海洋科學(xué)導(dǎo)論課后習(xí)題答案()

1、海洋科學(xué)導(dǎo)論復(fù)習(xí)題第一章緒論2. 海洋科學(xué)的研究對象和特點是什么？海洋科學(xué)研究的對象是世界海洋及與之密切相關(guān)聯(lián)的大氣圈、巖石圈、生物圈。它們至少有如下的明顯特點。首先是特殊性與復(fù)雜性。其次，作為一個物理系統(tǒng)，海洋中水汽冰三態(tài)的轉(zhuǎn)化無時無刻不在進行，這也是在其它星球上所未發(fā)現(xiàn)的。第三，海洋作為一個自然系統(tǒng)，具有多層次耦合的特點。3. 海洋科學(xué)研究有哪些特點？海洋科學(xué)研究也有其顯著的特點。首先，它明顯地依賴于直接的觀測。其次是信息論、控制論、系統(tǒng)論等方法在海洋科學(xué)研究中越來越顯示其作用。第三，學(xué)科分支細化與相互交叉、滲透并重，而綜合與整體化研究的趨勢日趨明顯。5.中國海洋科學(xué)發(fā)展的前景如何？新中國

2、建立后不到1年，1950年8月就在青島設(shè)立了中國科學(xué)院海洋生物研究室，1959年擴建為海洋研究所。1952年廈門大學(xué)海洋系理化部北遷青島，與山東大學(xué)海洋研究所合并成立了山東大學(xué)海洋系。1959年在青島建立山東海洋學(xué)院，1988年更名為青島海洋大學(xué)。1964年建立了國家海洋局。此后，特別是80年代以來，又陸續(xù)建立了一大批海洋科學(xué)研究機構(gòu)，分別隸屬于中國科學(xué)院、教育部、海洋局等，業(yè)已形成了強有力的科研技術(shù)隊伍。目前國內(nèi)主要研究方向有海洋科學(xué)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究，海洋資源調(diào)查、勘探和開發(fā)技術(shù)研究，海洋儀器設(shè)備研制和技術(shù)開發(fā)研究，海洋工程技術(shù)研究，海洋環(huán)境科學(xué)研究與服務(wù)，海水養(yǎng)殖與漁業(yè)研究等等。在物理海

3、洋學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)、海洋生物學(xué)、海洋化學(xué)、海洋工程、海洋環(huán)境保護及預(yù)報、海洋調(diào)查、海洋遙感與衛(wèi)星海洋學(xué)等方面，都取得了巨大的進步，不僅縮短了與發(fā)達國家的差距，而且在某些方面已躋身于世界先進之列。第二章地球系統(tǒng)與海底科學(xué)3. 說明全球海陸分布特點以及海洋的劃分。地表海陸分布：地球表面總面積約5.1X108km2，分屬于陸地和海洋。地球上的海洋是相互連通的，構(gòu)成統(tǒng)一的世界大洋；而陸地是相互分離的，故沒有統(tǒng)一的世界大陸。在地球表面，是海洋包圍、分割所有的陸地，而不是陸地分割海洋。地表海陸分布極不均衡。必須說明，即使在陸半球，海洋面積仍然大于陸地面積。陸半球的特點，不在于它的陸地面積大于海洋（沒有一個半

4、球是這樣），而在于它的陸地面積超過任何一個半球；水半球的特點，也不在于它的海洋面積大于陸地（任何一個半球都是如此），而在于它的海洋面積比任何一個半球都大。地球表面是崎嶇不平的，我們可以用海陸起伏曲線表示陸地各高度帶和海洋各深度帶在地表的分布面積和所占比例。海洋的劃分地球上互相連通的廣闊水域構(gòu)成統(tǒng)一的世界海洋。根據(jù)海洋要素特點及形態(tài)特征，可將其分為主要部分和附屬部分。主要部分為洋，附屬部分為海、海灣和海峽。洋或稱大洋，是海洋的主體部分，一般遠離大陸，面積廣闊，深度大；世界大洋通常被分為四大部分，即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。海是海洋的邊緣部分，據(jù)國際水道測量局的材料，全世界共有54個海，其面

5、積只占世界海洋總面積的9.7。海的深度較淺，平均深度一般在2000m以內(nèi)。按照海所處的位置可將其分為陸間海、內(nèi)海和邊緣海。海灣是洋或海延伸進大陸且深度逐漸減小的水域，一般以入口處海角之間的連線或入口處的等深線作為與洋或海的分界。海峽是兩端連接海洋的狹窄水道。4. 什么是海岸帶？說明其組成部分是如何界定的。水位升高便被淹沒，水位降低便露出的狹長地帶即是海岸帶。海岸帶是海陸交互作用的地帶。海岸地貌是在波浪、潮汐、海流等作用下形成的?，F(xiàn)代海岸帶一般包括海岸、海灘和水下岸坡三部分。海岸是高潮線以上狹窄的陸上地帶，大部分時間裸露于海水面之上，僅在特大高潮或暴風(fēng)浪時才被淹沒，又稱潮上帶。海灘是高低潮之間的

