1、CHAPTER1緒論1. 海洋科學的研究內容既有海水的運動規律、海洋中的物理、化學、生物、地質過程，及其相互作用的基礎理論，也包括海洋資源開發、利用以及有關海洋軍事活動所迫切需要的應用研究。（現象、機理和應用）2. 主要分支 基礎性科學：物理海洋學、化學海洋學、生物海洋學、海洋地質學等。 應用與技術研究：衛星海洋學、漁場海洋學、軍事海洋學、航海海洋學等。 管理、開發研究：海洋法學、海域管理、海洋環境功能區劃、海洋污染治理等。3. 研究對象的特性 1）廣漠而有垠 占地球表面積70.8%，但有邊 2）深又淺 平均深度4000米，最深11034米（陸地最高8848米),但地球半徑6371公里。地球上

2、一薄層；與水平尺度比10-3量級 3）連通又阻隔各大洋水域連成一體，可以充分進行物質和能量的交換。北冰洋與印度洋、大西洋、太平洋之間又有大陸分布CHAPTER2地球概觀1.慣性離心力牛頓定律不成立的參考系統稱非慣性參考系統地球是一個頗為精確的慣性參考系統（中學），但在研究海洋科學中，地球是非慣性系。 為了使非慣性系統中牛頓第二定律仍然“適用”，必須引入慣性力。這實際上是牛頓第二定律經適當修改后推廣到非慣性系統中去。相對慣性參考系統作勻角速轉動的系統為非慣性參考系統靜止于勻角速轉動的參考系統中的物體，在轉動參考系統中的觀察者看來，要加上一種慣性力慣性離心力，才能應用牛頓定律解釋物體在轉動參考系統

3、中的靜止狀態 重力：萬有引力和慣性離心力的合力。慣性離心力<1/190*重力2.科氏力 改變物體運動的方向，不改變物體運動速度的大小；不作功；北半球：是物體的運動向右偏；南半球：是物體的運動向左偏；科氏力其實是一個假想的力。科氏參數：3. 大地水準面： 海洋中不考慮波浪、潮汐和海流的存在，海水完全靜止時的海面，在陸地上則是靜止海面向大陸之下延伸的假想面。4.海與洋的區別： 洋：海洋的主體部分。地球上連續巨大的咸水體。洋的水文特征：遠離陸地，受陸地影響小；面積大，水深（平均23千米）；有獨立的環流和潮波系統；底質為軟泥、紅粘土。 海：海洋的附屬部分之一，位于大陸邊緣。海的水文特征：靠近陸地

4、，受陸地影響大；面積小，水淺；無獨立的潮波系統；底質為陸屑。5.海峽：兩端連接海洋的狹窄水道 海灣：洋或海延伸進入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貨入口處等深線作為與洋或海的分界線。6.海的分類、舉例 陸間海：大陸之間的海，面積和深度均較大，如地中海和加勒比海； 內海：深入大陸內部的海，面積小，水文特征受大陸影響較大，如渤海和波羅的海；邊緣海：位于大陸和大洋的邊緣，其一側以大陸為界，另一側以半島、島嶼或島弧與大洋分隔，但水流交換暢通的海。如東海和日本海。7. 海岸帶 海岸帶是指水位升高便被淹沒，水位降低便露出的狹長地帶，是海陸交互作用地帶。 海岸帶包括海岸、海灘和水下岸坡三

5、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上，僅在特大高潮或暴風浪時才被淹沒，又稱潮上帶。 海灘是高低潮之間的地帶。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達到的水深，又稱潮下帶。8.大陸邊緣大陸架：大陸周圍被海水淹沒的淺水地帶，是大陸向海洋底的自然延伸。其范圍是從低潮線起以極其平緩的坡度延伸到坡度突然變大的地方為止。大陸坡：一個分開大陸和大洋的全球性巨大斜坡，上限為大陸架外緣，下限為水深變化較大的地方。地形：常常有深切陡峭的V型海底峽谷。大陸隆：大陸隆又叫大陸裙或大陸基，是自大陸坡坡麓緩緩傾向洋底的扇形地，位于水深20005000

