12-海洋科学概览-地球科学概论-地球与空间科学-PDF课件教案(共12讲)

海洋科学概览海洋科学概览•地表的72%•生命的摇篮•未充分开发的昀后疆域•昀大的资源仓储•昀主要的气候调节器海洋的重要性海洋的重要性海洋科学研究的立体探测技术国际ARGO计划国际ARGO计划从显微镜到显宏镜从显微镜到显宏镜海洋海洋------长期气候变化的根源长期气候变化的根源海洋海洋------深部与表层的通道深部与表层的通道海洋海洋------生命秘密的谜底生命秘密的谜底海洋海洋------与军事与军事海洋与资源海洋与资源气候系统的物理方面水循环水循环国际地圈—生物圈计划(IGBP)世界气候研究计划(WCRP)地球系统的生物方面碳循环碳循环((生物地球化学循环生物地球化学循环))陆地陆地海洋海洋大气大气全球变化地球系统地球系统过程国际大会2001.6.爱丁堡Schellnhuber,1999：“地球系统”分析与第二次哥白尼革命Nature第一次哥白尼革命15世纪Schellnhuber,1999Schellnhuber,1999第二次哥白尼革命1608年荷兰Z.Jansen发明显微镜(microscope)现代技术提供了“显宏镜（macroscope）”哥白尼从地球向外看，观察朝外，提出“日心说”替代“地心说”如今用宏观视角认识地球，观察向内，提出了“地球系统”。从显微镜到显宏镜从显微镜到显宏镜海洋海洋------长期气候变化的根源长期气候变化的根源海洋海洋------深部与表层的通道深部与表层的通道海洋海洋------生命秘密的谜底生命秘密的谜底海洋海洋------与军事与军事海洋与资源海洋与资源6565ooNN※※Insolationat65Insolationat65ooNN※※IceIce--sheetinNorthernHemispheresheetinNorthernHemisphere米兰柯维奇理论以米兰柯维奇理论以6565ooNN辐射量变化为准辐射量变化为准::引擎引擎开关开关冰盖驱动冰盖驱动与与热带驱动热带驱动TheNorthAtlanticintheglobaloceancirculation暖室期冰室期两极无冰单极有冰两极有冰地球上的暖室期和冰室期`还原型大气圈CO2氧化型O2暖室期冰室期冰期间冰期地球表层系统的不同类型km1050-5对流层顶雪线林线海平面CCDCaCO310%5%冰期时各圈层的界面不同程度下降CCD—深海碳酸盐溶解补偿面厄尔尼诺ElNino:热带太平洋水温图CariacoLea,2003MS15万年来的ENSO强度----8个时段的巴布亚-新几内亚珊瑚纪录Tudhopeetal.,2001ENSO对全球的影响•NorthAtlanticOscillations(NOA)北大西洋涛动•影响北大西洋深层水•与ElNino遥相关•Hurrelletal.,2001•AntacrticDipole•南极偶极子•南极冰盖边缘的熔融•与ElNino遥相关•Yuan&Martinson,2001拉尼娜期间海洋大气状况厄尔尼诺造成的干旱、洪涝全球海平面上升44厘米后2080年受影响的人群数量全球海平面上升44厘米后2080年受影响的人群数量近50年来中国沿海海平面平均每年上升2.6毫米，预计到2100年中国沿海海平面将上升幅度30至70厘米．将对中国的社会经济产生严重影响，中国海岸线集中了70%以上的大城市、50%以上的人口和60%的国民经济。为什么冰期时CO2减少？JohnMartin(1986):Fe假说：南大洋、东太平洋等大洋浮游生物群缺铁“Iron-Ex”(“铁肥实验”)1993--在大洋撒铁可以引起藻类勃发，生产力增加数十倍---大洋生物泵加强降尘对海洋生产力的影响Tegen&Fung1997Fe、冰芯记录、海洋初级生产、海洋生态系统、CO2通量与气候之间的相互关系FeFe冰芯纪录冰芯纪录CO2CO2浮游植物浮游动物225FeFeCO2CO245万年以来Vostok冰芯CO2记录降尘记录（铁限）45万年以来Vostok冰芯CO2记录降尘记录（铁限）Petitetal.(1999)Petitetal.