海洋科學導論復習題第一章緒論海洋科學的研究對象和特點是什么？海洋科學研究的對象是世界海洋及與之密切相關聯的大氣圈、巖石圈、生物圈。它們至少有如下的明顯特點。首先是特殊性與復雜性。其次，作為一個物理系統，海洋中水—汽—冰三態的轉化無時無刻不在進行，這也是在其它星球上所未發現的。第三，海洋作為一個自然系統，具有多層次耦合的特點。3.海洋科學研究有哪些特點？海洋科學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、系統論等方法在海洋科學研究中越來越顯示其作用。第三，學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.中國海洋科學發展的前景如何？1，19508，1959年擴建為海洋研究所。19521959196480的差距，而且在某些方面已躋身于世界先進之列。第二章地球系統與海底科學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5.1×108km2，分屬于陸地和海洋。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。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成統一的世界海洋。根據海洋要素特點及形態特征，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。549.7％2000m按照海所處的位置可將其分為陸間海、內海和邊緣海。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。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。現代海岸帶一般包括海岸、海灘和水下岸坡三部分。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10～20m。河口岸、基巖岸、砂礫質岸、淤泥質岸、珊瑚礁岸和紅樹林岸等六種基本類型。7.簡述大陸漂移、海底擴張與板塊構造的內在聯系與主要區別。大陸漂移說主要論述：地球上所有大陸在中生代以前是統一的聯合古陸，或稱泛大陸(Pangaea)，其周圍是圍繞泛大陸的全球統一海洋——泛大洋。中生代以后，聯合古陸解體、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涌升的出口，涌出的地幔物質冷凝形成新洋底，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。向運動。亡過程中所發生的各種構造活動和構造現象。12是巨大的資源寶庫？錳結核和富鈷結殼、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構海水的主要熱性質：海水的熱性質一般指海水的熱容、比熱容、絕熱溫度、位溫、熱膨脹及壓縮性，熱導率與比蒸發潛熱等。它們都是海水的固有性質，是溫度、鹽度、壓力的函數。它們與純水的熱性質多有差異，這是造成海洋中諸多特異的原因之一。一、熱容和比熱容1K(1℃)J/K)J/℃)。單位質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J·kg-1·℃-1cpc表示。海洋學中最常使用前者。vc和c都是海水溫度、鹽度與壓力的函數。可以看出，c值隨鹽度的增高而降低，但隨溫度的p v p變化比較復雜。大致規律是在低溫、低鹽時c值隨溫度的升高而減小，在高溫、高鹽時c值p p隨溫度的升高而增大。二、體積熱膨脹1K(1℃)ηη-1。它是海水溫度、鹽度和壓力的函數。上式中α熱膨脹系數由正值轉為負值時所對應的溫度，就是海水最大密度的溫度t(max)，它也是鹽度ρ的函數，隨海水鹽度的增大而降低。有經驗公式為tρ(max)

=3.95-2.0×10-1S-1.1×10-3S2+0.2×10-4S3(3－7)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1Paβ的單位為Pa-1，式中α為海水的比容。t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。海水的壓縮系數隨溫度、鹽度和壓力的增大而減小。(二)絕熱變化ГГ(K/m)或攝氏度每米(℃/m)0.11℃/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0為該深度海水的位溫，記為。海水微團此時相應密度，稱為位密，記為ρ。海水的位溫顯然比其現場溫度低。若其現場溫度為t，絕熱上升到海面溫度降低了△t，則該深度海水的位溫=t-△t。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，但絕熱變化效應往往明顯起來，所以用位溫度分析比用現場溫度更能說明問題。四、蒸發潛熱及飽和蒸汽壓(一)比蒸發潛熱LJ/kgJ/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驗公式，迪特里希(Dietrich，1980)給出的公式為L=(2502.9-2.720t)×103J/kg(3－9)適用范圍為0～30℃。126cm3m(二)飽和水汽壓數目，因而使飽和水汽壓降低，限制了海水的蒸發。