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海色和海发光第六章Chapter6.OceanColorandLuminescenceoftheSea1第六章海色和海发光2海色第一节透明度与水色第二节海发光第三节水色与透明度遥感第四节第六章海色和海发光3海色第一节第六章海色和海发光第一节海色4一、什么是海色海水的颜色主要是由海水的光学性质，即海水对太阳光线的吸收、反射和散射造成的。当海水明净清澈时，海水呈现出蓝色；影响海水颜色的因素有存在于海水中的悬浮物质和浮游生物等。第六章海色和海发光第一节海色5二、特殊的海色受赤潮、褐潮、浒苔灾害或受到污水、溢油污染时，海水呈现出特殊的海色。第六章海色和海发光6透明度与水色第二节第六章海色和海发光第二节透明度与水色7一、透明度透明度表示海水透明的程度，即光在海水中的衰减程度。传统观测：用直径为30cm的白色圆板(透明度盘)，在船上背阳一侧，垂直放入水中，直到刚刚看不见为止，透明度盘“消失”的深度叫透明度。第六章海色和海发光第二节透明度与水色8一、透明度传统观测：用直径为30cm的白色圆板(透明度盘)，在船上背阳一侧，垂直放入水中，直到刚刚看不见为止，透明度盘“消失”的深度叫透明度。•是白色透明度盘的反射、散射和透明度盘以上水柱及周围海水的散射光相平衡时的结果；•是相对透明度；缺点：受海面反射光影响、与观测人眼睛的近视程度有关，且只能测到垂直方向上的透明度第六章海色和海发光第二节透明度与水色9一、透明度新定义：光线进入海水中，由于水分子及悬浮物质的吸收和散射，光线很快衰减，到达一定深度后则完全消失。消失规律：光线强度随深度以自然对数e的负指数律递减。海水中光线的强弱和海水的清浊以及悬浮物的多少有关：1）混浊的近岸海水中，在表层2~3m以内就有85%的光线被吸收；2）大洋海水中，在深度10m处被吸收的光线还不到70%第六章海色和海发光第二节透明度与水色10一、透明度第六章海色和海发光第二节透明度与水色11一、透明度观测设备：透明度盘，漆成白色的木质或金属圆盘，直径为30cm，盘下悬挂约5kg重的铅锤，盘上系有绳索。第六章海色和海发光第二节透明度与水色12一、透明度观测方法：在主甲板的背阳光处，将透明度盘放入水中，沉到刚好看不见的深度，然后再慢慢地提到隐约可见时，读取绳索在水面的标记数值(有波浪时应分别读取绳索在波峰和波谷处的标记数值)；读到一位小数，重复二到三次，取其平均值，即为观测的透明度值，记入水文观测记录表中。第六章海色和海发光第二节透明度与水色13一、透明度观测方法：•若倾角超过10˚，则应进行深度订正；•当绳索倾角过大时，盘下的重锤应适当加重；•透明度的观测只在白天进行；•大面站：船到站观测；连续站：每2小时观测一次；•观测地点应选择在背阳光的地方，观测时必须避免船上排出的污水影响；第六章海色和海发光第二节透明度与水色14一、透明度注意事项；•出海前应检查透明度盘的绳索标记，新绳索使用前须经缩水处理(将绳索放在水中浸泡后拉紧晾干)；•透明度盘应保持洁白，当油漆脱落或脏污时应重新油漆；•每航次观测结束后，透明度盘应用淡水冲洗，绳索须用淡水浸洗，晾干后保存；第六章海色和海发光第二节透明度与水色15二、水色观测水色：太阳光进入海水后，由海水分子、海水中悬浮粒子和生物散射出海面的光谱颜色。海面的颜色主要取决于海面对光线的反射，因此，它与当时的天空状况和海面状况有关。而海水的颜色是由水分子及悬浮物质的散射和反射出来的光线决定的，称为水色，因此，水色和海色两者应加以区别。第六章海色和海发光第二节透明度与水色16二、水色观测海面的颜色主要取决于海面对光线的反射，因此，它与当时的天空状况和海面状况有关。而海水的颜色是由水分子及悬浮物质的散射和反射出来的光线决定的。水色海面颜色海面光线海面反射能量与太阳高度有关，太阳越高，反射能量越小进入海水的光线吸收规律：吸收率与波长成正比第六章海色和海发光第二节透明度与水色17二、水色观测观测设备：•水色计•透明度盘把透明度盘放置在透明度值为一半时的水层，此时透明度盘上方所呈现的海水颜色称为水色。