(1999)从显微镜到显宏镜从显微镜到显宏镜海洋海洋------长期气候变化的根源长期气候变化的根源海洋海洋------深部与表层的通道深部与表层的通道海洋海洋------生命秘密的谜底生命秘密的谜底海洋海洋------与军事与军事海洋与资源海洋与资源海底下的海洋海底下的海洋大洋中脊系统Mid-OceanRidgeSystem已知热液活动地点已知热液活动地点19771977年年AlvinAlvin号潜水器号潜水器在在GalapagosGalapagos发现独特发现独特的热液生物群的热液生物群黑烟囱从显微镜到显宏镜从显微镜到显宏镜海洋海洋------长期气候变化的根源长期气候变化的根源海洋海洋------深部与表层的通道深部与表层的通道海洋海洋------生命秘密的谜底生命秘密的谜底海洋海洋------与军事与军事海洋与资源海洋与资源深海热液活动：黑烟囱。DSDP第82航次在海底以下290米亦即玄武岩顶面以下54米处采到的玄武岩。玻璃中纤细的黑线、粘土中和玻璃-粘土交界处的暗色区域，都是微生物的作用下形成的氧化铁。全球洋底以下的微生物量相当于地球表层生物圈的1/101/10深部生物圈深部生物圈新陈代谢极度缓慢新陈代谢极度缓慢有的休眠数十万、有的休眠数十万、数百万年数百万年米海底以下750m内细菌数量与埋深的关系ODP钻孔纪录RiftiapachyptilaRiftiapachyptila三米长的管状蠕虫三米长的管状蠕虫热液生态系统-地球上持续最长、最古老的生态系统？热液生态系统-地球上持续最长、最古老的生态系统？•生物地球化学+微生物学+生态学+分子生物学+基因组学=生命的起源+生态系统的起源+海底下生物圈的范围+进化的驱动力•生物地球化学+微生物学+生态学+分子生物学+基因组学=生命的起源+生态系统的起源+海底下生物圈的范围+进化的驱动力有光食物链太阳能黑暗食物链地热从显微镜到显宏镜从显微镜到显宏镜海洋海洋------长期气候变化的根源长期气候变化的根源海洋海洋------深部与表层的通道深部与表层的通道海洋海洋------生命秘密的谜底生命秘密的谜底海洋海洋------与军事与军事海洋与资源海洋与资源冷战结束后，国内外形势、尤其是周边事态与台海局势发生变化，维护国家尊严和领土完整，统一祖国，是目前国家安全和国防建设的首要任务。在高技术条件下，现代战争逐渐成为涉及太空、空中、海面、水下和海底多层空间的立体战争。海洋环境要素信息的获取和预测已成为提高海上战斗力，使武器装备发挥最佳作战效能的关键所在，也成为军事海洋学研究的核心；同时，也必须为国家海域划界提供关键科学依据。冷战结束后，国内外形势、尤其是周边事态与台海局势发生变化，维护国家尊严和领土完整，统一祖国，是目前国家安全和国防建设的首要任务。在高技术条件下，现代战争逐渐成为涉及太空、空中、海面、水下和海底多层空间的立体战争。海洋环境要素信息的获取和预测已成为提高海上战斗力，使武器装备发挥最佳作战效能的关键所在，也成为军事海洋学研究的核心；同时，也必须为国家海域划界提供关键科学依据。冷战结束后，美国关注的研究海域冷战结束后，美国关注的研究海域美国海军实验室/北太平洋实时预报系统郑和下西洋1405-1433海洋文化大陆文化从显微镜到显宏镜从显微镜到显宏镜海洋海洋------长期气候变化的根源长期气候变化的根源海洋海洋------深部与表层的通道深部与表层的通道海洋海洋------生命秘密的谜底生命秘密的谜底海洋海洋------与军事与军事海洋与资源海洋与资源海洋提供食物的能力约为全球陆上可耕面积的1000倍，每年可提供300亿人口食用的水产品。海洋提供食物的能力约为全球陆上可耕面积的1000倍，每年可提供300亿人口食用的水产品。中国有中国有44千万人以渔业为生计千万人以渔业为生计获得天然气水合物样品的产地获得天然气水合物样品的产地推测的天然气水合物的产地推测的天然气水合物的产地全球天然气水合物分布全球天然气水合物分布（日本产业技术综合研究所Satoh绘制，2001）日本周边海域天然气水合物分布引自引自ODP190ODP190，，196196航次报告航次报告引自引自ODP190ODP190，，196196航次报告航次报告•浅地壳中天然气水合物的含碳量是所有化石含碳量的2倍。其储量大约相当于煤炭和常规石油天然气总量的3倍。•日本在南海海槽中发现的天然气水合物储量可供日本在石油和天然气耗尽后使用140年。•美国发现的天然气水合物储量也相当可观。天然气水合物可能的环境效应天然气水合物可能的环境效应稍有升温或减压，可快速析出CH4CH4的温室效应比CO2强十倍可引起地球表面迅速升温稍有升温或减压，可快速析出CH4CH4的温室效应比CO2强十倍可引起地球表面迅速升温百慕大黑三角？百慕大黑三角？国际洋底矿产资源－“跑马圈地”国际水域生物资源－南极生物资源谢谢！