海洋资源与环境

海洋资源与环境2004级环境工程专业授课人：郑伟第一章绪论一、海洋科学二、中国的海洋科学一、海洋科学海洋科学——地球科学体系研究对象：71%的海洋，包括海洋中水以及溶解于或者浮于海水中的物质，生存于海洋中的生物，还有海洋的世界——海洋沉积和海底岩石圈，以及海洋的侧边界——河口、海岸带，还有海洋的上边界——海面的大气边界层等。环境：人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。分类：自然环境社会环境海洋科学的研究对象海洋环境二、中国的海洋科学—古代发展较早—指南针汉代发展海上丝绸之路泉州广州争夺海上丝绸之路的起点2004、3泉州“海上丝绸之路”的庆典中国海陆通日本、印度尼西亚、斯里兰卡和印度等海洋知识—记载早《诗经》“朝宗于海”战国时期海洋经济公元1世纪王充《论衡》已经明确指出潮汐和月相的相关性8世纪窦叔蒙《海涛志》进一步论证潮汐的日、月、年、变化周期二、中国的海洋科学—近代1956年屠本峻《闽中海错疏》译本区域性的海产生物志封建社会严重阻碍海洋科学的发展，20世纪以后，才陆续成立中国地学会、中国科学社等宣传海洋科学知识1922海军部设立海道测量局1928年青岛观象台设立海洋科抗战以后，海洋科学的研究更加深入山东大学厦门大学台湾大学分别创立“海洋研究所”1952年海洋研究所合并——海洋大学1950年青岛设立中国科学院海洋生物研究所——海洋研究所1984年首次派出南极考察队以后每年派出1985年南极长城站（现在三个站）1990年联合国决定在中国建立“世界海洋资料中心”第二章海底科学第一节海与洋第二节海底的地貌形态第三节海洋沉积第一节海与洋一、地表海陆分布水半球、陆半球海路起伏曲线二、海洋的划分一、地表海陆分布（一）水半球、陆半球世界海洋面积5.1亿平方公里陆半球、水半球：经度0度、北纬38度的一点和经度180度、南纬47度的一点为两极把地球分为两个半球，海路面积达到最大程度，两者分别称作“陆半球”和“水半球”陆半球、水半球的特点：陆半球水半球经度0度、北纬38度经度180度、南纬47度西班牙西北角新西兰的东北海域陆地/海洋=47/53海洋/陆地=89/11集中陆地的81%集中海洋的63%水半球、陆半球的特点不在于陆地面积大于海洋面积，而在于陆半球的陆地面积超过任何一个半球（二）海路起伏曲线表示陆地各个高度带和海洋各个深度带在地表的分布面积和所占比例（参考附图）海洋/陆地=71/29二、海洋的划分地球上相互联通的最大的水域构成统一的世界海洋根据海洋要素特点及其形态特征分为：主要部分：洋附属部分：海、湾、海峡洋（1）海洋的主体，一般远离大陆，面积广阔，占海洋面积的90.3%深度大，一般大于2000米主要海洋要素如盐度、温度等不受大陆影响具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统洋（2）四大洋的划分南大洋（海洋学上的划分）南大洋：从南极大陆起到南纬40度为止的海域或者从南极大陆起到亚热带复合线明显时的连续海域海（1）海的数目：52（国际水道测量局）海的特点：没有自己独立的洋流系统潮汐：潮波多由大洋传入，但潮汐涨落比大洋显著有自己的环流形式海（2）海的分类：陆间海面积较大地中海内海深入大陆内部的海边缘海位于大陆比边缘，以半岛和岛屿或群岛与大洋分割，但水流交换通畅日本海、东海、南海等海（3）名称面积容积珊瑚海最大479万平方公里最大1147万立方公里阿拉伯海第二大386万平方公里第二1007万立方公里南海南中国海第三360万平方公里地中海250万平方公里湾洋或者海深入大陆而且深度逐渐减小的水域水可以与相邻的海洋自由沟通海洋状况与临接的海洋很相似常常出现很大的潮差杭州湾最大潮差8.9米7月15//8月15海峡两端连接海洋的狭窄水道最直接的特点：风大、浪高、流急海流状况上下分层流入流出直布罗陀海峡左右分层流入流出渤海海峡洋、海、湾、海峡的特点洋海海湾海峡大而深二者之间小而浅峡而长第二节海底的地貌形态海岸带大陆边缘一、海岸带定义：海陆交互作用的地带海岸、海滩、潮下暗波海岸带图海岸的分类河口岸、基岩岸、砂砾岸、淤泥基岸、珊瑚礁岸和红树林海岸二、大陆边缘大陆与大洋之间的过渡带分类：稳定型大陆边缘活动型大陆边缘稳定型大陆边缘有大陆架、大陆坡、大陆隆三部分组成。