海面的蒸發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。這樣一來，海洋因蒸發而損失的水量和熱量就相對減少了。五、熱傳導就是熱傳導。單位時間內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W·m-2。其量值的大小除與海水本身的熱傳導性能密切相關之外，還與垂直于該傳熱面方向上的溫度梯度有關，即nλWm-1·℃-1僅由分子的隨機運動引起的熱傳導，稱為分子熱傳導，熱傳導系數λ10-1量級。例如在t101325Pa10℃時，純水的λ＝0.582W·m-1·℃-1，30℃時，λ=0.607W·m-1·℃-1，即t t隨溫度的升高而增大，水的熱傳導系數在液體中除水銀之外是最大的。由于水的比熱容很大，所以盡管其熱導性好，但水溫的變化相當遲緩。海水的熱導系數λ，比純水的稍低，且隨鹽t度的增大略有減小。λ主要與海水的性質有關。t若海水的熱傳導是由海水塊體的隨機運動所引起，則稱為渦動熱傳導或湍流熱傳導。渦動熱傳導系數λ主要和海水的運動狀況有關。因此，在不同季節、不同海域中，λ有較大差別，其A A量級一般為102～103。所以渦動熱傳導在海洋的熱量傳輸過程中起主要作用，而分子熱傳導只0℃1000300m3℃3.4.30.01(3—10)的形式相對應。另外，海水的動量傳輸的表達式，也與式(3—10)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，即隨著鹽度的增大，沸點升高而冰點下降。在海洋中，人們關心的是海水的冰點隨溫度的變化。Doherty等(1974)給出了如下關系式t=-0.0137-0.051990S-0.00007225S2-0.000758Zf(3—11)式中Z為海水的深度(m)。在上述基礎上，Millero等(1976)又提出了新的公t=-0.0575S+1.715023×10-3S3/2-2.154996×10-4S2-7.53×10-8p (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ρ(max) fS=24.695時，兩者的對應溫度皆為-1.33℃，當鹽度再增大時，t 就低于t了。ρ(max) f主要的力學性質：機運動(湍流)，在兩層海水之間便有動量傳遞，從而產生切應力。態。此時膜兩邊的壓力差，稱為滲透壓。趨向最小，這就是表面張力。(一)海水的粘滯性兩層海水之間便有動量傳遞，從而產生切應力。摩擦應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力為n，υ，μPa·s；μ/ρm2·s-1。μ隨鹽度的增大略有增大，隨溫度的升高卻迅速減小。μ(二)海水的滲透壓度的升高增幅較大。的細胞壁性質有別，所以對鹽度的適應范圍不同。這是海洋生物學家們所關注的問題。250m(三)海水的表面張力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。何謂海水的位溫？有何實用價值？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0溫度稱為該深度海水的位溫，記為Θ。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，但絕熱變化效應往往明顯起來，所以用位溫度分析比用現場溫度更能說明問題。5.海水結冰與淡水結冰的過程有何不同？為什么？海冰形成的必要條件存在。海冰形成過程24.695，結冰情況與淡水相同；24.695海冰一旦形成，便會浮上海面，形成很厚的冰層。海水與淡水的結冰過程不同的原因散失，因而大大地減緩了冰下海水繼續凍結的速度。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13.何為海洋水團？它和水型、水系有什么關系？水團變化趨勢，而與周圍海水存在明顯差異的宏大水體。”水型(watertype)：通常它是指溫鹽度均勻，在溫—鹽圖解上僅用一個單點表示的水體。由于集合”。水系水系的劃分只考慮一種性質相近即可。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。第四章海水的化學組成和特性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形態存在。Na+離子形式存在。形成強絡合物。1.Na+，K+，Ca2+，Mg2+Sr2+五種，陰離子有HBO3 3分的99.9％。所以稱為主要成分。Si1mg/kg，Si。溶于海水的氣體成分，如氧、氮及惰性氣體等。N，PSi長，所以這些要素對生物有重要意義。微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營養元素者。海水中的有機物質：如氨基酸、腐殖質、葉綠素等。100m)1000P、N、Si3pHpH8.1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控制的。第五章海洋環流簡述海流的定義、形成原因及表示方法。海流是指海水大規模相對穩定的流動，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:米深的大洋而言是一薄層。