《物理海洋學(xué)Ⅰ》課程教學(xué)大綱

1、物理海洋學(xué)Physical Oceanography一、課程基本情況課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課課程學(xué)分：4學(xué)分課程總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)，講課：64學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：必修開(kāi)課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程：海洋科學(xué)導(dǎo)論、流體力學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)理方程適用專業(yè)：海洋科學(xué)、海洋技術(shù)專業(yè)教 材：物理海洋學(xué)，葉安樂(lè)等編著，青島海洋大學(xué)出版社，1992年, 本院編著的講義,2010年開(kāi)課單位：海洋科學(xué)學(xué)院 二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)物理海洋學(xué)重點(diǎn)在海洋系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究。其它海洋科學(xué)分支學(xué)科如海洋物理學(xué), 海洋化學(xué)，海洋生物，海洋生態(tài)，海洋地質(zhì)，海洋經(jīng)濟(jì)，海洋氣象，海洋航運(yùn)等在進(jìn)行?？蒲芯繒r(shí)，都需要參照物理海洋學(xué)的基本理

2、論。 物理海洋學(xué)的學(xué)習(xí)目的包括對(duì)海洋動(dòng)力系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、對(duì)物理海洋學(xué)理論的掌握、對(duì)海洋要素空間分布與時(shí)間演變規(guī)律的熟悉、對(duì)海洋狀態(tài)動(dòng)力演變機(jī)理的認(rèn)識(shí)、對(duì)影響海洋系統(tǒng)活動(dòng)的環(huán)境因子的了解。 物理海洋學(xué)不僅介紹海洋溫鹽密等相關(guān)要素的時(shí)空分布特征, 并且重點(diǎn)研究海洋動(dòng)力系統(tǒng), 包括海流、海浪、海潮、風(fēng)暴潮、內(nèi)波、陸架自由波、溫鹽環(huán)流以及海洋渦旋等。鑒于物理海洋學(xué)在海洋科學(xué)學(xué)科中的重要性,本課程為海洋科學(xué)專業(yè)重點(diǎn)基礎(chǔ)課。 本課程旨在使學(xué)生系統(tǒng)地掌握物理海洋學(xué)的基本理論，以及物理海洋理論的發(fā)展歷程，理解目前的研究水平和今后發(fā)展的方向。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握海洋的動(dòng)力現(xiàn)象及熱動(dòng)力過(guò)程的基本概念和運(yùn)動(dòng)變化

3、的基本規(guī)律,包括溫、鹽、密等要素時(shí)空特征、海流、海浪、潮波、內(nèi)波和風(fēng)暴潮基本動(dòng)態(tài)規(guī)律; 學(xué)會(huì)對(duì)海洋動(dòng)力現(xiàn)象進(jìn)行研究和分析的基本思路和方法。為后續(xù)的海洋動(dòng)力學(xué)和海氣動(dòng)力學(xué)研究與應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求1、海洋科學(xué)背景知識(shí)（4學(xué)時(shí)）（1）熟悉世界大洋熱量、水量平衡和溫、鹽、密度場(chǎng)；世界大洋的水團(tuán)和環(huán)流；（2）理解海水的物理性質(zhì)；重點(diǎn)：世界大洋要素場(chǎng)分布特征、世界大洋水團(tuán)和環(huán)流分布難點(diǎn)：海水的物理性質(zhì)2、海水運(yùn)動(dòng)基本方程（12學(xué)時(shí)）（1）掌握向量形式的運(yùn)動(dòng)學(xué)基本方程的推導(dǎo)；球坐標(biāo)系和局地直角坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)方程；海水層流運(yùn)動(dòng)的基本方程組；鉛直向平均基本方程及基本方程的尺度分析與簡(jiǎn)化海洋邊界