用国际统一的福氏水色计的色标号码（1—21号）来表示水色。蓝色水色高（号码小），褐色水色低（号码大）。第六章海色和海发光第二节透明度与水色18二、水色观测水色根据水色计目测确定。水色计是由蓝色、黄色、褐色三种溶液按一定比例配制的21种不同色级，分别密封在22支内径8mm、长100mm的无色玻璃内，置于敷有白色衬里的两开盒中（盒的左边为1至11号，右边为11至21号）。其中1-2号是蓝色；3-4号是天蓝色；5-6是绿天蓝色；13-14号是绿黄色；15-16号是黄色；17-18是褐黄色；19-20号是黄褐色。第六章海色和海发光第二节透明度与水色19二、水色观测观测方法:•观测透明度后，将透明度盘提到透明度值一半的位置，根据透明度盘上所呈现的海水颜色，在水色计中找出与之最相似的色级号码，并计入水色观测记录表中；•水色的观测只在白天进行；•大面站船到站观测；连续站每2小时观测一次；•观测地点应选择在背阳光的地方；•观测时必须避免船上排出的污水影响；第六章海色和海发光第二节透明度与水色20二、水色观测注意事项:•观测时水色计内的玻璃管应与观测者的视线垂直；•水色计必须保存在阴暗干燥的地方，切忌阳光照射，以免褪色，每航次观测结束后，应将水色计擦净并装在里红外黑的布套里；•使用的水色计在6个月内至少用标准水色校准一次，发现褪色现象应及时更换；第六章海色和海发光第二节透明度与水色21三、透明度与水色分布海水透明度取决于海水化学性质和混浊度。水中可溶性细颗粒越多，有机质的浓度越大，光的衰减越强烈，透明度就越小。透明度随水中浮游生物和有机质含量的时间变化而呈现明显的年际变化。第六章海色和海发光第二节透明度与水色22三、透明度与水色分布第六章海色和海发光第二节透明度与水色23三、透明度与水色分布海水透明度年际变化：•冬季海水冷却，对流混合强，浅水区混合达海底。使泥沙上搅，海水变浑，透明度小。•春季表层海水开始增温，海水稳定性增加，透明度较冬季的增大。•夏季水温升至最高，出现跃层，垂直稳定度大，上下海水不易混合，是一年中透明度最大的季节。•秋季表层海水开始降温，垂向稳定度减小，垂直混合逐渐增强，透明度普遍开始减小。第六章海色和海发光第二节透明度与水色24三、透明度与水色分布海水透明度地理分布：中国近海由北往南、自近岸向外海透明度逐渐增大。透明度的等值线分布大致与海岸线平行。由于江河入海的影响，在河口区存在明显的低透明度的水舌。在琉球群岛的西侧，透明度等值线呈现波状分布，反映了受黑潮的影响。第六章海色和海发光25海发光第三节第六章海色和海发光26海发光第三节第六章海色和海发光第三节海发光27一、海为什么会发光？海发光是海中的微光，它是指夜间海面生物发光现象。海发光并不是海水本身具有什么发亮的性质，这种闪光完全是从生活在海洋中的有机物发出来的。第六章海色和海发光第三节海发光28一、海为什么会发光？能发光的海洋生物大概都有以下一些：•发光细菌；•单细胞有机物。如夜光虫。•较复杂的海生生物。如水母、海绵、贻贝、管水母、环虫、介贝也能发光。•鱼也能发光。它们体内能分泌一种特殊物质，这种物质与氧作用而发光，发光时就好象汽车的前灯。第六章海色和海发光第三节海发光29二、海发光的观测海发光的观测项目有两个：•发光类型；•发光强度（等级）；第六章海色和海发光第三节海发光30二、海发光的观测海发光的类型：1）火花型（H）它主要是由大小为0.02～51mm的发光浮游生物引起的，是最常见的海发光现象。仅仅当海面有机物受到扰动或生物受化学物质刺激时才比较显目。而在海面平静或无化学物质刺激时，发光极其微弱。第六章海色和海发光第三节海发光31二、海发光的观测海发光的类型：2）弥漫型（M）它主要是由发光的细菌发出的。其发光特点是海面上一片弥漫的白色光泽。只要这种发光细菌大量存在，在任何海况下都发光。