6、m處。9.中國海（分界）： 渤海：內陸海，從老鐵山角（老鐵山頭）至蓬萊角（登州頭）聯線與黃海為界。面積7.7萬km2，平均深度18m，最深83m。 黃海：半封閉淺海，南界為啟東嘴至濟州島連線與東海相接。38萬km2，平均深度44m，最深超過100m。地形中央凹地。 東海：太平洋邊緣海，水域遼闊，77萬km2，平均深度370m，最深2719m。 南海：太平洋邊緣海，以廣東汕頭的南澳島至臺灣島南端的鵝鑾鼻連線與東海分界。面積350萬km2，平均深度1212m，最深5377m。CHAPTER3 海水物理性質1.海水組成恒定性原理（Marcet原理）：海水的總含鹽量或鹽度是可變的，但常量成分濃度之間的

7、比值幾乎保持恒定。 成因 混合作用大洋海水通過環流、潮流、垂直流等運動，連續不斷地進行混合。 體積巨大海水體積極大，它所擁有的多種成分的總量也十分巨大，外界的影響（如大陸徑流等）很難使其相對組成發生明顯的變化。 2.海水的鹽度： 最初的鹽度定義：1kg海水中所包含的溶質的總質量。3.位溫: 某一深度海水絕熱上升到海面時溫度稱該深度海水的位溫。比現場深度低。 位密: 微團此時相應的密度，稱為位密，記為p4. 飽和水汽壓： 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平衡時，水面上水汽所具有的壓力。 海面的蒸發量與海面上水汽壓與飽和水汽壓的差成正比，飽和水汽壓小不利于蒸發。5. 鹽度與海

8、水最大密度溫度、沸點、冰點的關系 海水最大密度溫度隨鹽度增加而降低 隨著鹽度增大，沸點升高而冰點下降6. 海冰的鹽度和密度：CHAPTER4 海洋中的熱收支和水平衡1.海面熱收支的四個因素：太陽輻射，海面有效回輻射，蒸發潛熱，感熱交換。2.太陽輻射短波輻射；地球輻射長波輻射3.海面有效回輻射：海面向大氣的長波輻射與大氣向海洋的長波輻射之差。4.蒸發潛熱：比蒸發潛熱：單位質量海水水變成同溫度水汽所吸收熱量 1） Twater>Tair，不穩定，增強 2） Tair>Twater，穩定，抑制5.感熱交換：海氣溫度不等，通過熱傳導進行的熱量傳遞。6.海洋水平衡： 影響因素：蒸發，降水，大

9、地徑流、地下水，結冰和融冰。 蒸發：赤道附近小，南、北副熱帶海域極大值，向高緯迅速減小 降水：赤道海域降水量最大，副熱帶海域減小，南北兩半球的極鋒附近增多，向極方向迅速減少。.7.水平衡對鹽度的影響： 世界大洋表層鹽度分布取決于蒸發和降水量之差。(E-P)S 低緯度海區：降水大于蒸發,E-P<0, S低。 副熱帶海區：蒸發大于降水,E-P>0，S高。 副極地海區：多云帶，蒸發少，S低。CHAPTER5 世界大洋溫鹽密分布及變化1.溫躍層：溫度鉛直尺度較大的水層，在不太厚的深度內，水溫迅速遞減。判斷標準：大洋中0.05度/m 近海0.2度/m 鹽躍層：海水鹽度隨深度呈層狀分

10、布的根本原因是，大洋表層以下的海水都是從不同海區表層幅聚下沉而來的，由于源地的鹽度性質各異，因而必然將其帶到各深層中去，憑借他們密度的大小，在不同深度上水平散布。同時，也受大洋環流的制約 密躍層： 2.季節性溫躍層生消規律：3月，躍層尚未形成，仍然保持冬季水溫的分布狀態。隨著表層逐漸增溫，躍層出現，且隨時間推移，深度逐漸變淺，但強度逐漸加大。8月達到全年最盛的時期。從9月開始，躍層強度又逐漸減弱，且隨對流混合的發展，深度逐漸加大，到第二年1月基近消失，其后完全消失，恢復到冬季狀態。 3.鹽度分布特征：水平分布表層：基本上具有緯線方向的帶狀分布特征，徑向分布呈馬鞍狀；深層：鹽

