海洋科学导论 海洋学基础 重点知识-海洋仪器网资料库

海洋科学导论重点知识
第一章
1.海洋科学：研究地球上海洋的自然现象、性质以及其变化规律，以及和开发与利用海洋有关的知识体系。
研究对象：海洋---海水、海水的组成、海洋生物以及海洋的边界（海洋沉积、海底岩石圈，河口、海岸带，海面上的大气等）。
$ m8 `( a( z% `& a3 h' N研究内容：海水的运动规律、海洋中的物理、化学、生物和地质过程及其相互作用的基础理论、海洋资源的开发、利用、海洋军事活动应用研究等。
7 ?' g$ w' D/ M9 p2. 海洋科学研究的特点是什么？
1)明显地依赖于直接的观测。
& C: d+ U7 u/ _: e/ |2)信息论、控制论、系统论等方法在海洋科学研究中越来越显示其作用。
3)学科分支细化与相互交叉、渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显。
0 K6 Z/ `/ o  P相似问题：海洋科学研究对象的特点？
! L. Z/ m" ]0 N; {) `2 z6 F3 ]8 F①海洋科学研究对象具有特殊性和复杂性；
" ]! ^4 E$ |* u②海洋中水---汽---冰的转化时刻都在进行；
③海洋作为一个自然体系，具有多层次耦合的特点。
3. 海洋矿产资源的分布特点是什么？有哪些主要类型？
0 ]( h' p7 m$ T7 G: M9 C·分布特点：
: {) Y& }( I, R. e: v& {4 t深海锰结核以锰和铁的氧化物及氢氧化物为主要组分，富含锰、铜、镍、钴等多种元素。主要分布于太平洋，其次是大西洋和印度洋水深超过3000米的深海底部。以太平洋中部北纬6°30′～20°、西经110°～180°海区最为富集。
世界96%的锆石和90%的金红石产自海滨砂矿。复合型砂矿多分布于澳大利亚、印度、斯里兰卡、巴西及美国沿岸。金刚石砂矿主要产于非洲南部纳米比亚、南非和安哥拉沿岸；砂锡矿主要分布于缅甸经泰国、马来西亚至印度尼西亚的沿岸海域。
中国近海水深小于200米的大陆架面积有100多万公里，某中含油气远景的沉积盆地有7个：渤海、南黄海、东海、台湾、珠江口、莺歌海及北部湾盆地，总面积约70万公里，并相继在渤海、北部湾、莺歌海和珠江口等获得工业油流。在辽东半岛、山东半岛、广东和台湾沿岸有丰富的海滨砂矿，主要有金、钛铁矿、磁铁矿、锆石、独居石和金红石等。
1 q( S& e, _& y, Y* u* [·主要类型：滨海砂矿、海底石油、磷钙石和海绿石、锰结核和富钴结壳、海底热液硫化物、天然气水合物等
                               4. 海的主要特点
1)深度较浅，一般在2000m以内；
2)海洋水文要素受大陆影响，有明显的季节变化；
) j3 Z+ L3 F  X1 Y! w; u3)水色低，透明度小，无独立的潮汐和洋流系统，潮汐由大洋传入，潮差显著；
4)有自己的海流环流形式。
3 k$ C4 `" \& M  v2 A% a. b9 ]4 u5.洋的主要特点
1) 深度大，一般大于2000m；
* I4 d; V/ j3 ]" o8 d, O2) 海洋要素不受大陆影响，年变化小；
3) 有独立的潮汐系统和强大的洋流系统；
4) 远离大陆，面积广阔，约占海洋总面积90.3%。
, f+ D4 c' l. a& P第二章
* d4 V8 ?/ Y; B/ ?8 T1. 大地水准面：在海洋中不考虑波浪、潮汐和海流的存在、海水完全静止时的海面；在大陆是静止海面向大陆之下延伸的假象面。
2. 相对地质年代：根据生物的发展和岩层形成顺序，将地壳历史划分为与生物发展相对应的一些自然段，每一个自然段所代表的时间为地质时代单位。
3. 绝对地质年代：根据岩石中存在的微量放射性元素蜕变规律测定出岩石生成的绝对年龄；
4. 洋：辽阔连续巨大的咸水体；是海洋的主体，远离大陆；面积广阔，占海洋总面积的90.3%；水深>2000m，平均3000m；底质为红粘土和软泥；有独立的潮汐与洋流系统；温、盐要素不受大陆影响；平均盐度35，年变化小。世界大洋分为4大部分：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。