（稳定型大陆边缘附图）大陆架的定义：“临接海岸，但是在领海范围以外，深度达到200米或者超过此限度而上浮水域的深度容许开采其自然资源的海底区域的海床和底土”，以及“临近岛屿与海岸类似的海底区域的海床和底土”范围：从低潮线至坡度急剧增大平均宽度75公里特点：平坦、坡度较小平均坡度0.07度大陆架的定义：“临接海岸，但是在领海范围以外，深度达到200米或者超过此限度而上浮水域的深度容许开采其自然资源的海底区域的海床和底土”，以及“临近岛屿与海岸类似的海底区域的海床和底土”范围：从低潮线至坡度急剧增大平均宽度75公里特点：平坦、坡度较小平均坡度0.07度大陆坡大陆型地壳与海洋型地壳的接触地带平均坡度4度17分（不）具备有其生成条件大陆隆上浮相应沉积物的大洋型地壳具备有其生成条件活动型大陆边缘分类：岛屿亚型——太平洋西海岸太平洋西岸：岛-弧-盆体系岛-弧-盆体系：大陆—弧形海岛—海沟安第斯亚型——太平洋东海岸安第斯山脉—海沟第三节海洋沉积滨海沉积砂坝—泻湖体系一、滨海沉积（加入附图）后滨：平均高朝线至特大高潮线—潮上代前滨：平均高低潮线之间—潮间带内（近）滨：平均低潮线至破浪带（沿岸砂坝）外滨：破浪带与大陆架之间二、砂坝—泻湖体系砂坝：泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列砂坝和砂岛。泻湖：被砂坝从比邻海域隔离出来，仍与海洋沟通或者有限沟通的水域。砂坝-泻湖体系：砂坝、泻湖互相依存，构成砂坝-泻湖体系。二、砂坝—泻湖体系形成原因：第四纪冰期后海面上升形成分为四个阶段：1、海湾泻湖——砂坝尚且在水下2、滨外沙体变大形成半封闭泻湖3、沙体继续鞭打形成封闭泻湖4、大风浪带沙进入泻湖——埋藏泻湖三、三角洲沉积河口湾沉积崇明岛珠江口的岛屿特殊：三角洲沉积1、决定三角洲发育和沉积的主导因素——河口水流2、影响河口三角洲发育和沉积分布的自然因素1、河口水流过程：河流入海以后河床开阔，流速降低淡咸水混合，比降减少自河口向海洋方向沉积物发生分异沉降近河口区：沙、粉沙、粘土混合物、砂为主远河口区：主要是粘土落淤，砂含量少2、自然因素：1、径流量、输沙量三角洲形成的物质基础流量大，输沙量大——三角洲宽大2、潮汐、潮流强潮（潮差大于4米）河口有利于形成“潮成砂体”、“潮滩”、“海滨盐沼”中潮（潮差在2米到4米）形成：“潮成三角洲”、“潮流通道”2、自然因素：弱潮（潮差小于2米）形成：“滨外砂坝”3、波浪改变河流带来的泥沙分布3、三角洲的分类1、根据三角洲的平面形态分类：鸟足状（伸长状）三角洲——密西西比河三角洲扇形（弧形）三角洲——黄河三角洲尖头状三角洲——波河三角洲岛屿——长江三角洲3、三角洲的分类2、根据水动力条件对三角洲的影响可以将三角洲分为：河控三角洲汊道向海沉积例如：密西西比河三角洲（鸟足状三角洲）潮控三角洲强潮岸段浪控三角洲河口砂坝沉积物不断被波浪搬运例如：尼罗河三角洲河流潮汐综合控三角洲长江三角洲第三章：海水的物理特性和世界大洋的层化结构第一节：海水的主要热学、力学性质一、纯水的特征1、极性分子H2O和SO2水分子的缔合:水分子因为极性又互相结合，形成比较复杂的水分子，但是性质并没有发生改变其他例如：HFH2S2、溶解力强——极性分子——熔沸点升高（-90度，-80度）（0摄氏度，100度）3、密度变化反常4摄氏度密度最大二、海水的盐度1、标准海水：国际上统一使用一种其“氯度值”精确为19.374%的大洋水作为标准称为标准海水氯度值：1kg海水中的溴和碘分别以氯当量置换，氯离子的总克数“海水组成恒定性”：1891年马赛特发现海水中的主要成份在水样中的含量虽然不同，但是其比值是近似恒定的。