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海洋科学导论复习题第一章绪论2.海洋科学的研究对象和特点是什么？海洋科学研究的对象是世界海洋及与之密切相关联的大气圈、岩石圈、生物圈。
它们至少有如下的明显特点。
首先是特殊性与复杂性。
其次，作为一个物理系统，海洋中水—汽—冰三态的转化无时无刻不在进行，这也是在其它星球上所未发现的。
第三，海洋作为一个自然系统，具有多层次耦合的特点。
3.海洋科学研究有哪些特点？海洋科学研究也有其显著的特点。
首先，它明显地依赖于直接的观测。
其次是信息论、控制论、系统论等方法在海洋科学研究中越来越显示其作用。
第三，学科分支细化与相互交叉、渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显。
5.中国海洋科学发展的前景如何？新中国建立后不到1年，1950年8月就在青岛设立了中国科学院海洋生物研究室，1959年扩建为海洋研究所。
1952年厦门大学海洋系理化部北迁青岛，与山东大学海洋研究所合并成立了山东大学海洋系。
1959年在青岛建立山东海洋学院，1988年更名为青岛海洋大学。
1964年建立了国家海洋局。
此后，特别是80年代以来，又陆续建立了一大批海洋科学研究机构，分别隶属于中国科学院、教育部、海洋局等，业已形成了强有力的科研技术队伍。
目前国内主要研究方向有海洋科学基础理论和应用研究，海洋资源调查、勘探和开发技术研究，海洋仪器设备研制和技术开发研究，海洋工程技术研究，海洋环境科学研究与服务，海水养殖与渔业研究等等。
在物理海洋学、海洋地质学、海洋生物学、海洋化学、海洋工程、海洋环境保护及预报、海洋调查、海洋遥感与卫星海洋学等方面，都取得了巨大的进步，不仅缩短了与发达国家的差距，而且在某些方面已跻身于世界先进之列。
第二章地球系统与海底科学3.说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
地表海陆分布：地球表面总面积约5.1×108km2，分属于陆地和海洋。
地球上的海洋是相互连通的，构成统一的世界大洋；而陆地是相互分离的，故没有统一的世界大陆。
第一章序言一、概念海洋学：海洋学是研究在海洋中的各种现象和过程发生、发展和演化及它们与环境相互作用、相互影响的规律的一门综合性科学。
研究的对象：地球上70.8%的海水，属地学分支。
二、海洋的特性1、海洋是环境的产物在地球上，通过能量、物质的相互传递与环境相互作用。
传递方式：通过边界：海面、海底和沿岸带。
不通过边界：辐射和地球及天体对海水的引力。
海水属于混合溶液：水、盐分、气体、悬浮有机物、悬浮无机物。
2、海洋形态的固有特性：1）广漠而有垠：面积广阔，占地球表面积70.8%，但有边2）深又浅：平均深度4000米，最深11034m（陆地高8848m)，但地球半径6371公里。
海洋只是地球上一薄层；与水平尺度比其量级很小。
3）连通又阻隔：各大洋水域连成一体，可充分进行物质和能量的交换。
三、海洋学研究意义1、海洋与人类生存环境关系密切1）是蛋白质主要来源；运输和贸易的中介—航运（密度大）；国际冲突的焦点。
2）影响气候环境:环流--向高纬输送热量；对气温起调节作用（海水热容量大）3）更好的研究海—气相互作用。
4）海洋灾害：风暴潮、赤潮、海冰、海水倒灌、海岸侵蚀、海底地震等5）污染：排污与海洋自净能力关系。
2、海洋蕴藏着丰富的资源海洋中蕴藏着丰富的矿产资源、化学资源、生物资源、动力资源１）矿产资源石油：半数以上在海底。
估计海洋石油储量为(1100－2500亿吨)，我国大约100亿吨。
锰结核：年再生1000万吨，可提炼锰、铁、铜、镭等。
此外,金刚石、重晶石、金、锡都在矿砂中找到。
２）化学资源大量无机盐：海水中含80多种元素。
1kg海水含35g无机盐。
全球海洋中共含5亿亿吨无机盐，其中：黄金：500万吨；铀：50亿吨；镁：2100亿吨；银：4亿吨；钴：7亿吨；碘：820亿吨；盐：1立方公里海水含27万吨。
３）生物资源海洋生物大约26万种，其中海洋动物16万、海洋植物约10万。
发展近岸养殖业。
我国近海15m 以内滩涂2.1亿亩，可供养殖2000万亩，89年以来634万亩。