; H. f. I: h# {8 C2 {5. 海：海洋的边缘部分。陆地边缘的咸水小水体；全球共54个，靠近陆地；占海洋总面积的9.7%；水深28kg.m-3，南极威德尔海>27.9kg.m-3。
⑤随着深度增加，密度的水平差异如温度和盐度一样，不断减小，至大洋底层则已相当均匀。
0 X, ]1 v: W0 `2 y6 O9.世界大洋盐度平面分布与垂直分布的异同点？
1.大洋表面的盐度分布
①盐度具有纬向带状分布，从赤道向两极呈马鞍形双峰分布；
9 H! R' s/ N# J0 O$ J9 \②在寒暖流交汇区域及地面径流冲淡海域，盐度梯度特别大；
③盐度最高值和最低值一般出现在大洋边缘海盆中；
④冬季与夏季盐度分布特征相似，只在季风影响特别显著的海域，盐度有较大的差异。
+ l2 A, `1 D. Q2.大洋盐度的垂直分布

                               
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! K1 \, Z. F5 P# l7 R①赤道海区，盐度较低的海水只涉及不大的深度；
②在南半球副热带海域向下伸展的高盐度水舌，在大西洋和太平洋可越过赤道5°N左右，相比之下，北半球的高盐度水势力较弱。
$ N2 K+ G+ n) S. l& J% M③海水盐度随着深度呈层状分布。
                               10.何为大洋主温跃层和极峰？何为季节温跃层？
?主温跃层（永久性跃层）：在均匀层的下部约 200—1000m 的深度，是一层温度梯度最大的水层，并终年存在。主温跃层将上层的暖水与下层的冷水分隔开来，其深度随纬度变化，在赤道附近主温跃层上升，在副热带海区下降，在中纬度海区上升至大洋表面。
0 W4 R# M6 V$ L2 c- s3 ]( y?极峰：以主温跃层为界，其上为水温较高的暖水区，其下是水温梯度很小的冷水区。冷暖水去在亚极地海绵的交汇处，水温梯度很大，形成极峰。
* W1 P6 i+ E* K/ b?季节性跃层：混合层下界，由于夏季增温强烈，形成强的温度跃层，称为季节性跃层。在冬季表层降温，对流增强混合层向下发展，季节性跃层消失。
第四章
1.元素在海水中的逗留时间：
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# F. M( [% V) m' w# n% B                               
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2.海水的缓冲容量：海水具有一定缓冲能力，主要受CO2系统控制，缓冲能力可以用数值表示，即为缓冲容量，定义为使pH变化一个单位所需加入的酸或碱的量。海水的pH在6~9之间时缓冲容量最大。海水的缓冲容量还与H3BO3有关，海水的缓冲容量比淡水和NaCl溶液都要大（离子对的影响）。
6 j0 X; p' y, A3.碱度：是指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质，即能接受质子 H+的物质的总量。用以中和弱酸负离子所需的氢离子的物质量除以海水的体积（mol / dm3）。
$ K, V& C4 t1 i$ R0 W$ Y4 A( X第五章
1.海流：是指海水大规模相对稳定的流动，是海水重要的普遍运动形式之一。
9 v. Z4 t  g3 ^2.海洋环流：是指海洋中具有相对稳定的流速和流向的大规模海水运动的现象。
大洋环流的水平分量狭义上称为海流，垂直分量称为上升流和下降流。
3.地转流：海水在运动过程中，水平压强梯度力与科氏力平衡时的定常流，称为地转流。
3 }1 C* @1 P6 q' [9 g; o4.风海流：海面在稳定风场长时间作用下，当垂直湍流引起的水平摩擦力与水平科氏力平衡时，所形成的海水稳定流动。
4 K( l0 q* i1 z1 {4 ]- r* u                               5.热盐环流：由温度、盐度变化引起的环流。大洋深处起主要作用。(高盐相当于冷源，低盐相当于热源；中纬度地区二者相互抵消，在低纬度和高纬度海区则相互加强，形成环流。)
