第四章海洋和陆地水

第四章海洋和陆地水地球水的来源学说一：含水星云降落地球说学说二：氢和氧合成说学说三：来源于地球的上地幔学说四：地球岩石熔化时，硅酸盐释放水分第一节地球水循环与水量平衡一、地球上水的分布存在形式海洋、河流、湖泊、大气水分、冰雪、地下水、土壤水、化合水、结合水等水的总量1970年国际水文学会(UNICEF)认为地球上水的总体积接近15×108km3。当量深度：各部分水量在地球表面的平局深度。比如海水为2700-2800m。地球水量估计全球水循环过程和数量二、水循环与水量平衡水循环水循环：地球水体通过运动和相变在不同地圈或空间之间相互转化的现象。–大循环：海陆大循环–小循环：陆地内循环、海洋内循环动因：太阳辐射、地心引力环节：蒸发、降水、径流是水循环的三个重要环节。水量平衡水量平衡是水循环的数量表示。降水量、蒸发量、径流量是水量平衡的三个重要因素。1、全球水量平衡方程：PC+PO=EC+EO式中：PC为大陆降水量PO为海洋降水量EC为大陆蒸发量EO为海洋蒸发量。P+R-E=0或P+R=E由此可见，地表径流入海是全球水量平衡的重要环节，而不是淡水资源的浪费。2、年平均大洋淡水平衡方程：（1）海陆降水量之和等于海陆蒸发量之和，说明全球水量保持平衡，基本上长期不变。（2）海洋蒸发量提供了海洋降水量的85％和陆地降水的89％，海洋是大气水分和陆地水的主要来源。（3）陆地降水量中只有11％来自陆地蒸发，说明大陆气团对陆地降水的作用远远不及海洋气团的作用。（4）海洋蒸发量大于降水量，陆地蒸发量小于降水量，海洋和陆地水最后通过径流达到平衡。3、全球水量平衡特征：全球降水量与蒸发量的纬度变化赤道地区，特别是0°～10°N一带水分过剩。南北纬10°～40°水分不足。南北纬40°～90°又出现水分过剩。需要指出的是：“过剩”只是表示水量平衡水平高，并不意味着有任何水的积累。4、全球降水与蒸发的纬度变化特征：我国水量平衡情况水量要素年降水量年径流量年蒸发量全国643271372外流区896407489内流区19733164第二节海洋与海水理化性质一、世界大洋及其区分大洋：地球表面连续的广阔水体。世界大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。大洋界线界线1：从南美合恩角沿68oW线至南极洲，是太平洋与大西洋的分界线。界线2：从马来半岛起通过苏门答腊、爪哇、帝汶等岛、澳大利亚的伦敦德里角，沿塔斯马尼亚岛的东南角至南极洲，是太平洋与印度洋的分界。界线3：从非洲好望角起沿20oE线至南极洲，是印度洋与大西洋的分界。界线4：北冰洋则大致以北极圈为界。世界大洋的面积和平均深度二、海及其分类海：大洋的边缘因为接近或伸入陆地而或多或少与大洋主体相分离的部分称为海。海是洋的组成部分。据国际水道测量局统计，各大洋共有海54个。分类：内海、边缘海、外海、岛间海。海的分类内海：四周几乎完全被陆地包围，只有一个或多个海峡与洋或邻海相通。它位于一个大陆内部或两个大陆之间。如地中海、黑海、波罗的海、渤海等。边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或邻海相分隔，但直接受外海洋流和潮汐的影响。如白令海、黄海、东海、南海等。外海：虽位于大陆边缘，但与洋有广阔联系的海。如阿拉伯海、巴伦支海等。岛间海：大洋中由一系列岛屿所环绕形成的水域，称为岛间海。如爪哇海等。内海边缘海外海岛间海三、海水的组成化学成分海水是含有多种溶解固体和气体的水溶液，其中水约占96.5％，其它物质占3.5％。海水中还有少量有机和无机悬浮固体物质。通常把每升海水中含100mg以上的元素，叫常量元素，不足100mg的叫做微量元素。海水中溶解气体主要是O2和CO2。海水主要成分盐度和氯度盐度：是指海水中全部溶解固体与海水质量之比，通常以每千克海水中所含的克数表示,S‰。氯度：每千克海水中所含氯的克数，Cl‰。