11、度差異隨深度的增加而減小。垂直分布赤道區： 均勻低鹽層-鹽度最大層-鹽度躍層-鹽度最小層-緩慢增加；副熱帶海區：均勻高鹽層-鹽度躍層-鹽度最小層-緩慢增加；極地海區：均勻低鹽層-緩慢增加。4. 溫度分布特征：水平分布表層：等溫線成條帶狀沿緯向分布，最高溫出現在赤道，為熱赤道（7°N）。從赤道向兩極逐漸減小；大洋東、西邊界等溫線彎曲方向相反；寒暖流交匯處等溫線密集。深層：深層水平分布：經向梯度減小、南北溫差減小、水溫趨向均勻。鉛直分布低緯度：均勻層(上混合層)-主溫躍層(永久性溫躍層)：不隨季節變化-主溫躍層以下；中緯度：上為均勻混合層，其下為季節性溫躍層（隨季節而生消的溫躍層）。高緯

12、度：極鋒向極一側，不存在永久性躍層。冬季會在上層出現逆溫現象(暖中間水)，深度100m左右；夏季會出現冷中間水。5. 密度分布特征：水平分布等溫線成條帶狀；最高溫出現在赤道，為熱赤道（7°N）；從赤道向兩極逐漸減小；東、西邊界等溫線彎曲方向相反；寒暖流交匯處等溫線密集。垂直分布溫躍層深度的分布：在經向上赤道附近的主溫躍層深度較淺；副熱帶海域下降；高緯度區域逐漸上升；亞極地域升至海面。CHAPTER6 大氣環流1.大氣的鉛直分層：（特征）對流層：溫度隨高度增加而降低；鉛直混合強；氣象要素水平分布不均勻；（1000米降6.5）；主要天氣現象和過程都發生在這一層平流層：溫度低層無變化，上部

13、隨高度增加而增加；風平浪靜，透明度高；幾乎無天氣現象。2.比濕：單位體積大氣中，水汽質量與總大氣質量之比。 風向：指來向。3.氣壓帶：熱帶低氣壓區，副熱帶高壓區，副極地低壓區，極地高壓區4.風帶：東南、東北信風，西風，極地東風5.季風：季風是大范圍盛行風向隨季節有顯著變化的風系。主要是由于海陸溫度對比的季節性變化和地球上行星風系的季節性南北移動所致。全球三個季風區：印度季風區，東亞季風區，西亞季風區6.臺風（熱帶氣旋）：熱帶氣旋是形成在熱帶或副熱帶洋面上，具有有組織對流和確定的強烈氣旋性地面環流的非鋒面性天氣尺度系統，一般具有暖中心結構，總是伴有狂風暴雨，給受影響地區造成嚴重災害。臺風中心特點

14、：中心低壓，有眼，暖心，氣流下沉，微風或靜風。7.臺風水平結構：外層區；云墻區風速最大，強對流天氣和狂風暴雨；眼區風弱、干暖、少云，眼是熱帶氣旋區別于溫帶氣旋的主要特征之一。垂直結構：低層流入層；中間上升氣流層氣旋性切向風速大，徑向風速小，垂直氣流強；高層流出層中心附近氣旋式流出，外圈反氣旋式流出。8. 溫帶氣旋：氣旋是中心氣壓比四周低的水平旋渦,帶有鋒面的氣旋稱鋒面氣旋。鋒面氣旋多產生于溫帶，亦稱溫帶氣旋。9. 熱帶氣旋活動的空間分布特征：8個源地：NW太平洋、SW太平洋、NE太平洋、N大西洋、S印度洋、孟加拉灣、阿拉伯海、澳大利亞西北海域；S大西洋和SE太平洋。西北太平洋最多；均形成于暖熱