6.赤道潜流：南赤道流下方，温跃层顶部的向东的次表层海流。信风流输送的海水在大洋西岸堆积产生的回流，并在赤道聚集。（书P168）
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; x6 k+ A% t: w, j* ]& @( ^( f                               
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7. 何为地转偏向力？有什么基本性质？
科氏力fc（又称地转偏向力）是由地球自转而对运动物体产生的作用力。
  g1 l5 M0 L7 x/ l' ^·性质：
5 ~6 t0 O+ t* W3 a7 y7 v6 U! J①只有物体相对地球运动时才会产生；
7 o* M2 {& p$ v5 V②如果人们沿物体运动的方向看，在北半球垂直于物体运动方向且指向其右方，南半球正相反，向左；
③地转偏向力只能改变物体的运动方向，不能改变速率；
4 t9 Z& D6 E; k) M0 E0 Q5 p2 q④其大小与物体运动的速率及地理纬度的正弦成比例，在赤道上为0。
! ~: C. H1 Q& g$ B& o8 D7 Z6 D8.世界大洋上层环流的总体特征？ P167
世界大洋上层主要水平环流：风生环流理论。
2 t( ~$ X( i4 U+ g, x1 `1)太平洋与大西洋的环流型是有相似之处：在南半球都存在一个与副热带高压对应的巨大
反气旋式环流；
2)在它们之间为赤道逆流；两大洋北半球的西边界流都非常强大，而南半球的西边界流则
* _9 a5 v% X% O- ~& p9 y较弱；
3)北太平洋与被大西洋沿洋盆西侧都有来自北方的寒流；
& ?6 @4 H8 r8 x8 Q- @$ N( K4)在主涡旋北部有一小型气旋式环流。世界大洋上层的铅直方向环流：在赤道上，西向的
! h2 {  g( d5 e: u) \0 n( k南赤道流，在赤道两侧分别向南向北辐射，导致海水上升；
( O; x% }/ Z$ r# Y5)在南赤道与赤道逆流之间，由于海水辐聚而导致下沉；在赤道逆流与北赤道之间又形成
了海水的辐散上升。
7 K/ b4 L) e, _9.与东边界流相比，西边界流有哪些基本特征？

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0 ]9 f2 B/ k6 `10.世界大洋中存在哪5大基本水团，他们的主要特征?
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, h5 n6 k$ L4 g- a$ w                               
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第六章
0 o+ e" c& J% r* J1驻波：波浪按波形的传播与否分为前进波与驻波；驻波波形不向外传播。波浪无前进迹象，波峰与波谷在同一位置交替出现。两个方向相反的进行波相遇便形成驻波。
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2.界面内波：内波的一种最简单的形式，发生在密度不同的两层海水界面处。实际海洋中密度是连续变化的，但可近似地把海洋中强跃层处的波动视为界面内波。可见具有相同波长的界面波与表面波之速度比约为1/20，即界面波的传播速度比表面波慢得多。
5 [( Y" I; R0 z                               3. 风浪和涌浪是什么？各有什么特征？
·风浪：由当地风产生，并一直处于风的作用之下的海面波动状态。
; u# G# I/ R8 |" e3 Z7 b$ K9 h特征：风浪往往波峰尖削，在海面上的分布很不规律，波峰线短，周期小，当风大时常常出现破碎现象，形成浪花。
6 V0 x/ d) |; X·涌浪：海面上由其他海区传入或风速减小、平息后遗留的海水波动。
0 i. ]3 A5 s! ^) g特征：涌浪的波面比较平坦，光滑，波峰线长，周期、波长都比较大，在海上的传播比较规则。