6、地帶，高潮時被水淹沒，低潮時露出水面，又稱潮間帶。水下岸坡是低潮線以下直到波浪作用所能到達的海底部分，又稱潮下帶，其下限相當于1/2波長的水深處，通常約1020m。海岸發(fā)育過程受多種因素影響，交叉作用十分復(fù)雜，故海岸形態(tài)也錯綜復(fù)雜，國內(nèi)外至今沒有一個統(tǒng)一的海岸分類標準。中國海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查簡明規(guī)程將中國海岸分為河口岸、基巖岸、砂礫質(zhì)岸、淤泥質(zhì)岸、珊瑚礁岸和紅樹林岸等六種基本類型。7. 簡述大陸漂移、海底擴張與板塊構(gòu)造的內(nèi)在聯(lián)系與主要區(qū)別。大陸漂移說主要論述：地球上所有大陸在中生代以前是統(tǒng)一的聯(lián)合古陸，或稱泛大陸（Pangaea）,其周圍是圍繞泛大陸的全球統(tǒng)一海洋泛大洋。中生代以后，聯(lián)合

7、古陸解體、分裂，其碎塊即現(xiàn)代的各大陸塊逐漸漂移到今日所處的位置。由于各大陸分離、漂移，逐漸形成了大西洋和印度洋，泛大洋（古太平洋）收縮而成為現(xiàn)今的太平洋。大陸漂移的主要依據(jù)有海岸線形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、古氣候和古生物地理分布等。海底擴張模式可以表述如下：大洋中脊軸部裂谷帶是地幔物質(zhì)涌升的出口，涌出的地幔物質(zhì)冷凝形成新洋底，新洋底同時推動先期形成的較老洋底逐漸向兩側(cè)擴展推移，這就是海底擴張。海底擴展移動的速度大約為每年幾厘米。板塊構(gòu)造學(xué)說的基本內(nèi)容可以概述如下：地球最上部被劃分為巖石圈和軟流圈。軟流圈在緩慢而長期的作用力下，會呈現(xiàn)出塑性或緩慢流動的性質(zhì)。因此巖石圈可以漂浮在軟流圈之上作側(cè)向運動。主要區(qū)

8、別：根據(jù)板塊構(gòu)造觀點，海底擴張實際上是一對巖石圈板塊自中脊軸向兩側(cè)的擴張運動。位于巖石圈板塊上面的大陸塊，伴隨著板塊的運動而被動地發(fā)生長距離水平位移。這就是我們今天所說的大陸漂移，與魏格納的大陸漂移有原則區(qū)別。內(nèi)在聯(lián)系：集大陸漂移和海底擴張說為一體的板塊構(gòu)造理論能夠比較成功地解釋幾乎所有地質(zhì)現(xiàn)象，特別是全球性的構(gòu)造特征和形成機理。海底構(gòu)造實質(zhì)上就是海洋底板塊生成運動消亡過程中所發(fā)生的各種構(gòu)造活動和構(gòu)造現(xiàn)象。12.按照礦產(chǎn)資源形成的海洋環(huán)境和分布特征，海洋礦產(chǎn)資源有哪些主要類型？如何認識海洋是巨大的資源寶庫？按照礦物資源形成的海洋環(huán)境和分布特征，分別介紹濱海砂礦、海底石油、磷鈣石和海綠石、錳結(jié)核

9、和富鈷結(jié)殼、海底熱液硫化物、天然氣水合物等資源類型第三章海水的物理特性和世界大洋的層化結(jié)構(gòu)2. 簡述海水的主要熱學(xué)與力學(xué)性質(zhì)，它們與溫度、鹽度和壓力的關(guān)系如何？海水的主要熱性質(zhì)：海水的熱性質(zhì)一般指海水的熱容、比熱容、絕熱溫度、位溫、熱膨脹及壓縮性，熱導(dǎo)率與比蒸發(fā)潛熱等。它們都是海水的固有性質(zhì)，是溫度、鹽度、壓力的函數(shù)。它們與純水的熱性質(zhì)多有差異，這是造成海洋中諸多特異的原因之一。一、熱容和比熱容海水溫度升高1K（或1°C）時所吸收的熱量稱為熱容，單位是焦耳每開爾文（記為J/K）或焦耳每攝氏度（記為J/C）。單位質(zhì)量海水的熱容稱為比熱容，單位為焦耳每千克每攝氏度，記為Jkg-1C-1。

10、在一定壓力下測定的比熱容稱為定壓比熱容，記為c；在一定體積下測定的比熱容稱為定容比熱容，用c表示。pv海洋學(xué)中最常使用前者。pvc和c都是海水溫度、鹽度與壓力的函數(shù)?？梢钥闯?，c值隨鹽度的增高而降低，但隨溫度的變化比較復(fù)雜。大致規(guī)律是在低溫、低鹽時c值隨溫度的升高而減小，在高溫、高鹽時c值隨溫度的升高而增大。二、體積熱膨脹在海水溫度高于最大密度溫度時，若再吸收熱量，除增加其內(nèi)能使溫度升高外，還會發(fā)生體積膨脹，其相對變化率稱為海水的熱膨脹系數(shù)。即當溫度升高1K（1°C）時，單位體積海水的增量。以n表示，在恒壓、定鹽的情況下n的單位為C-1。它是海水溫度、鹽度和壓力的函數(shù)。上式中a為海水

