海洋科學(xué)導(dǎo)論教案5-6章

第五章海水結(jié)冰現(xiàn)象第一節(jié)海水結(jié)冰的危害第二節(jié)海水的冰點(diǎn)第三節(jié)海水的結(jié)冰過程第四節(jié)海冰的物理性質(zhì)第五節(jié)中國近海冰清第一節(jié)海水結(jié)冰的危害較大面積海水結(jié)冰會給沿岸人民的生產(chǎn)、生活造成危害甚至形成災(zāi)害，概括起來海冰的危害有以下幾個方面。一、阻斷航運(yùn)。絕大多數(shù)運(yùn)輸船舶不具備破冰能力，因海水結(jié)冰，航運(yùn)被阻斷，經(jīng)濟(jì)損失巨大。二、毀壞海上設(shè)施，包括油氣開采及水產(chǎn)養(yǎng)殖用的網(wǎng)箱、浮筏。尚未凍結(jié)牢固和次年融化中的流冰具有極大的沖擊力，采油平臺、網(wǎng)箱、浮筏常常深受其害。第一節(jié)海水結(jié)冰的危害三、冰層以下無光，海洋植物（單細(xì)胞藻類和大型經(jīng)濟(jì)藻類）生長受到抑制，海洋生產(chǎn)力下降。四、阻礙了海水的流動，不利于營養(yǎng)鹽的均勻分布。海冰除具有很大的危害外，有時也有下面的好處：結(jié)實(shí)的厚冰上面可以行駛車輛。海水結(jié)冰過程中促進(jìn)上下對流，有利于底層營養(yǎng)鹽的上浮。1969年我國遭遇特大冰災(zāi)，渤海海面3/4面積結(jié)冰，最厚的南堡海區(qū)厚達(dá)1m。為解救船只，空軍曾在60厘米厚的堆積冰層上投放30公斤炸藥包，結(jié)果還沒有炸破冰層。

雪龍?zhí)柨疾齑诒嫔闲敦浂砹_斯Yamal號核動力破冰船海面結(jié)冰日本Aurora號破冰船雪龍?zhí)柶票蠘O周圍的海冰北冰洋巨大的浮冰第二節(jié)海水的冰點(diǎn)純淡水在1個大氣壓下的冰點(diǎn)是0℃，海水因?yàn)榻Y(jié)冰時必須析出鹽分，結(jié)冰慢，冰點(diǎn)較低，隨鹽度而變化。

海水冰點(diǎn)、最大密度的溫度與鹽度的關(guān)系S‰0510152024.7253035冰點(diǎn)℃0-0.27-0.53-0.8-1.07-1.33-1.35-1.63-1.91Tρ大42.931.860.77-0.31-1.33-1.40-2.47-3.52海水冰點(diǎn)海水冰點(diǎn)隨鹽度升高而下降。最大密度的溫度也隨鹽度升高而下降，速度快于冰點(diǎn)。淡水表層4℃以上時上涼下熱上下對流，上下均為4℃后繼續(xù)降溫，上涼下熱不對流，直至結(jié)冰。海水鹽度低于24.7‰時，與淡水相似，不對流時間稍短。鹽度大于24.7‰時，對流一直進(jìn)行，直至上下全部降至冰點(diǎn)。海水冰點(diǎn)和最大密度的溫度與鹽度的公式冰點(diǎn)i=-0.003-0.0527s-0.00004s2Tρ大=3.975-0.2168s+0.0001282s2第三節(jié)海水的結(jié)冰過程一、結(jié)冰過程：海冰是淡水冰晶、“鹵水”和含有鹽分的氣泡混合體。按發(fā)展階段，可分為→初生冰：針狀、細(xì)小、互相分離?！崃_冰：冰針連結(jié)、厚2-3cm以內(nèi)，海浪可打碎→餅冰：厚4-5cm，海浪打不碎。→冰板：厚5-15cm，可行駛車輛?！嗄瓯憾嗄瓴换?，更大的厚度。二、海水的過冷卻：由于海水過分清潔無晶核、運(yùn)動等原因，降溫至冰點(diǎn)仍不結(jié)冰的現(xiàn)象。大洋水的過冷卻是一個普遍現(xiàn)象。第三節(jié)海水的結(jié)冰過程三、海水比淡水難以結(jié)冰的原因海水冰點(diǎn)比淡水低。結(jié)冰之前上下水層一直對流，降溫困難。水平方向的流動和波浪。海水一般較清潔，缺少晶核。四、海冰的類型按運(yùn)動狀態(tài)分為固定冰和?。鳎┍?。前者與海岸、島嶼或海底凍結(jié)在一起，多分布于沿岸或島嶼附近，其寬度可從海岸向外延伸數(shù)米至數(shù)百公里；后者自由漂浮于海面，隨風(fēng)、浪、海流而漂泊。冰層高于海面2m就稱為冰架，高于海面5m以上就稱為冰山。南極的冰山格陵蘭島的冰山南極海域的浮冰第四節(jié)海冰的物理性質(zhì)一、海冰的鹽度

海冰的鹽度是指其融化后海水的鹽度，一般為3～7‰左右。

海水結(jié)冰時，是里面的水凍結(jié)，而將其中的鹽分排擠出來，部分來不及流走的鹽分以鹵汁的形式被包圍在冰晶之間的空隙里形成“鹽泡”。此外，海水結(jié)冰時，還將來不及逸出的氣體包圍在冰晶之間，形成“氣泡”。因此，海冰實(shí)際上是淡水冰晶、鹵汁和氣泡的混合物。