4 q1 x( s% h$ z0 |5 g/ V+ O观测表明，在海洋中风浪和涌浪会单独存在，但往往同时存在，它们的传播方向也往往不同。有经验的观测者很容易把它们区分开来。
第七章
& T0 D) r- y6 t! l& \# u1.潮汐：是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。
2.风暴潮：由于强烈的大气扰动—如强风和气压骤变所招致的海面异常升高的现象。简而言之，沿海地带的大风使海水异常上涨，称为风暴潮。这种大风的来源，除了台风或飓风，还有温带气旋。
3. 什么叫做引潮力？引潮力的分布有什么特征？
9 F' x; v3 R, O. j·引潮力：地球绕地月公共质心运动所产生的惯性离心力与月球引力的合力。地球上各点的引潮力由矢量所示，地球表面各点所受的引潮力的大小、方向都不同。
' T$ x! _9 {  L0 U$ U2 t; C6 g·分布特征：引潮力在地球上的分布是不均匀的。在地球上看来，在引潮力作用下，以正、反垂点为中心的海水朝向和背向月球（或太阳）隆起，都是海面的向上升高，在正、反垂点周围，各形成一个水位特高的地区，叫做潮汐隆起；在距正、反垂点最远的地方，指向地心的引潮力使那里的海面下降，形成水位特低的地带。
·引潮力差异的原因：地球上各质点的引潮力，一方面取决月球和太阳对它的引力，另一方面取决于地球绕地月公共质心运动时所产生的惯性离心力．地球表面上各水质点的惯性离心力大小都相等，但各地水质点所受月球对它的引力是不相同的，因此各地水质点的引潮力也有差别。
1 a) N$ |8 c3 D$ l7 b& D* `第八章
$ s, L9 ~3 D( t% U) D4 b; G7 t1.大气环流：一般说来，凡是大范围的、半球的或全球、对流层、平流层或整层大气长期的平均运动状态，或某一时段的变化过程，都可以称为大气环流。
2.季风：大范围盛行风向随季节有显著变化的风系。
·成因：海陆温度对比的季节性变化、地球行星风系的季节性南移。
" o2 M8 _5 {# U  t·三大季风区：印度季风区，东亚季风区，西非季风区
·特点：
①盛行风向随季节的变化而变化，方向甚至相反；
/ n% t$ J' s/ D2 k4 F5 A6 D②两种季节（冬、夏）的风各有不同的源地，气团性质有着本质的差异；
4 V$ M* l+ ~* o6 n- Z( R                               ③能够给天气现象造成明显不同的各种季节，例如雨季和旱季、冬夏明显对比等。全球
3.温带气旋：低压系统为气旋，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。
4.ENSO: 是厄尔尼诺(El Ni?o) 和南方涛动（Southern Oscillation）的合称，二者有非常好的相关关系。当赤道东太平洋表层水温（SST）正距平，南方涛动指数往往是负。ENSO成为大尺度海气相互作用以及气候变化研究的中心课题。
?厄尔尼诺El Ni?o：圣诞前后，沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸，出现一弱的洋流，代替了通常对应的冷水。近年指一种更大尺度的海洋异常现象，整个赤道东太平洋表现振幅达几摄氏度的增暖。与此相联系，海洋和大气环流发生很大的异常
+ v0 {4 H" P+ t. c3 G9 o?南方涛动：描述热带东太平洋地区与热带印度洋地区气压场反相变化的跷跷板现象。
( b1 [0 G# c; m. F南方涛动指数（SOI）：塔希提（Tahiti）岛与达尔文岛之间的气压差。
5. 海洋对大气运动和气候变化的影响体现在哪几个方面？
2 j/ D' A" n6 |: g- |! k* A①海洋对大气系统热力平衡的影响：
·吸收：70%的太阳能—海水表层(混合层);
·储存：潜热—长波辐射—感热交换--输送太阳的辐射能量—驱动大气运动;
·输送:海洋环流输送约30%的太阳能,70%由大气环流输送.
0°—30°N海洋输送>大气输送, 30°N以北大气输送>海洋输送.
50°N附近海洋西部边界流输送---大气输送.
5 }6 O1 Z' ^  T' t②海洋对水汽循环的影响：
5 s. R. h$ A  U9 n' [7 e$ G·海洋是大气中水汽的主要源地—86%的水汽;