15、帶水域；87%在赤道兩側20緯度內；2/3形成于北半球。10. 寒潮：寒潮天氣過程是指與強大的冷高壓相伴隨的一種大規模的強冷空氣活動過程。11. 靜力平衡方程：重力與鉛直方向的壓強梯度力（浮力）相平衡的方程。熱帶氣旋溫帶氣旋能量來源下墊面暖洋面及潛熱釋放水平溫度梯度（斜壓能）中心往往有眼區，且氣流下沉一般無眼區，且中心氣流上升強風最大的風在近地面最強風出現在高空急流處天氣圖上從天氣圖上看，熱帶氣旋等壓線更近環形，風更強，梯度更大，尺寸較小等壓線非規則環形，風較小，梯度較小，但水平尺度較大性質無鋒面有鋒面CHAPTER7  大洋環流及水團結構1.壓強梯度力：方向指向壓強增大的方向。壓強

16、梯度力與等壓面垂直。2.海流的方向：去向（風來流去）3.引起海水運動的力：重力，壓強梯度力，風應力，引潮力，火山爆發，地震等 海水運動后派生的力：科氏力，摩擦力4.地轉流：水平壓強梯度力和科氏力平衡時的穩定流動.調整過程：科氏力不斷調整運動方向，科氏力大小與緯度有關。特點：(a)速度與壓強梯度垂直，并且沿著等壓線運動(b)北半球流向偏在壓強梯度力水平分力右方90º；(c)在北半球，面向流去的方向，右面等壓面高，左面低。(d)緯度越高，流速越小。地轉流在等壓面與等勢面的交線上流動，在北半球垂直于壓強梯度力指向右面，當觀測者順流而立，右側等壓面高，海水密度小。南半球反。流速大小與緯度和壓

17、強梯度力的關系：3. 風海流：湍切應力和科氏力平衡時的穩定流動。表面風的方向表面流的方向水體運輸的方向連接各層流速在平面上投影的矢量端點，構成艾克曼螺旋線4.慣性流的運動軌跡:圓形,半徑與緯度的關系 方向：北半球順時針南半球逆時針6.赤道流系的流動：南北赤道流，赤道逆流，赤道潛流。7.西邊界流的流動：太平洋：黑潮Kuroshio、東澳流；大西洋：灣流Gulf Stream、巴西Brazil；印度洋：厄加勒斯海流和莫桑比克流。8.東邊界流的流動：太平洋：加利福尼亞流、秘魯流；大西洋：加那利流、本格拉流；印度洋：西澳流。9.大洋從海面至底面分：表層，次表層，中層，深層，底層  

18、                     特點： DO，   高鹽，  低鹽，貧氧，高密表層：高溫，相對低鹽，源地就是低緯地區密度較小的表層暖水本身次表層：高鹽，相對高溫，具有大洋鉛直方向上最高鹽度，由副熱帶輻聚區 表層海水下沉而成，下界為主溫躍層，南北范圍在南北極峰之間中層：低鹽中層水由西風漂流的輻聚區表層海水下沉而成深層：貧氧，源地為北大西洋上部但表層以下深度底層

19、：密度最大，源于極地海區CHARTER8  海洋中的波動1.小振幅重力波的波速：深水 與波數有關，頻散波淺水 與波數無關，只與水深有關，非頻散波2.小振幅重力波的運動軌跡：深水質點軌跡為一圓，其半徑隨深度增加而減小；淺水質點軌跡為一橢圓，水平軸不隨深度變化，而鉛直軸小且隨深度而變，鉛直速度遠小于水平速度 3. 小振幅重力波的群速度： 水越深能量傳播速度越慢。4. 駐波：兩列振幅、周期、波長相等，傳播方向相反的正弦波疊加。波形不傳播，故稱駐波。5.水質點的運動特點：1.水質點的運動軌跡為圓2.軌跡半徑隨深度增大而減小，表面最大3.到達一個波長深度時，波動已近消失波峰處有正的最大水平速度

