，亦称温带气旋。9.热带气旋活动的空间分布特征：8个源地：NW太平洋、SW太平洋、NE太平洋、N大西洋、S印度洋、孟加拉湾、阿拉伯海、澳大利亚西北海域；S大西洋和SE太平洋。西北太平洋最多；均形成于暖热带水域；87%在赤道两侧20纬度内；2/3形成于北半球。10.寒潮：寒潮天气过程是指与强大的冷高压相伴随的一种大规模的强冷空气活动过程。11.静力平衡方程：重力与铅直方向的压强梯度力（浮力）相平衡的方程。热带气旋温带气旋能量来源下垫面暖洋面及潜热释放水平温度梯度（斜压能）中心往往有眼区，且气流下沉一般无眼区，且中心气流上升强风最大的风在近地面最强风出现在高空急流处天气图上从天气图上看，热带气旋等压线更近环形，风更强，梯度更大，尺寸较小等压线非规则环形，风较小，梯度较小，但水平尺度较大性质无锋面有锋面CHAPTER7大洋环流及水团结构1.压强梯度力：方向指向压强增大的方向。压强梯度力与等压面垂直。2.海流的方向：去向（风来流去）3.引起海水运动的力：重力，压强梯度力，风应力，引潮力，火山爆发，地震等海水运动后派生的力：科氏力，摩擦力4.地转流：水平压强梯度力和科氏力平衡时的稳定流动.调整过程：科氏力不断调整运动方向，科氏力大小与纬度有关。特点：(a)速度与压强梯度垂直，并且沿着等压线运动(b)北半球流向偏在压强梯度力水平分力右方90º；(c)在北半球，面向流去的方向，右面等压面高，左面低。(d)纬度越高，流速越小。地转流在等压面与等势面的交线上流动，在北半球垂直于压强梯度力指向右面，当观测者顺流而立，右侧等压面高，海水密度小。南半球反。流速大小与纬度和压强梯度力的关系：3.风海流：湍切应力和科氏力平衡时的稳定流动。表面风的方向表面流的方向水体运输的方向连接各层流速在平面上投影的矢量端点，构成艾克曼螺旋线4.惯性流的运动轨迹:圆形,半径与纬度的关系方向：北半球顺时针南半球逆时针6.赤道流系的流动：南北赤道流，赤道逆流，赤道潜流。7.西边界流的流动：太平洋：黑潮Kuroshio、东澳流；大西洋：湾流GulfStream、巴西Brazil；印度洋：厄加勒斯海流和莫桑比克流。fVr8.东边界流的流动：太平洋：加利福尼亚流、秘鲁流；大西洋：加那利流、本格拉流；印度洋：西澳流。9.大洋从海面至底面分：表层，次表层，中层