9 S7 c, c3 f, g7 U( s0 i·蒸发—凝结调节大气.
③海洋对大气运动的调节作用：
海洋运动和变化具有缓慢性、持续性和滞后性。
④海洋对温室效应的缓解作用：
·减小了低纬大气的增热，使高纬大气增热，降水量亦发生相应的改变。
·由于海洋环流对热量的向极输送所引起的大气环流的变化，使得大气对某些因素变化的敏感性降低。比如CO2含量增加的温室效应因为海洋的存在被减弱。
6 z# M; S& [: ?# h6. 什么是ENSO？它对气候变化有什么影响？
5 o4 K! f- L- x+ O# F·定义：ENSO是厄尔尼诺(El Ni?o) 和南方涛动（Southern Oscillation）的合称
2 t" }1 C3 I: j: t& {/ d* d·影响：ENSO期间，赤道东太平洋持续升温，对热带大气环流的影响最为直接。而热带大气环流的一场变化，也必牵动全球大气寒流，因而会在全球范围内引起一系列的天气气候异常。在ENSO期间，中、东太平洋的海水增暖，西部海水略微变冷。对流在中、东太平洋上加强而在印度尼西亚地区减弱。ENSO对大西洋副热带高压的活动也有明显的影响，包括对副高位置和强度的影响。同时由于ENSO的发生造成了大气环流尤其是热带大气环流的严重持续异常，因而给全球范围带来明显的气候异常。
' N2 X& w) M; N' E7 X第九章
1.生态系统：在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量的流动相互作用、互相依存、互相调控构成的一个生态学功能单位。
3 j9 y- z  _& ~* B  l/ ]$ O2.赤潮：海洋中某些微小的浮游藻类、原生动物或细菌，在一定的环境条件下爆发性繁殖或
                               聚集而引起水体变色的一种有害的生态异常现象。能形成赤潮的浮游生物绝大多数是浮游甲藻和硅藻，少数为原生动物和细菌。
·赤潮形成原因：
①海流：生物的物理聚集性与海流有关；赤潮的扩散（分布）、营养物质的运移。
②温度和盐度：调控赤潮藻的生长、繁殖。
7 X; `0 o6 U! Y, e0 k! o- c7 E& x- u( }3.海洋生物地理学：研究生物在海洋中的分布及其规律，阐明不同海域生物区系的组成及生态特点、形成过程及其与海洋环境的关系。
4.海洋生物生产力：海洋生物通过同化作用生产有机物的能力（包括海洋初级生产力、海洋动物生产力）
5.海洋食物链和食物网有哪些特点？
①海洋食物链较长，4—5级，陆生食物链2—3级；
②海洋食物链的许多环节是可逆的、分支的，网络状的营养关系比陆地的更多样化、复杂化；
③食物链只表示物质和能量的流动方向；
2 g& w+ O2 {1 _' n4 E; m, u④食物链每升高一个层次，能量就有所损失，食物链层次越多，总体效率越低；
' y5 z# s6 z1 k0 n3 a⑤食物网的结构是可变化的。
4 O7 h, G9 v% K第十章
* A7 E3 E! C3 W" }1.声波：是弹性波，在弹性介质中传播，是纵波。水中声速为1500m/s，空气中为330m/s。声波在水下传播随温、盐、压的增大而增大，其中温度影响最显著，其次是压力，通常盐度的变化多忽略。
2.水下声道：声的超远距离传播现象为声道现象。声速曲线c(z) 存在极小值。若声源在此附近，从声源发出的声线束将向声速极小值所在的水层弯曲，此时声能大部分限制在此水层间，没经过海面和海底的反射、散射和吸收，声能损失很少，像在水下存在一声能传播的通道，因此传播距离很远，称水下声道。
3. 声速在海水中传播的影响因素？
1) 与温度关系：随温度升高而增大，温度升高1℃，声速的变化是原来的35%，设c0=1450m/s，则声速将增大5m/s。
  U- k3 o1 y7 P; ~8 L2) 与盐度关系：随盐度增加而增大，盐度增加1，声速值增加1.14m/s。
3) 与压力关系：静压力增加，声速值增加。海水深度变化100m，声速增量为1.75m/s。
由上可见，声波在水下传播随温、盐、压的增大而增大，其中温度影响最显著，其次是压力，通常盐度的变化多忽略，除非极特殊海区。
4.声波的波导传播和反波导传播？
. R9 c/ Y5 x' x·波导传播：声传播损失较小，正声速梯度分布 (dc/dz)>0，声线向上弯曲，没有经过海底而弯向海面反射回来，在海面或某层反射向前传播，不存在海底的吸收和散射，声能传播距离远。多见于冬季浅海和深海2000m以下的水层（主要是静压力作力）。在浅海亦称表面声道。声呐在浅海冬季比夏季传播远。
                              

                               
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" r8 o! a& b) \% _0 g·反波导传播：声传播损失较大，负声速梯度分布 (dc/dz)