二、海水的盐度盐度的（最初）定义:一千克海水中的碳酸盐全部转化为氯化物，Br和I全部以Cl当量置换，有机物全部绿化之后的物质总克数。盐度的单位：g/kg常用‰表示根据海水组成的恒定定律，得到盐度的计算经验公式：s‰=0.030+1.8050•Cl‰已知海水的氯度值，计算海水的盐度。标准海水的盐度：35.000‰二、海水的盐度盐度的重新定义：电导比R15在一个标准大气压（101325Pa）下，水样的电导率C（S,15,0）与盐度精确为35.000‰（Cl‰=19.374‰）的标准海水电导率C（35，15，0）之比值。JPOTS（海洋学常用表和标准联合专家小组）推荐盐度计算式：S‰=0.08996+28.29720R´15+12.80832R²15-10.67869R³15+5.89624R415-1.32311R515第二节海冰一、海冰的形成、类型和分布1、海冰形成的主要条件：海水温度降至冰点并且继续失热，相对冰点有过冷却现象。有凝结核存在2、海水结冰的特点：主要是纯水的冻结，会将盐分大部分大部分排出冰外，而增大了冰下海水的盐度一、海冰的形成、类型和分布3、海冰的分类：①按照结冰过程分类初生冰尼罗冰饼状冰初期冰一年冰老年冰3、海冰的分类：②按照海冰的运动形态可分为固定冰和流冰固定冰：与海岸和海底冻结在一起的冰，当潮位发生变化时能随之发生升降运动流冰：自由浮在海面上，能随风飘移的冰称为流冰流冰由大小不一，厚度各异的冰块组成，但是：冰山不在此列4、海冰的分布海冰和冰山是高纬度地区特有的海洋水文现象格陵兰是北半球冰山的主要发源地南极大陆是世界上最大的天然水库南大洋中冰山的平均寿命是13年，是北半球冰山平均寿命的4倍多二、海冰与海况1、海冰对海洋水文要素铅直分布的影响：有海冰的海域，特别是极地海域有丰富的渔业资源例如：南极的磷虾和鲸鱼渔场2、海冰对海洋动力现象的影响：阻尼潮流的降落和潮流的运动，减小潮差和流速试波高减小，阻碍波浪的传播。3、极地海区形成大洋底层水海冰是下层海水具有增盐、低温，从而高密度的特征大洋底层水淹大陆架下滑，向三大洋散步，从而对海洋水文现象具有十分重要的影响1912、4、14“泰坦尼克”北大西洋1969、2~3渤海冰封第三节世界大洋的温度、盐度、密度分布和水团海洋温度、盐度、密度的分布和变化的总特征从宏观上看，世界大洋温度、盐度、密度场的基本特征（1）在表层大至沿纬向呈带状分布，即在东西方向上量值的差异相对很小；而在径向，即在南北方向上量值的差异却十分显著。（2）在铅直方向上，基本呈层化状态，而且随着深度的增加其水平差异逐渐变小，至深层温度、盐度、密度的分布基本均匀。（3）温度、盐度、密度在铅直方向上的变化相对水平方向上的变化要大得多。一、海洋温度的分布和变化（一）海洋水温的平面（水平）分布1、表层水温分布的基本特征：①等温线沿纬线带状分布。②冬季、夏季最高温在赤道附近海域。③由赤道向两极温度逐渐降低。④寒流、暖流交汇处等温线密集。⑤冬季表层水温分布于夏季相似，但是水温径向梯度比夏季大。（一）海洋水温的平面（水平）分布⑥在两半球的副热带到温带海区，特别是北半球，等温线偏离带状分布，在大洋西部向极地弯曲，东部向赤道弯曲。2、世界大洋表层水温的分布主要取决于太阳辐射的分布和大洋环流两个引子3、大洋在南北半球的年平均水温有明显差异：北半球的年平均水温比南半球相同纬度内的温度高2摄氏度左右原因：（一）海洋水温的平面（水平）分布南赤道流的一部分跨越赤道进入北半球。北半球的陆地阻碍了北冰洋的冷水进入，而南半球的海水则与南极海域相通。4、极锋：在大洋的暖水区和冷水区，两种水团交界处，水温梯度