盐度随纬度的变化CDBAE全球降水对盐度的影响世界大洋盐度分布世界盐度之最高——41‰位于副热带海区，降水少而蒸发旺盛，蒸发量大于降水量；两岸是干燥的沙漠地区，几乎没有陆地淡水注入；海域较封闭，与低盐度的海水交换少。世界盐度之最低——8‰位于副极地多雨带，降水较多而蒸发量小，降水量大于蒸发量；四周陆地河流众多，有大量的淡水注入；海域较封闭，高盐度的海水流入少。四、温度、密度和透明度海水温度–海水的温度决定于其热量收支状况。太阳辐射是海水最主要的热量来源。热量消耗主要以海面蒸发为主。–海水表层平均温度变化于－1.7～30℃间，最高水温出现在赤道以北，水温从热赤道向两极逐渐降低。同时存在季节变化和日变化。海水密度–单位体积中海水的质量就是海水的密度。–海水密度值约为1.022～1.028g/cm3。温度升高时密度减小，盐度增加时，密度增大。颜色与透明度–海水的颜色取决于海水对阳光的吸收和反射状况。–海水透明度以直径30cm的白圆盘投入水中的可见深度来表示。–海水颜色、悬浮物质、浮游生物、海水涡动、入海径流，甚至天空的云量都对透明度有影响。第三节海水的运动一、潮汐与潮流潮汐：由月球和太阳的引力引起的海面周期性升降现象，称为潮汐。海面升高，海水涌上海岸，叫涨潮。海面下降，海水从岸上后退，叫落潮。–高潮：涨潮海水面最高处–低潮：落潮海水面最低处–潮差：大潮和小潮潮汐能与潮汐发电潮流：海水沿一定的方向，发生周期性水平流动的现象，称为潮流。主要是海水受月球和太阳的引力而发生潮汐的同时产生的，按周期分为半日潮流、混合潮流、全日潮流。潮流东海杭州湾地形杭州舟山二、洋面流和水团运动洋流：海水沿着一定方向有规律的水平运动。风是洋流的主要动力。水团：大洋中具有特别温度和盐度值的、性质相同的大团水体。洋流的分类按成因划分：–摩擦流：风海流–重力－气压梯度流：倾斜流、密度流、补偿流–潮流：涨潮流、落潮流按水温划分：–暖流：黑潮暖流、墨西哥湾流–寒流：亲潮寒流、加利福利亚寒流世界洋流西澳大利亚寒流秘鲁寒流澳大利亚西部澳大利亚西部澳大利亚西部智利太平洋沿岸地区第四节海平面变化一、7万年来的海平面变化高海平面证据：近代在全球各个大陆发现的贝壳堤、海滩岩、珊瑚礁、牡蛎堤，以及取自钻孔剖面中的沉积物和生物遗迹标本，证明即使在最近地质历史时期，出现过远高于现代的海平面。低海平面证据：大量埋藏在今天的海水下的贝壳堤、海滩、海滨沼泽、村落遗址、河口三角洲和外陆架，证明过去确曾发生过海平面远低于现代海平面的情况。主要原因全球范围的海平面变化是全球气候变化的反映。冰期中冰盖和冰川的发展，使大量水体以固态形式储存于极地和其它大陆的山地，全球水循环机制发生巨变，必然导致海平面降低。二、近百年的海平面变化由于气候变暖导致海洋热膨胀和冰川消融加剧，加上CO2排放量猛增形成的温室效应，全球海平面普遍呈上升趋势。许多研究者对海平面上升进行观测和估算，但所得结果差异悬殊。但是，对海平面上升这一点没有异议。三、21世纪海平面上升预测IPCC(政府间气候变化委员会)的预测（1）如果21世纪CO2不受限制照常排放，21世纪海平面上升速度为20世纪的3～5倍。（2）如果A、能源供应转向低碳燃烧；B、可再生能源与核能取代矿物燃料；C、2050年CO2排放量降到1985年的一半。那么，2050年全球海平面上升20～31cm。IPCC1990年的21世纪海平面上升量估算1992年，一批欧洲学者与中国学者合作，依据IPCC1992年的温室气体排放方案，提出2050年海平面上升最佳估计值为22cm，2100年为48cm。1993年中国科学院地学部以全球海平面2050年上升20到30cm为依据，估计我国珠江三角洲海面将上升40～60cm，上海地区50～70cm，天津地区70～100cm，同时考虑了上述各地区地面下沉幅度的。山东沿海海平面马尔代夫马尔代夫水下内阁会议第五节海洋资源和海洋环境保护一、海洋资源海洋资源：指与海水本身有直接关系的物质和能量。例如，溶解于海水的化学元素、海洋生物、海底矿藏、海水运动产生的能量，以及贮藏在海水中的热量等。（一）化学资源海水中有80多种化学元素。