11、的比體積（單位體積的質(zhì)量），在海洋學(xué)中習(xí)稱比容。、海水的熱膨脹系數(shù)比純水的大，且隨溫度、鹽度和壓力的增大而增大；在大氣壓力下，低溫、低鹽海水的熱膨脹系數(shù)為負值，說明當溫度升高時海水收縮。熱膨脹系數(shù)由正值轉(zhuǎn)為負值時所對應(yīng)的溫度，就是海水最大密度的溫度t（max），它也是鹽度的函數(shù)，隨海水鹽度的增大而降低。有經(jīng)驗公式為t=3.952.0X10-1Sl.lX10-3S2+0.2X10-4S3（37）p（max）海水的熱膨脹系數(shù)比空氣的小得多，因此由海水溫度變化而引起海水密度的變化，進而導(dǎo)致海水的運動速度遠小于空氣。三、壓縮性、絕熱變化和位溫（一）壓縮性單位體積的海水，當壓力增加1Pa時，其體積的負增

12、量稱為壓縮系數(shù)。若海水微團在被壓縮時，因和周圍海水有熱量交換而得以維持其水溫不變，則稱為等溫壓縮。定鹽條件下的等溫壓縮系數(shù)為Pt的單位為Pa-1，式中a為海水的比容。若海水微團在被壓縮過程中，與外界沒有熱量交換，則稱為絕熱壓縮。海水的壓縮系數(shù)隨溫度、鹽度和壓力的增大而減小。（二）絕熱變化由于海水的壓縮性，當一海水微團作鉛直位移時，因其深度的變化導(dǎo)致所受壓力的不同，將使其體積發(fā)生相應(yīng)變化。在絕熱下沉?xí)r，壓力增大使其體積縮小，外力對海水微團作功，增加了其內(nèi)能導(dǎo)致溫度升高；反之，當絕熱上升時，體積膨脹，消耗內(nèi)能導(dǎo)致溫度降低。上述海水微團內(nèi)的溫度變化稱為絕熱變化。海水絕熱溫度變化隨壓力的變化率稱為絕熱

13、溫度梯度，以表示。由于海洋中的現(xiàn)場壓力與水深有關(guān)，所以的單位可以用開爾文每米（K/m）或攝氏度每米（C/m）表示。它也是溫度、鹽度和壓力的函數(shù)?？赏ㄟ^海水狀態(tài)方程和比熱容計算或直接測量而得到。海洋的絕熱溫度梯度很小，平均約為0.11C/km。（三）位溫海洋中某一深度（壓力為p）的海水微團，絕熱上升到海面（壓力為大氣壓p）時所具有的溫度稱為該深度海水的位溫，記為。海水微團此時相應(yīng)密度，稱為位密，記為p。海水的位溫顯然比其現(xiàn)場溫度低。若其現(xiàn)場溫度為t,絕熱上升到海面溫度降低了At,則該深度海水的位溫二t-At。在分析大洋底層水的分布與運動時，由于各處水溫差別甚小，但絕熱變化效應(yīng)往往明顯起來，所以用

14、位溫度分析比用現(xiàn)場溫度更能說明問題。四、蒸發(fā)潛熱及飽和蒸汽壓（一）比蒸發(fā)潛熱使單位質(zhì)量海水化為同溫度的蒸汽所需的熱量,稱為海水的比蒸發(fā)潛熱,以L表示,單位是焦耳每千克或每克，記為J/kg或J/g。其具體量值受鹽度影響很小，與純水非常接近，可只考慮溫度的影響。其計算方法有許多經(jīng)驗公式，迪特里希（Dietrich,1980）給出的公式為L=（2502.92.720t）X103/kg（3-9）適用范圍為030°C。在液體物質(zhì)中，水的蒸發(fā)潛熱最大，海水亦然。伴隨海水的蒸發(fā)，海洋不但失去水分，同時將失去巨額熱量，由水汽攜帶而輸向大氣內(nèi)。這對海面的熱平衡和海上大氣狀況的影響很大。例如發(fā)生在熱帶海

15、洋上的熱帶氣旋，其生成、維持和不斷增強的機制之一，是“暖心”的生成和維持?！芭摹弊钪匾臒嵩粗?，則是海水蒸發(fā)時，所攜帶巨額熱量的水汽進入大氣后凝結(jié)而釋放出來的。海洋每年由于蒸發(fā)平均失去126cm厚的海水,從而使氣溫發(fā)生劇烈的變化，但由于海水的熱容很大，從海面至3m深的薄薄一層海水的熱容就相當于地球上大氣的總熱容，因此，水溫變化比大氣緩慢得多。（二）飽和水汽壓對于純水而言，所謂飽和水汽壓，是指水分子由水面逃出和同時回到水中的過程達到動態(tài)平衡時，水面上水汽所具有的壓力。蒸發(fā)現(xiàn)象的實質(zhì)就是水分子由水面逃逸而出的過程。對于海水而言，由于“鹽度”存在，則單位面積海面上平均的水分子數(shù)目要少，減少了海面