上的增密效應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。性浮子等追蹤流跡，可近似地了解流的變化規律。引起海水運動的力有哪些？作用在海水上的力有多種，歸結起來可分為兩大類：一是引起海水運動的力，諸如重力、壓強梯度力、風應力、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？運動方程海水的運動方程可以寫成在直角坐標系統中，它的三個分量方程為u，v，wx，y，z，∑F，∑F，∑Fx，y，zx y z位質量海水所受到作用力的合力。顯然，只要給出這些力，應用式(5—2)便可了解海水的運動狀況。11.何謂地轉流？海水的流動便達到穩定狀態。平衡時的定常流動地轉流。27.何謂大洋中尺度渦？大洋中尺度渦70100～500km，20～200d流之中，且以(1～5)×10-2m/s“中尺度渦”。第六章海洋中的波動現象海洋中的波動現象是怎樣形成的？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。例如海面上的風應力，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。被激發的各種波動的周期可從零點幾秒到數十小時以上，波高從幾毫米到幾十米，波長可以從幾毫米到幾千千米。h/λ)可將生的位置又有表面波、內波和邊緣波之分；按成因分又有風浪、涌浪、地震波之分等等。小振幅重力波剖面方程中各符號的含義是什么？小振幅重力波取右手直角坐標系，zx—yx上傳播，則波剖面方程可用下列正弦曲線表示，即：ζ＝αsin(kx-σt)(6-1)αxt式中分別稱為波數和頻率。當水深為h時，可證明它們的關系為：σ2＝kgtanh(kh)＝kgtanh(2πh/λ)①(6-2) 稱為頻散關系。式中g為重力加速度由式(6-1)可見，當(kx-σt)=π/2時，ζ＝a，即為波峰。相速為 亦即8.風浪和涌浪是怎樣形成的？各有什么特征？風浪是指當地風產生，且一直處在風的作用之下的海面波動狀態；涌浪下來的波動。風浪的特征：風浪往往波峰尖削，在海面上的分布很不規律，波峰線短，周期小，當風大時常常出現破碎現象，形成浪花。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則。觀測表明，在海洋中風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。有經驗的觀測者很容易把它們區分開來。第七章潮汐1.什么叫潮汐現象？潮汐現象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。什么叫平太陽日和平太陰日？平太陽日一平太陽日1/241平太陰日一平太陰日1/24112.19°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≈24h50min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：地球繞地月公共質心運動所產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。作用下產生潮汐過程的理論，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)海水不受地轉偏向力和摩擦力的作用。潮汐橢球成潮汐，這就是平衡潮理論的基本思想。第八章大氣與海洋一、一般說明臺風是發生在熱帶海洋上的一種具有暖心結構的氣旋性渦旋，是達到一定強度的熱帶氣3～8天，臺風直徑一般為600～1000km2000km100kｍ。在北半球，臺風集7～108、95～11月臺風可能影響或登陸中國。80個熱帶氣旋發生，其中半數以上可以發展成臺風，臺風集中發生85°～10°5°以內幾乎沒有熱帶氣旋發生。二、臺風的結構960hPa以下，在地面天氣圖上等壓線表現為一個圓形(或橢圓形)對稱的、氣壓梯度極大的閉合低氣壓系統，水平氣壓梯度能達5～10hPa/10km，臺風過境時，測站氣壓自記曲線出現明顯的漏斗狀氣壓深谷，發展成熟的臺30～40km。臺風眼區外圍的圓環狀云區稱為臺風云墻或眼壁，云墻區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20～30km，在5～13m/s，云墻附近是風雨最劇烈的地區，摧毀性的現為大風、暴雨、狂浪和風暴潮。T.T.Fusita等人根據衛星、雷達、飛機和常規資料給出了成熟臺風的三維結構模式，圖8-13a（圖略）是臺風頂部流場特征，空氣從臺風中心向四周流出，從眼壁至200km處呈氣旋性輻a圖的右半部表示沒有外雨帶時的流場情況，其左半部為有a圖對應的臺風鉛直剖面圖，為了清楚地表達鉛直方向上各物也存在著一支下沉氣流。臺風中心也有速度不大的下沉氣流。ENSO？它對氣候變化有什么影響？ENSO是厄爾尼諾現象和南方濤動的合稱。眾多研究表明，ENSO對大氣環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，赤道東太平洋持續升溫，對熱帶大氣環流的影響最為直接。而熱帶大氣環流的異常變化，也必牽動全球大氣環流，因而會在全球范圍內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)環流，這是疊加在緯向