全世界的河流每年从陆地搬运到海洋中的可溶解物质达30-50亿吨之多。这些物质再加上生物遗体在内，溶解之后，就成为海水化学资源。盐场（二）矿产资源大陆架和浅海区有石油和天然气；大陆边缘海区有磷钙石、海绿石和煤、铁、铜、硫等；深海底有锰结核和含金属泥质沉积物。在目前海底矿产资源开发中，产值仅次于石油的海滨砂矿。石油钻进平台（三）动力资源太阳能是海水动力能量的主要供应者。潮流、海流、海水温差、压力差、浓度差都是可以利用的巨大能量。潮汐发电（四）生物资源海洋中有20多万种生物。海洋向人类提供食物的能力是全球农产品的1000倍。二、海洋对地理环境的影响海洋是到达地球表面的太阳能的主要接收者和蓄积者。海水冷却时将向空气中散发大量的热，增温时则将从空气中吸收大量的热。海洋借助自己与大气的物质和能量交换过程间接影响气候和受气候影响的各种自然现象。第六节河流一、河流、水系和流域河流：在重力作用下经常或周期地沿流水本身造成的洼地流动的水流。分为内流河和外流河。水系：指一条干流及其所属各级支流共同组成的河流系统。–树枝状水系、格状水系、长方形水系–扇状水系、羽状水系、向心水系流域：河流及其水系的集水区域。一般流域面积的大小会直接影响水量的大小。分水岭：两个流域之间的分水高地。河网密度：流域中干支流总长度和流域面积之比。二、河流的分段河源：指河流最初具有地表水流形态的地方。上游：指紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、侵蚀烈、多急滩和瀑布的河段。中游：水量逐渐增加，比降已较和缓；下游：河谷宽广，河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲。河口：是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三角洲。尼罗河三角洲三、水情要素水位流速流量水温与冰情水位水位：河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度。河流水位具有年际变化和季节变化，以及日变化。特征水位：–平水位（常水位）–丰水位（洪水位）–枯水位流速和流量流速：单位时间内水流移动的距离。流量：单位时间内通过某水断面的水量。水温和冰情河流的补给特征是影响水温的主要因素。–冰雪补给–湖泊补给–地下水补给–降水补给高纬度地区的河流在冬季一般都有一定时间的封冻期。四、河川径流径流形成和集流过程–停蓄阶段–漫流阶段–河槽集流阶段特征径流–洪水–枯水五、河流补给降水补给融水补给地下水补给湖泊和沼泽补给人工补给六、我国河流的分类我国流域面积在100km2以上的河流约有50000条，其中长江是我国最长的河流，全长6380km，为世界第三大河。绝大多数河流分布在东部和南部，以属太平洋流域的为最多、最大；属印度洋流域的较少；属于北冰洋的最少。内陆流域面积占我国总面积的36.4%，而径流量则仅占全国的4.39%。分类东北型河流华北型河流华南型河流西南型河流西北型河流内蒙古型河流青藏高原型河流东北型河流通常每年4月份形成春汛，但流量较小。春汛与夏汛之间没有明显低水位。补给以降水和冰雪融水为主。包括东北的大多数河流。黑龙江、松花江等。华北型河流每年有两次汛峰、两次枯水，有春汛和夏汛。夏汛出现在6-9月份，春汛和夏汛之间没有明显枯水期。补给主要为降水和冰雪融水。包括辽河、海河、黄河以及淮河北侧各支流。华南型河流雨季长、汛期长，5-6月有梅汛、7-8月有台汛。水量充沛，补给为降水补给。包括淮河南侧支流，长江中下游干支流浙、闽、粤沿海及台湾省各河，以及除西江上游以外的珠江流域大部分。西南型河流径流与降水变化规律一致。7-8月份洪峰最高、流量最大，2月份流量最小。包括中下游干支流以外的长江、汉水、西江上游以及云贵高原的河流。西北型河流3-4月份有不明显的春汛，7-8月份出现洪峰。主要依靠高山冰雪融水补给。包括新疆和甘肃河西地区发源于高山的河流。黑河、疏勒河、党河等内蒙