16、上水分子的數(shù)目，因而使飽和水汽壓降低，限制了海水的蒸發(fā)。海面的蒸發(fā)量與海面上水汽的飽和差（相對于表面水溫的飽和水汽壓與現(xiàn)場實際水汽壓之差）成比例，所以海面上飽和水汽壓小，就不利于海水的蒸發(fā)。這樣一來，海洋因蒸發(fā)而損失的水量和熱量就相對減少了。五、熱傳導(dǎo)相鄰海水溫度不同時，由于海水分子或海水塊體的交換，會使熱量由高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移，這就是熱傳導(dǎo)。單位時間內(nèi)通過某一截面的熱量，稱為熱流率，單位為“瓦特”（W）。單位面積的熱流率稱為熱流率密度，單位是瓦特每平方米，記為Wm-2。其量值的大小除與海水本身的熱傳導(dǎo)性能密切相關(guān)之外，還與垂直于該傳熱面方向上的溫度梯度有關(guān)，即式中n為熱傳導(dǎo)面的法線方向，入為

17、熱傳導(dǎo)系數(shù)，單位是瓦特每米每攝氏度，記為Wm-1C-1。僅由分子的隨機運動引起的熱傳導(dǎo)，稱為分子熱傳導(dǎo)，熱傳導(dǎo)系數(shù)入t為10-1量級。例如在101325Pa氣壓和10C時，純水的入=0.582Wm-1C-1，30C時，入=0.60加m-1C-1，即隨溫度的升高而增大，水的熱傳導(dǎo)系數(shù)在液體中除水銀之外是最大的。由于水的比熱容很大，所以盡管其熱導(dǎo)性好，但水溫的變化相當遲緩。海水的熱導(dǎo)系數(shù)入，比純水的稍低，且隨鹽度的增大略有減小。入tt主要與海水的性質(zhì)有關(guān)。若海水的熱傳導(dǎo)是由海水塊體的隨機運動所引起，則稱為渦動熱傳導(dǎo)或湍流熱傳導(dǎo)。渦動熱傳導(dǎo)系數(shù)入主要和海水的運動狀況有關(guān)。因此，在不同季節(jié)、不同海域中

18、，入有較大差別，其量級一般AA為102103類似熱量的傳導(dǎo)，海洋中的鹽量(濃度)也能擴散傳輸。同樣也有分子鹽擴散和渦動鹽擴散兩種方式，且不同鹽度的海水，其鹽擴散系數(shù)也不同。大體上分子鹽擴散系數(shù)僅為分子熱傳導(dǎo)系數(shù)的0.01左右。鹽擴散率表達式的形式與式(310)的形式相對應(yīng)。另外，海水的動量傳輸?shù)谋磉_式，也與式(310)具有相似的形式。六、沸點升高和冰點下降海水的沸點和冰點與鹽度有關(guān)，即隨著鹽度的增大，沸點升高而冰點下降。在海洋中，人們關(guān)心的是海水的冰點隨溫度的變化。Doherty等(1974)給出了如下關(guān)系式t=-0.0137-0.051990S-0.00007225S2-0.000758Zf

19、(311)式中Z為海水的深度(m)。在上述基礎(chǔ)上，Millero等(1976)又提出了新的公式t=-0.0575S+1.715023X10-3S3/2-2.154996X10-4S2-7.53X10-8p(3-12)f式中S為實用鹽度，p的單位為帕(Pa)。雖然海水最大密度溫度t與冰點溫度t都隨鹽度的增大而降低，但前者降得更快。當S=24.695時，兩者的對應(yīng)溫度皆為-1.33°C，當鹽度再增大時，t就低于t了。p(max)f主要的力學(xué)性質(zhì)：(一) 海水的粘滯性：相鄰兩層海水作相對運動時，由于水分子的不規(guī)則運動或者海水塊體的隨機運動(湍流)，在兩層海水之間便有動量傳遞，從而產(chǎn)生切應(yīng)力

20、。(二) 海水的滲透壓：果在海水與淡水之間放置一個半滲透膜，水分子可以透過，但鹽分子不能透過。那么，淡水一側(cè)的水會慢慢地滲向海水一側(cè)，使海水一側(cè)的壓力增大，直至達到平衡狀態(tài)。此時膜兩邊的壓力差，稱為滲透壓。(三) 海水的表面張力：液體的自由表面上，由于分子之間的吸引力所形成的合力，使自由表面趨向最小，這就是表面張力。(一)海水的粘滯性當相鄰兩層海水作相對運動時，由于水分子的不規(guī)則運動或者海水塊體的隨機運動(湍流)，在兩層海水之間便有動量傳遞，從而產(chǎn)生切應(yīng)力。摩擦應(yīng)力的大小與兩層海水之間的速度梯度成比例。界面上單位面積的應(yīng)力為式中n為兩層海水界面的法線方向，U為流速，|J稱為動力學(xué)粘滯系數(shù)（粘度

21、，Viscosity）,單位是帕秒，記為Pas；J/p稱為運動學(xué)粘滯系數(shù)，單位是平方米每秒，記為m2s-i。J隨鹽度的增大略有增大，隨溫度的升高卻迅速減小。單純由分子運動引起的J的量級很小。在討論大尺度湍流狀態(tài)下的海水運動時，其粘滯性可以忽略不計。但在描述海面、海底邊界層的物理過程中以及研究很小尺度空間的動量轉(zhuǎn)換時，分子粘滯應(yīng)力卻起著重要作用。分子粘滯系數(shù)只取決于海水的性質(zhì)，而渦動粘滯系數(shù)則與海水的運動狀態(tài)有關(guān)。（二）海水的滲透壓如果在海水與淡水之間放置一個半滲透膜，水分子可以透過，但鹽分子不能透過。那么，淡水一側(cè)的水會慢慢地滲向海水一側(cè)，使海水一側(cè)的壓力增大，直至達到平衡狀態(tài)。此時膜兩邊的壓