20、，鉛直速度為零。波谷處有負的最大水平速度，鉛直速度為零。在平均水面上的水質點，水平速度為零，鉛直速度最大。6. 波動的能量與振幅的平方成正比7.有限振幅波：相對于小振幅波而言(a/L<<1)，有限振幅波有較大振幅。8.波群：兩列振幅、周期、波長相近，傳播方向相同的正弦波疊加。 群速：波能傳播的速度。9.風浪：當地風產生，且一直處在風的作用之下的海面波動狀態。涌浪：海面上由其他海區傳來的或當地風力減小、平息，或風向改變后海面上遺留下的波動。10. 風浪大小的決定因素：風速：風力大小；風時：狀態相同的風持續作用在海面上的時間；風區：狀態相同的風作用海域的范圍。11.定常態：某點的風浪尺

21、度達到理論上的最大值；過渡態：某點風浪未達理論最大，隨時間的推移，還可繼續增長最小風時：對應風區內某點，風浪達到定常狀態所用的最短時間。最小風區：實際風時一定，對應某一風區內的波浪達到定常態，此一風區長度稱為最小風區。離岸流：波浪在近岸破碎后，海水經過碎浪帶返回海洋的流動沿岸流：離岸流之間順岸邊的流動。11.海洋內波：發生在海水密度層結穩定的海洋內部的波動。 特點：12. 開爾文波和和羅斯貝波的傳播特點：13. 波浪的輻聚和輻散： 波浪入淺水區域后，波峰線有逐漸與等深線平行的趨勢。在海底凸出的海岬處，波向線輻聚，出現大浪；而在凹進的海灣處，波向線輻散，波浪較小。CHAPTER9 潮汐與風暴潮1

22、.潮汐類型：1)正規半日潮 ：一個太陰日（約24時50分）內有兩次高潮和兩次低潮；2)不正規半日潮：在一個朔望月中的大多數日子里，每個太陰日內一般可有兩次高潮和兩次低潮；但有少數日子，第二次高潮很小，半日潮特征就不顯著，這類潮汐就叫做不正規半日潮。3)正規日潮 ：在一個太陰日內只有一次高潮和一次低潮4)不正規日潮 :在一個朔望月中的大多數日子里具有日潮型的特征，但有少數日子則具有半日潮的特征。 2.潮汐不等現象：凡是一天之中兩個潮的潮差不等，漲潮時和落潮時也不等，這種不規則現象稱為潮汐的日不等現象。3.月球引潮力：地球繞地月公共質心公轉所產生的公轉慣性離心力與月球引力的合力。 與天體質量成正比

23、，與天體與地球距離的立方成反比。 兩個分量：垂直引潮力，水平引潮力。垂直引潮力與重力相比太小，忽略。 太陰引潮力與太陽引潮力相比：約2.17倍4. 潮汐靜力理論的主要結果 在赤道上永遠出現正規半日潮 當月赤緯等于0，地球上各處均為正規半日潮 當月赤緯不等于0時，兩極高緯度地區出現正規日潮 當月赤緯不等于0時，其它緯度上出現日不等現象，越靠近赤道，半日潮的成分越大，越靠近兩極，日潮的成分越大朔望大潮：朔望之時，太陽和月亮的引潮力所引起的潮汐橢球長軸重疊，形成大潮方照小潮：上下弦月時，月球和太陽所引起的潮汐橢球長軸正交，相互抵消，形成方照小潮5.風暴潮的分類： 臺風風暴潮、溫帶風暴潮CHAPTER10  海水混合和海洋細結構1.海水混合的主要形式：分子，渦動，對流混合2.雙擴散對流效應鹽指對流鹽指：暖而咸海水置于冷而淡海水之上；“雙擴散對流”效應：由于分子熱傳導系數大于鹽擴散系數（100倍），引起的自由對流，促進海洋內部混合。3. 渦動混合效應：假定渦動混合過程中熱鹽守恒，那么混合后的溫、鹽值，基本上應等于它們混合前的平均值。在混合層的下界將出現一個水文特性梯度較大的過渡層，即形成溫、鹽、密度躍層。4. 對流混合效應：單獨由降溫引起的對流混合，其溫度值低于混合前的平均值，鹽度則等于混合前的平均值； 單純由增鹽引起的對流混合