4、條件的概念及邊界條件的方程；（2）熟悉旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的加速度及作用于海水微團(tuán)的力；（3）理解時(shí)間平均的基本方程和邊界條件；重點(diǎn)：海水運(yùn)動(dòng)基本方程組、基本方程的尺度分析與簡(jiǎn)化、作用于海水微團(tuán)的力難點(diǎn)：方程推導(dǎo)、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的加速度、邊界條件3、海流（12學(xué)時(shí)）（1）掌握不考慮摩擦的定常流動(dòng)-地轉(zhuǎn)流；考慮摩擦的定常流動(dòng)；非定常流動(dòng)；（2）掌握風(fēng)生大洋環(huán)流；熱鹽環(huán)流；大洋風(fēng)生-熱鹽環(huán)流；重點(diǎn)：地轉(zhuǎn)流、考慮摩擦的定常流動(dòng)；非定常流動(dòng)、風(fēng)生大洋環(huán)流難點(diǎn)：Ekman 漂流和風(fēng)生大洋環(huán)流的方程推導(dǎo)4、海浪（12學(xué)時(shí)）（1）掌握線性波動(dòng)理論；線性波動(dòng)的合成；波動(dòng)的折射和繞射；有限振幅波動(dòng)；（2）熟悉海浪譜基本理論

5、；（3）理解海浪的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)； 重點(diǎn)：線性波動(dòng)理論、波動(dòng)的折射和繞射、有限振幅波動(dòng)、波浪統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 難點(diǎn)：海浪譜基本理論與意義5、潮波（12學(xué)時(shí)）（1）掌握平衡潮理論的訂正；了解潮汐與潮流的分析和預(yù)報(bào)；（2）掌握動(dòng)力潮理論；（3）掌握等深廣闊水域中的潮波；海峽和矩形海灣中的潮波、淺水潮波；（4）熟悉三維潮波；（5）理解考慮地球形狀的潮波變截面海灣和河口中的潮波；重點(diǎn)：平衡潮理論、動(dòng)力潮理論、等深廣闊水域中的潮波、淺水潮波難點(diǎn)：潮汐理論與潮波分析6、內(nèi)波（6學(xué)時(shí)）（1）掌握小振幅內(nèi)波的一般特性；界面波與內(nèi)波；兩層流體中的界面波；（2）熟悉考慮地轉(zhuǎn)效應(yīng)的界面波，潮成內(nèi)波；（3）理解內(nèi)波對(duì)自由海面的影響

6、及其估計(jì)；重點(diǎn)：小振幅內(nèi)波；界面波與內(nèi)波；兩層流體中的界面波；難點(diǎn)：內(nèi)波特征的方程推導(dǎo)證明7、風(fēng)暴潮（6學(xué)時(shí)）（1）掌握狹長(zhǎng)矩形淺水海域中的定常風(fēng)暴潮；狹長(zhǎng)矩形淺水海域中的非定常風(fēng)暴潮；（2）掌握考慮地轉(zhuǎn)效應(yīng)的風(fēng)暴潮；（3）熟悉大洋風(fēng)暴潮的生成與傳播；大陸架上的風(fēng)暴潮；重點(diǎn)：定常風(fēng)暴潮、非定常風(fēng)暴潮、地轉(zhuǎn)效應(yīng)的風(fēng)暴潮難點(diǎn)：風(fēng)暴潮特征定性分析四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)4次；（2）考核方式：閉卷考試；（3）總評(píng)成績(jī)計(jì)算方式：平時(shí)成績(jī)5%、作業(yè)成績(jī)5%、期中考試成績(jī)35%和期末考試成績(jī)55%綜合計(jì)算；五、參考書(shū)目1、物理海洋學(xué)山東教育出版社，侍茂崇主編，2004 1版2、 Introduction to Physical Oceanography, Robert H. Stewart，2004；3、 An Introduction to Physical Oceanography, Matthias Tomczak, The Flinders University of South Australia in Adelaide. Australia， 20054、 Regional Oceanography: an Introduction，Tomcz