22、力差，稱為滲透壓。它隨海水鹽度的增高而增大。低鹽時隨溫度的變化不大，而高鹽時隨溫度的升高增幅較大。海水滲透壓對海洋生物有很大影響，因為海洋生物的細胞壁就是一種半滲透膜，不同海洋生物的細胞壁性質(zhì)有別，所以對鹽度的適應(yīng)范圍不同。這是海洋生物學(xué)家們所關(guān)注的問題。海水與淡水之間的滲透壓，依理論計算可達水位差約250m的壓力。（三）海水的表面張力在液體的自由表面上，由于分子之間的吸引力所形成的合力，使自由表面趨向最小，這就是表面張力。海水的表面張力隨溫度的增高而減小，隨鹽度的增大而增大。海水中雜質(zhì)的增多也會使海水表面張力減小。表面張力對水面毛細波的形成起著重要作用。3. 何謂海水的位溫？有何實用價值？位

23、溫：海洋中某一深度（壓力為P）的海水微團，絕熱上升到海面（壓力為大氣壓P）時所具有的溫度0稱為該深度海水的位溫，記為0。在分析大洋底層水的分布與運動時，由于各處水溫差別甚小，但絕熱變化效應(yīng)往往明顯起來，所以用位溫度分析比用現(xiàn)場溫度更能說明問題。5. 海水結(jié)冰與淡水結(jié)冰的過程有何不同？為什么？海冰形成的必要條件是，海水溫度降至冰點并繼續(xù)失熱、相對冰點稍有過冷卻現(xiàn)象并有凝結(jié)核存在。海冰形成過程：海水最大密度溫度隨鹽度的增大而降低的速率比其冰點隨鹽度增大而降低的速率快，當鹽度低于24.695時，結(jié)冰情況與淡水相同；當鹽度高于24.695時（海水鹽度通常如此），海水冰點高于最大密度溫度，因此，即使海面

24、降至冰點，但由于增密所引起的對流混合仍不停止，因此只有當對流混合層的溫度同時到達冰點時，海水才會開始結(jié)冰。所以海水結(jié)冰可以從海面至對流可達深度內(nèi)同時開始。也正因為如此，海冰一旦形成，便會浮上海面，形成很厚的冰層。海水與淡水的結(jié)冰過程不同的原因：主要是純水的凍結(jié)，會將鹽分大部排出冰外，而增大了冰下海水的鹽度，加強了冰下海水的對流和進一步降低了冰點，又兼冰層阻礙了其下海水熱量的散失，因而大大地減緩了冰下海水繼續(xù)凍結(jié)的速度。9.簡述世界大洋中溫度、鹽度和密度的空間分布基本特征。從宏觀上看，世界大洋中溫、鹽、密度場的基本特征是：在表層大致沿緯向呈帶狀分布，即東西方向上量值的差異相對很小；而在經(jīng)向，即南

25、北方向上的變化卻十分顯著。在鉛直方向上，基本呈層化狀態(tài)，且隨深度的增加其水平差異逐漸縮小，至深層其溫、鹽、密的分布均勻。它們在鉛直方向上的變化相對水平方向上要大得多，因為大洋的水平尺度比其深度要大幾百倍至幾千倍。13.何為海洋水團？它和水型、水系有什么關(guān)系？水團的定義是：“源地和形成機制相近，具有相對均勻的物理、化學(xué)和生物特征及大體一致的變化趨勢，而與周圍海水存在明顯差異的宏大水體?！彼停╳atertype）：通常它是指溫鹽度均勻，在溫一鹽圖解上僅用一個單點表示的水體。由于性質(zhì)完全相同的水樣，其觀測值皆對應(yīng)于溫鹽圖解中的一個點，故水型實質(zhì)上是“性質(zhì)完全相同的水體元的集合”。由此引伸，即可給出

26、水團的集合論定義：“水團是性質(zhì)相近的水型的集合”。水系（watersystem）:在海洋學(xué)中水系可定義為“符合一個給定條件的水團的集合”。換言之，水系的劃分只考慮一種性質(zhì)相近即可。在淺海水團分析中，經(jīng)常提到的沿岸水系和外海水系，就是只考慮鹽度而劃分的。前者指沿岸低鹽水團的集合，后者是指外海（受大陸徑流影響較小的）高鹽水團的集合。第四章海水的化學(xué)組成和特性1. 海水的組成為什么有恒定性？（好像沒什么答案）海水中各種元素都以一定的物理化學(xué)形態(tài)存在。在海水中銅的存在形式較為復(fù)雜，大部分是以有機絡(luò)合物形式存在的。在自由離子中僅有一小部分以二價正離子形式存在，大部分都是以負離子絡(luò)合物出現(xiàn)。海水中有含量極

27、為豐富的鈉，但其化學(xué)行為非常簡單，它幾乎全部以Na+離子形式存在。海水中的溶解有機物十分復(fù)雜，主要是一種叫做“海洋腐殖質(zhì)”的物質(zhì)，它的性質(zhì)與土壤中植被分解生成的腐殖酸和富敏酸類似。海洋腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)還沒有完全確定，但是它與金屬能形成強絡(luò)合物。海水中的成分可以劃分為五類：1.主要成分（大量、常量元素）：指海水中濃度大于1X10-6mg/kg的成分。屬于此類的有陽離子Na+,K+,Ca2+,Mg2+和Sr2+五種，陰離子有sobI-ICO-3.'，F(xiàn)-五種，還有以分子形式存在的HBO,其總和占海水鹽分的3399.9。所以稱為主要成分。由于這些成分在海水中的含量較大，各成分的濃度比例近似恒