1.水的形态/form：固体/solid (ice)氢键牢固、晶体结构/crystal、比重小于1、固定的体积和形状液体/liquid结构趋于晶体化、为比重的分界、有体积无形状气体/gas (steam or water vapor)无氢键、水分子相互独立、无固定形态和体积氢键（hydrogen bonds)水的热值为：1将1克液体的水温度升高1度需1卡热，将1克的水变成的蒸汽需540卡热，将1克的冰变为的水需80卡热当盐入水后，在正负离子周围包围了一层水分子，弱化了盐离子键的结合力，逐步导致其断裂，使盐溶化在水中2.海水的盐类组成成分：Cl- 18,980 (PPM) Na+ 10,560 SO4 2560 Mg+2 1272，Ca+2 400，K+ 380，HCO3- 142，Br+ 653.盐类起源：Chemical weathering of rocks/化学风化sodium(Na+), potassium(K+), magnesiu(Mg++),etc.Hydrothermal vents/熔岩火山 sulfide(HS-), chloride(Cl-), etc.4．海水的特性：盐度和硬度，温度，密度，pH，溶解气体，透明度，压力，水压硬度：现在仅指钙离子和镁离子的浓度海水温度和盐度决定了它的密度，温度越低，盐度越高，密度越大。
透明度：阳光在海洋中能穿透的深度。
每增加10米，压力就增加1个大气压5.大洋水体由于比重的关系通常是分层的。
表层和底层的水的比重差异大小导致水体稳定或不稳定。
表层:（<100m)混合层:（100-200m）温跃层:在浅水区域水温突然发生变化的水层。
中间层: (200-1500m) 深层或底层:(1500-5000m)6.风的类型：信风西风带极地东风带7. 潮水是由太阳、月亮的综合引力以及太阳、地球和月亮旋转时所产生的离心力的共同作用而产生的。
八分算潮法：高潮时=0.8×(农历日期-1(或16))+高潮间歇=月中天时+高潮间歇（高潮间歇各地不一，是个常数）某一高潮时+12h24min.即为下一个高潮时某一高潮时+ 6h12min.即为下一个低潮时8.厄尔尼诺（El Niño Phenomenon）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。
第三讲海水物理性质和大洋层化结构一、海水的主要热学和力学性质1.1 纯水的特殊性质1.1.1水分子特殊结构: 有极性1.1.2水的溶解力很强：极好溶剂1.1.3水密度随温度的变化特殊反常膨胀1.1.4 水的热性质特殊在二价（氧族）氢化物（H2S, H2Se, H2Te）中沸点、熔点似应为-80℃-90℃。
1.2 海水的盐度1.2.1 1902年的定义: knudsen首次定义盐度：1千克海水中将 (Br-,I-) 以氯置换，碳酸盐分解为氧化物,有机物全部氧化, 所余固体物质的总克数。
(480度加热48小时）利用海水组成恒定性性质——不同地域，海水中主要成分的绝对含量不同，但各含量间的比值近似恒定。
测定出其中某一主要成分的含量，便可推算出海水盐度。
Knudsen盐度公式——S‰ = 0.030 +1.8050Cl‰，其中Cl‰为氯度，1kg海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数。
用硝酸银滴定法测定。
标准海水——国际上统一用一种氯度值为19.374‰，对应盐度值为35.000‰的大洋水作为标准，称为国际标准海水。
1.2.2 1969年定义：与海水导电率建立关系：S‰=f (R15)式中R15为电导比：(15℃，一个大气压)1.2.3 1978年实用盐标(PSS78 , PSU78)①基本思想—与氯度脱钩，另选一个可再制的电导标准，再用海水相对新标准的电导比来确定海水的盐度值。
②选择标准—保持盐度历史资料与实用盐度资料的连续性。
（氯度19.374 ‰ 的国际标准海水，实用盐度为35.000 ‰ ）③实用盐度的固定参考点—浓度为32.4356 ‰的高纯度KCl溶液。
它在15°C，一个大气压下的电导率，与同温同压国际标准海水的电导率相同K15=C(35,15,0)/C(32.4356,15,0)=1，即在一个标准大气压下，温度15℃时，标准海水的电导率与标准KCl溶液的电导率之比。
实用盐度的计算公式：其中，进一步用任意温度t的电导比Rt 给出计算公式。
实用盐度为旧的盐度的1000倍；废止‰，且无量纲。
1.2.4实用CTD测盐度1.2.5广义的盐度定义——“密度盐标”1.3 海水的主要热学性质和力学性质1.3.1热容和比热容：很大。
1m3 海水降温1℃，可使 3100m3空气升温1℃。
1.3.2体积热膨胀：远小于空气；有反常膨胀；tρ(max)随S 增而降。
1.3.3压缩性、绝热变化和位温①压缩性：量值小——“不可压缩”假设影响大——海面升30m水声学②绝热变化；③位温、位密1.3.4蒸发潜热及饱和水汽压①比蒸发潜热：所有物质的最大者。
蒸发一年使海洋失去126cm厚水层。