海冰鹽度高低取決于

凍結(jié)前海水的鹽度凍結(jié)的速度在冰層中的位置冰齡等因素。凍結(jié)前海水的鹽度越高，海冰的鹽度也高，在南極大陸附近海域測得的海冰鹽度高達(dá)22～23‰。結(jié)冰時氣溫越低，結(jié)冰速度越快，來不及流出而被包圍進(jìn)冰晶中的鹵汁就越多，海冰的鹽度自然要大。在冰層中，由于下層結(jié)冰的速度比上層要慢，故鹽度隨深度的加大而降低。當(dāng)海冰經(jīng)過夏季時，冰面融化也會使冰中鹵汁流出，導(dǎo)致鹽度降低，在極地的多年老冰中，鹽度幾乎為零。

不同氣溫下海冰的鹽度結(jié)冰時的氣溫℃-16-28-40海冰鹽度‰5.68.010.2冰層厚度m00.130.450.95海冰鹽度‰6.745.314.373.17某海區(qū)不同位置處海冰的鹽度

二、海冰的密度

純水冰0℃時的密度一般為0.917g/cm-3，海冰中因?yàn)楹袣馀?，密度一般低于此值，新冰的密度大致?.914～0.915。冰齡越長，由于冰中鹵汁滲出，密度則越小。夏末時的海冰密度可降0.860

左右。由于海冰密度比海水小，所以它總是浮在海面上。

按0.86計(jì)算，海面上漂浮的冰山水面以上部分和水面下部分之比為1：5

三、海冰的熱性質(zhì)和其它物理性質(zhì)

海冰的比熱容比純水冰大，且隨鹽度的增高而增大。海冰的融解潛熱也比純水冰的大。海冰的熱傳導(dǎo)系數(shù)比純水冰小，因?yàn)楹１泻袣馀?，而空氣的熱傳?dǎo)系數(shù)是很小的。海冰的抗壓強(qiáng)度約為純水冰的3/4，這顯然是因其存在許多空隙造成的。

第五節(jié)中國近海冰清我國僅在渤海和黃海的部分海區(qū)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，冰清并不嚴(yán)重。主要結(jié)冰區(qū)是渤海三灣和黃海北部沿岸海區(qū)。結(jié)冰期為12月~翌年2月約三個多月。遼東灣冰區(qū)寬度數(shù)百至數(shù)千米，厚度10~30cm,冰期120天。渤海灣冰期100天，冰區(qū)寬度200-2000m，厚30cm以下。萊州灣時間和面積均較小。2000年黃渤海結(jié)冰區(qū)秦皇島海域結(jié)冰2007年2月遼東灣冰區(qū)圖2007年萊州灣結(jié)冰區(qū)域第六章波浪第一節(jié)波浪的要素和分類第二節(jié)波浪的等級第三節(jié)中國近海的波浪第一節(jié)波浪的要素和分類一、波浪與海洋漁業(yè)的關(guān)系

由于受到風(fēng)力、海底地震、火山爆發(fā)、潮汐等因素的影響，一般各海區(qū)都要形成波浪。

波浪較大的海區(qū)海水混合劇烈，海水中溶解氣體豐富，藻類生長繁茂，魚貝類也較多。但波浪太大不但威脅船只安全，而且可能破壞養(yǎng)殖浮筏和網(wǎng)箱。第一節(jié)波浪的要素和分類二、波浪的要素

表示波浪形態(tài)特征的物理量稱為波浪要素波高：一個完整波浪最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的垂直距離波峰和波谷：高于平均水面部分稱波峰，反之稱波谷波頂和波底：波形最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。波長：兩個相鄰波頂?shù)乃骄嚯x，單位米。L周期：某一水質(zhì)點(diǎn)從一個波峰到下一波峰的時間。單位秒。t振幅：波峰到靜止水面間的距離，即波高的1/2.波速：波長/周期，c第一節(jié)波浪的要素和分類波陡：波高/波長。波向：波浪傳來的方向

第一節(jié)波浪的要素和分類由于海洋中的波浪形態(tài)很復(fù)雜，實(shí)際常用以下指標(biāo)描述海區(qū)波浪情況。平均波高：很多波形的波高平均數(shù)，也叫平均浪高。有效浪高：取觀測波浪數(shù)的前1/3大波進(jìn)行平均。一般情況下，平均浪高為0.63時，有效浪高為1。海浪預(yù)報(bào)的平均浪高是指有效浪高。海水波浪各要素關(guān)系通常為L=1.56t2L=0.64c2波浪模型圖第一節(jié)波浪的要素和分類三、波浪的分類按照成因，分為風(fēng)浪、潮汐浪、海嘯。風(fēng)浪和涌浪。在風(fēng)力的直接作用下形成的波浪，稱為風(fēng)浪；當(dāng)風(fēng)停止，過當(dāng)波浪離開風(fēng)區(qū)時，這時的波浪便稱為涌浪。按照位置，分為表面波和內(nèi)波。按照運(yùn)動形式，分為前進(jìn)波和駐波（水質(zhì)點(diǎn)上下運(yùn)動）按周期分為毛細(xì)波（周期＜1s）、重力波（1~30s）、潮波（12或24h）、海嘯（數(shù)分鐘）第二節(jié)波浪的等級一、決定風(fēng)浪大小的因素有1.風(fēng)速2.風(fēng)時（風(fēng)吹過海面的時間）3.風(fēng)區(qū)面積4.水深二、波浪等級級別有效浪高m名稱1＜0.1微浪20.1~0.5小浪30.5~1.25輕浪41.25~2.5中浪52.5~4.0大浪64~6巨浪76~9狂狼89~14狂濤9＞14怒濤巨大的海浪海面一般波浪波浪檢測用浮漂第三