28、定，生物活動和總鹽度變化對其影響都不大，所以稱為保守元素。海水中的Si含量有時也大于lmg/kg，但是由于其濃度受生物活動影響較大，性質(zhì)不穩(wěn)定，屬于非保守元素，因此討論主要成分時不包括Si。2. 溶于海水的氣體成分，如氧、氮及惰性氣體等。3營養(yǎng)元素（營養(yǎng)鹽、生源要素）：主要是與海洋植物生長有關(guān)的要素，通常是指N,P及Si等。這些要素在海水中的含量經(jīng)常受到植物活動的影響，其含量很低時，會限制植物的正常生長，所以這些要素對生物有重要意義。4微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營養(yǎng)元素者。5海水中的有機物質(zhì)：如氨基酸、腐殖質(zhì)、葉綠素等。海水的更新時間在溫躍層（平均100m）以上平均為幾十年，而在深

29、層則為1000年左右。如果元素逗留時間大于更新的時間，則在整個海洋中的分布應(yīng)當是均勻的；如果小于更新的時間，其分布應(yīng)當是不均勻的。但是有些元素如P、N、Si雖然逗留時間較長，由于生物參與了這些元素的循環(huán)，在海洋中也造成了不均勻的分布。3. 海水的pH值一般是多少？海水的緩沖能力主要由哪種作用控制？海水的pH值:約為8.1,其值變化很小，因此有利于海洋生物的生長；海水具有一定的緩沖能力，這種緩沖能力主要是受二氧化碳系統(tǒng)控制的。第五章海洋環(huán)流1. 簡述海流的定義、形成原因及表示方法。海流是指海水大規(guī)模相對穩(wěn)定的流動，是海水重要的普遍運動形式之一。海流形成的原因歸納起來兩種:第一種原因是海面上的風(fēng)力

30、驅(qū)動，形成風(fēng)生海流。由于海水運動中粘滯性對動量的消耗，這種流動隨深度的增大而減弱，直至小到可以忽略，其所涉及的深度通常只為幾百米，相對于幾千米深的大洋而言是一薄層。第二種原因是海水的溫鹽變化。因為海水密度的分布與變化直接受溫度、鹽度的支配，而密度的分布又決定了海洋壓力場的結(jié)構(gòu)。實際海洋中的等壓面往往是傾斜的，即等壓面與等勢面并不一致，這就在水平方向上產(chǎn)生了一種引起海水流動的力，從而導(dǎo)致了海流的形成。另外海面上的增密效應(yīng)又可直接地引起海水在鉛直方向上的運動。描述海水運動的方法有兩種：一是拉格朗日方法，一是歐拉方法。前者是跟蹤水質(zhì)點以描述它的時空變化，這種方法實現(xiàn)起來比較困難，但近代用漂流瓶以及中

31、性浮子等追蹤流跡，可近似地了解流的變化規(guī)律。通常多用歐拉方法來測量和描述海流，即在海洋中某些站點同時對海流進行觀測，依測量結(jié)果，用矢量表示海流的速度大小和方向，繪制流線圖來描述流場中速度的分布。如果流場不隨時間而變化，那么流線也就代表了水質(zhì)點的運動軌跡。2. 引起海水運動的力有哪些？作用在海水上的力有多種，歸結(jié)起來可分為兩大類：一是引起海水運動的力，諸如重力、壓強梯度力、風(fēng)應(yīng)力、引潮力等；另一類是由于海水運動后所派生出來的力，如地轉(zhuǎn)偏向力（CoriolisForce，亦稱為科氏力）、摩擦力等。8. 海水運動方程的基本形式是什么？運動方程：所謂海水運動方程，實際上就是牛頓第二運動定律在海洋中的具

32、體應(yīng)用。單位質(zhì)量海水的運動方程可以寫成在直角坐標系統(tǒng)中，它的三個分量方程為式中u,v,w分別為x,y,z方向上的流速分量，刀F,刀F,刀F分別為x,y,z方向上單位質(zhì)xyz量海水所受到作用力的合力。顯然,只要給出這些力,應(yīng)用式（52）便可了解海水的運動狀況。11.何謂地轉(zhuǎn)流？在水平壓強梯度力的作用下,海水將在受力的方向上產(chǎn)生運動。與此同時科氏力便相應(yīng)起作用,不斷地改變海水流動的方向,直至水平壓強梯度力與科氏力大小相等方向相反取得平衡時,海水的流動便達到穩(wěn)定狀態(tài)。若不考慮海水的湍應(yīng)力和其它能夠影響海水流動的因素,則這種水平壓強梯度力與科氏力取得平衡時的定常流動,稱為地轉(zhuǎn)流。27.何謂大洋中尺度渦