第六章海色和海发光第三节海发光32二、海发光的观测海发光的类型：3）闪光型（S）它是由大型发光动物（如水母等）产生的。像其他发光一样，这类发光通常在机械或化学物质刺激下，发光才比较显目。闪光通常是孤立出现的，当大型发光动物成群出现时，这时发光才比较显著。第六章海色和海发光第三节海发光二、海发光的观测海发光的强度分为五级:类型和等级火花型（H）弥漫型（M）闪光型（S）0无发光现象无发光现象无发光现象1机械作用下，发光勉强可见发光勉强可见视野内几个发光体2在水面或风浪的波峰处发光清晰可见发光清晰可见视野内十几个发光体3发光显著发光显著视野内几十个发光体4特别明亮发光特别明亮视野内有大量发光体第六章海色和海发光第三节海发光34二、海发光的观测海发光的观测：•根据海发光的征兆，目测判定海发光的类型和等级，并记入表中。为能感觉出微光，观测前，观测者应在黑暗环境中适应几分钟，地点应选在船上灯光照不到的黑暗处。•海发光只在夜间观测。连续观测站，在20、23和02时观测，大面观测站船到站观测，但两站间的航行中要观测一次，海滨观测站在每天天黑后进行一次海发光观测。第六章海色和海发光第三节海发光35二、海发光的观测海发光的注意事项：•海面平静，观测不到海发光时，可用工具搅动海面。•两种海发光类型同时出现时应分别记录。•海面没有发光现象或在月光较强的情况下，无法观测海发光时，则须在表中的发光类型栏内记“×”，无海发光时记为“0”第六章海色和海发光36水色与透明度遥感第四节第六章海色和海发光第六节水色与透明度遥感37水色遥感的主要任务是估计海洋初级生产力、悬移质含量和开展全球碳循环研究。海洋水色遥感主要利用星载或机载传感器接收到的离水反射率信号，借助水体生物一光学模型，反演获得影响离水反射率的水体光学成分的浓度。水色遥感的基本机理可以简述如下：水体中的各个重要光学成分浓度发生变化时，必将引起水体光学性质的变化，主要表现为水体的吸收和散射特性的变化，进而导致水体离水反射率的变化。通过卫星传感器接收信号的变化，针对一种或多种光学成分，从中剥离出反应水体光学成分含量的有用信息，利用生物一光学模型，可以反演获得水体中的一种或者多种重要光学成分含量，即水体中的悬浮物、叶绿素和黄色物质含量。海冰观测第七章Chapter7.SeaIceObservation38第七章海冰观测39海冰是海洋中一切冰的总称，它包括由海水冻结而成的咸水冰以及由江河入海带来的淡水冰，也包括极地大陆冰川或山谷冰川崩裂滑落海中的浮冰和冰山。第七章海冰观测40海冰是全球气候系统的重要因子，覆盖世界海洋约7%的区域。海冰在两极及高纬地区随季节变化。海冰使地球表面获取的太阳辐射能量显著减少，极大地控制海洋与大气之间的热、能量、动量交换。其凝结和融化过程中，关联的盐分和热量通量影响上层海洋的密度结构。而密度结构随时间的变化导致深水层甚至海底的结构变化，海水向赤道的静平流可使低盐度的冷水从底部输送到两极地区。第七章海冰观测41海冰的生消及数量多少，直接影响海况和海平面的变化，又影响大气环流和气候。海冰，特别是冰山，对航运和海洋资源开发的设施有很大的威胁。在北大西洋纽芬兰附近，每年3-9月冰山最多，为保证航运安全，自1913年起，美国和加拿大等国组织了国际冰山巡逻队，用飞机、无线电、雷达等手段，侦查报告冰山的地点和活动情况，发布冰山警报。60年代以后，卫星、遥感技术可进行及时地、同步地和大范围地监视冰山的活动。第七章海冰观测42北冰洋巴伦支海等海域北冰洋中央和南极大陆周围渤海等海域结冰程度不同3-4米厚的多年冰2-3米厚的一冬冰第七章海冰观测431969年2～3月，渤海发生百年不遇的大冰封灾害，整个渤海被几十厘米至一两米、甚至八九米厚的坚冰封堵了50天之久。进出天津港的123艘客货轮中，7艘被海水推移搁浅，19艘被海水夹住不能动，25艘由破冰船破冰后才得以逃脱，5艘万吨级货轮螺旋浆被海冰碰坏，1艘巨轮被海冰挤压破裂进水，引水船螺旋浆也被海冰破坏、船体变形，航标灯全部被海冰挟走。天津港务局观测平台被海冰推倒，海洋石油1号钻井平台支座拉筋