33、？大洋中尺度渦（mesoscaleeddies）:自70年代以來，海洋科學(xué)工作者相繼在各大洋中發(fā)現(xiàn)了一種水平尺度約為100500km,時間尺度約為20200d的流渦，它們廣泛地寄居于總的大洋環(huán)流之中,且以（15）X10-2m/s的速度移動著，這些流渦稱為“中尺度渦”。第六章海洋中的波動現(xiàn)象1.海洋中的波動現(xiàn)象是怎樣形成的？海洋中的波浪:海洋中的波浪有很多種類,引起的原因也各不相同。例如海面上的風(fēng)應(yīng)力,海底及海岸附近的火山、地震,大氣壓力的變化,日、月引潮力等。被激發(fā)的各種波動的周期可從零點幾秒到數(shù)十小時以上,波高從幾毫米到幾十米,波長可以從幾毫米到幾千千米。波浪分類可從不同角度給出不同的稱謂。

34、例如，按相對水深（水深與波長之比，即h/久）可將波浪分為深水波（短波）和淺水波（長波）；按波形的傳播與否又有前進波與駐波之分；按波動發(fā)生的位置又有表面波、內(nèi)波和邊緣波之分；按成因分又有風(fēng)浪、涌浪、地震波之分等等。2.小振幅重力波剖面方程中各符號的含義是什么？小振幅重力波，亦稱正弦波，是一種簡單波動。簡單波動的特性可近似地說明實際海洋波動的許多現(xiàn)象。小振幅重力波系指波動振幅相對波長為無限小，重力是其唯一外力的簡單海面波動。取右手直角坐標系，z軸向上為正，將Xy平面放在海面上，設(shè)波動是二維的，只在x方向上傳播，則波剖面方程可用下列正弦曲線表示，即：Z=asin(kx-ot)(6-1)式中a為波動的

35、振幅，Z為波面相對平均水面的鉛直位移。顯然它是地點x與時間t的函數(shù)，式中分別稱為波數(shù)和頻率。當水深為h時，可證明它們的關(guān)系為：o2=kgtanh(kh)=kgtanh(2nh/入(6-2)稱為頻散關(guān)系。式中g(shù)為重力加速度。由式(6T)可見，當(kx-ot)=n/2時，Z=a，即為波峰。相速為T亦即8.風(fēng)浪和涌浪是怎樣形成的？各有什么特征？風(fēng)浪是指當?shù)仫L(fēng)產(chǎn)生，且一直處在風(fēng)的作用之下的海面波動狀態(tài)；涌浪則指海面上由其他海區(qū)傳來的或者當?shù)仫L(fēng)力迅速減小、平息，或者風(fēng)向改變后海面上遺留下來的波動。風(fēng)浪的特征：風(fēng)浪往往波峰尖削，在海面上的分布很不規(guī)律，波峰線短，周期小，當風(fēng)大時常常出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，形成浪花。

36、涌浪的特征：涌浪的波面比較平坦，光滑，波峰線長，周期、波長都比較大，在海上的傳播比較規(guī)則。觀測表明，在海洋中風(fēng)浪和涌浪會單獨存在，但往往同時存在，它們的傳播方向也往往不同。有經(jīng)驗的觀測者很容易把它們區(qū)分開來。第七章潮汐1.什么叫潮汐現(xiàn)象？潮汐現(xiàn)象是指海水在天體(主要是月球和太陽)引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性運動，習(xí)慣上把海面鉛直向漲落稱為潮汐，而海水在水平方向的流動稱為潮流。3. 什么叫平太陽日和平太陰日？平太陽日和平太陽時：天文學(xué)上假定一個平太陽在天赤道上(而不是在黃道上)作等速運行，其速度等于運行在黃道上真太陽的平均速度，這個假想的太陽連續(xù)兩次上中天的時間間隔，叫做一平太陽日，并且把1/24

37、平太陽日取為1平太陽時。通常所謂的“日”和“時”，就是平太陽日和平太陽時的簡稱。平太陰日和平太陰時：假想的、等速在天赤道運行的平太陰連續(xù)兩次上中天的時間間隔，叫做一平太陰日，而1/24平太陰日取為1平太陰時。因為月球的公轉(zhuǎn)速度大于太陽在天球上的視運動速度，當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)一周，平太陰已運行了一個大約12.19°的角度，所以當?shù)厍蛏夏骋稽c由第一次正對月球中心到第二次正對時約需要旋轉(zhuǎn)372.19°，這樣以來，平太陰日便比平太陽日長，可以算出：1平太陰日=24.8412平太陽時24h50min4. 什么叫做引潮力？引潮力的分布有什么特征？(第二問答案看課本)引潮力：地球繞地月公共質(zhì)心運

38、動所產(chǎn)生的慣性離心力與月球引力的合力稱為引潮力。地球上各點的引潮力矢量所示，可見地球表面各點所受的引潮力的大小、方向都不同，5. 試述潮汐靜力理論的基本思想。由于考慮引潮力后的等勢面為一橢球面，根據(jù)這一分布特點，可以導(dǎo)出一個研究海水在引潮力作用下產(chǎn)生潮汐過程的理論，即潮汐靜力理論(或稱平衡潮理論)。潮汐靜力理論基本思想：這一理論假定：(1) 地球為一個圓球，其表面完全被等深的海水所覆蓋，不考慮陸地的存在；(2) 海水沒有粘滯性，也沒有慣性，海面能隨時與等勢面重疊；(3) 海水不受地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的作用。在這些假定下，海面在月球引潮力的作用下離開原來的平衡位置作相應(yīng)的上升或下降，直到在重力和引

39、潮力的共同作用下，達到新的平衡位置為止。因此海面便產(chǎn)生形變，也就是說，考慮引潮力后的海面變成了橢球形，稱之為潮汐橢球，并且它的長軸恒指向月球。由于地球的自轉(zhuǎn)，地球的表面相對于橢球形的海面運動，這就造成了地球表面上的固定點發(fā)生周期性的漲落而形成潮汐，這就是平衡潮理論的基本思想。第八章大氣與海洋8.什么是臺風(fēng)？它的基本結(jié)構(gòu)如何？一、一般說明臺風(fēng)是發(fā)生在熱帶海洋上的一種具有暖心結(jié)構(gòu)的氣旋性渦旋，是達到一定強度的熱帶氣旋。臺風(fēng)伴有狂風(fēng)暴雨，是一種災(zāi)害性天氣系統(tǒng)。世界各地對臺風(fēng)的稱謂不同，在東太平洋和大西洋稱颶風(fēng)，在印度洋稱熱帶風(fēng)暴，在南半球稱熱帶氣旋。臺風(fēng)的生命期一般為38天，臺風(fēng)直徑一般為60010

40、00km，最大的可達2000km，最小的只有100km。在北半球，臺風(fēng)集中發(fā)生在710月，尤以8、9月最多。據(jù)統(tǒng)計，每年511月臺風(fēng)可能影響或登陸中國。全球每年平均大約有80個熱帶氣旋發(fā)生，其中半數(shù)以上可以發(fā)展成臺風(fēng)，臺風(fēng)集中發(fā)生在西北太平洋、孟加拉灣、東北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亞西北海域等8個地區(qū)。西太平洋是全球熱帶氣旋發(fā)生最多的地區(qū)，約占全球總數(shù)的三分之一。熱帶氣旋的多發(fā)地帶集中在5°10。緯度帶內(nèi)，而南北半球緯度5°以內(nèi)幾乎沒有熱帶氣旋發(fā)生。二、臺風(fēng)的結(jié)構(gòu)臺風(fēng)是一種天氣尺度、暖中心的強氣旋性渦旋，在北半球呈逆時針旋轉(zhuǎn)，在南半球呈順時

41、針旋轉(zhuǎn)。發(fā)展成熟的臺風(fēng)其要素值多呈圓形對稱分布，臺風(fēng)渦旋半徑一般為5001000km，鉛直范圍一般到對流層頂。臺風(fēng)中心氣壓值（即風(fēng)暴強度）一般在960hPa以下，在地面天氣圖上等壓線表現(xiàn)為一個圓形（或橢圓形）對稱的、氣壓梯度極大的閉合低氣壓系統(tǒng)，水平氣壓梯度能達510hPa/10km,臺風(fēng)過境時，測站氣壓自記曲線出現(xiàn)明顯的漏斗狀氣壓深谷，發(fā)展成熟的臺風(fēng)往往有臺風(fēng)眼，即在深厚云區(qū)的中間有一個直徑為幾十千米近似圓形的晴空少云區(qū)，眼區(qū)為微風(fēng)或靜風(fēng)，氣壓最低，平均直徑為3040km。臺風(fēng)眼區(qū)外圍的圓環(huán)狀云區(qū)稱為臺風(fēng)云墻或眼壁，云墻區(qū)主要是由一些高大對流云組成，其高度通常在15km以上，寬度為2030k

42、m，在云墻區(qū)域有強烈的上升運動，其值可達513m/s,云墻附近是風(fēng)雨最劇烈的地區(qū)，摧毀性的大風(fēng)暴雨常常發(fā)生在這里。臺風(fēng)云墻到臺風(fēng)外緣是臺風(fēng)的螺旋云雨帶，它也是臺風(fēng)的重要特征之一，是由一條或幾條螺旋云帶旋向臺風(fēng)中心眼壁的，云帶區(qū)對流活動旺盛，有顯著的上升運動。臺風(fēng)表現(xiàn)為強烈的氣旋性環(huán)流，低層有強烈的流入，高層有強烈的流出，并有極強烈的上升運動。地面是氣旋式輻合流場，氣流從四周以螺旋曲線的形式流向臺風(fēng)中心區(qū)。臺風(fēng)天氣表現(xiàn)為大風(fēng)、暴雨、狂浪和風(fēng)暴潮。9. 什么是ENSO?它對氣候變化有什么影響？ENSO是厄爾尼諾現(xiàn)象和南方濤動的合稱。眾多研究表明，ENSO對大氣環(huán)流以及全球許多地方的天氣氣候異常有著重要的影響。ENSO期間，赤道東太平洋持續(xù)升溫，對熱帶大氣環(huán)流的影響最為直接。而熱帶大氣環(huán)流的異常變化，也必牽動全球大氣環(huán)流，因而會在全球范圍內(nèi)引起一系列的天氣氣候異常。在正常情況下，赤道大氣中存在一個東西向的沃克（Walker）環(huán)流，這是疊加在緯向平均哈得萊環(huán)流上的重要東西向環(huán)流，在印度尼西亞群島附近海面暖水上空，有一個強而寬的上升運動區(qū)，而在赤道東太平洋冷水區(qū)上空，則為強烈的下沉運