②饱和水汽压1.3.5热传导:性能强；涡动热传导作用大，比分子热传导大103-104。
1.3.6沸点升高和冰点降低：①冰点：随盐度、压力（深度）增加而降低。
②海水最大密度的温度：随S 增而降低。
1.3.7海水的某些力学性质① 粘滞性：较小，视为“理想流体”，但对浮游生物重要。
② 渗透压：海水淡化，仿生学。
③ 表面张力：毛细波生成、水表生物。
1.4 海水的密度和海水状态方程1.4.1海水密度及其表示法①密度：ρ，千克/立方米，kg/m3② 比容：α；立方米/千克, m3/kg③ 都是温、盐、压的函数ρ=ρ(s,t,p); α= α(s,t,p)④克努曾参数:σ=(ρ-1)× 103;α=(α-0.9)×1031.4.2密度超量（密度余量）：γ=ρ-1000kg/m31.4.3比容偏差（异常、距常）和热比容偏差① 比容偏差: δ= α(s,t,p)- α(35,0,p)②热(盐)比容偏差: △(s,t)=α(s,t,0)-α(35,0,0)，即在海面（ p=0 ）处，二者之差。
1.4.4国际海水状态方程（EOS80)① 一个大气压国际海水状态方程：ρ(s,t,0)=ρw+AS+BS3/2+CS2, P=0② 高压国际海水状态方程:ρ(s,t,p)=ρ(s,t,0) ·[1-(np )/K(s,t,p)] -1③实用温标的影响t90=0.99976t68沸点：99.974℃，（t90）；tρ(max)=(3.984±0.005) ℃,（t90）④ EOS80的应用⑤河口及某些海湾的密度计算问题在同一温度下，密度随盐度的增大而增大对应某一特定盐度，有一最大密度时的温度点。
该最大密度点随着盐度的增大而降低。
密度随压强增大而增大，但增幅不大。
二、海水的声学与光学性质2.1声波在海水中的传播2.1.1传播速度①衰减慢：比光波、电磁波都小② 速度大：（1450～1540）m/s；淡水 1436m/s ；大气320m/s③影响因素比较：水温增1℃——声速增大5m/s盐度增1 ——声速增大1.14m/s水深增100m——声速增大1.75m/s④ 测量及计算:测量用各种声速仪；计算有公式和程序二、海水的声学与光学性质2.1.2声速铅直分布①一般随水深增加而降低：因水温降得快。
中层以深，海压影响变显著。
②声速最小层：大西洋1200～1300m,太平洋900～ 1000m某些热带海域 2000m，温带200～500m③大洋声道、声道轴：声能相对集中，传播距离超常（可达数百倍）④陆架浅海⑴表面声道：波导型传播。
冬季，上层水温均匀，下层压力大一些。
⑵反波导型传播：夏季，特别在午后(午后效应)。
⑶跃层影响：比较复杂夏季，跃层强秋季，跃层弱2.2 声学技术在海洋环境研究和开发中的应用2.2.1深水声道：海难救助系统，海啸预警系统，导弹溅落定位2.2.2回声定位——声纳、声呐①军事：水下通讯、探测潜艇、海洋战场保障②渔业：探鱼器、渔场探测③航运交通：声导航、冰山探测④海洋环境研究调查：测深、地质剖面、声浮标、ADCP海洋声学层析、全球大洋声学监测网（ATOC）2.2.3海洋环境噪声：A.对声纳的干扰：设计水声仪器须考虑信噪比。
B.利用价值：水下音响集鱼器、驯海豚作“牧犬”、联络、通讯。
2.3 光学技术在海洋环境研究和开发中的应用2.3.1散射：① 水分子散射，主要在短波段②粒子散射，影响复杂：表面反射、绕射、折射③ 体积散射系数（b）2.3.2吸收：①对光的衰减作用比散射大得多，且有质的不同：转化热能可升温；化学能光合作用。
②规律：吸收有选择性，短波、长波部分均较大。
洁净大洋水，蓝光吸收小；浑浊近岸水，黄光吸收小。
③黄色物质：水生或陆源有机体腐败分解形成的可溶解性有机物质，多呈黄色。
使吸收系数最小值向黄光波段推移2.3.3衰减①线性衰减系数：c=a+b，通过单位厚度的水层后，辐射通量的损耗率，单位是每米（m-1）②衰减系数随波长的变化有极小值：洁净大洋水，λ=0.45μm(蓝光)浑浊近岸水，向黄光波段推移。
③透射能量：洁净大洋水：蓝光透射多，1m近100﹪,50m近50﹪,（实线）浑浊近岸水：黄光透射多，1m近50﹪,10m已很少（虚线）④环境效应：⑴ 光合作用⑵ 水色、透明度⑶ 污染物光降解⑷ 海洋景观2.4 透明度、水色、海色2.4.1透明度① 定义：透明度板——相对透明度新定义——光的衰减系数的倒数——衰减长度② 测量仪器：透明度板、透明度仪、浊度计2.4.2水中能见度：水平视程，仅为大气的千分之一。
环境效应2.4.3海色①含义②组成：两部分海面反射光谱；与天空反射光有关海洋内部的向上辐照度光谱③ 以彩色命名的海：黄海、红海——能部分地反映海洋的光学状况黑海、白海——因天气变化而变2.4.4水色①水色及水色号比“海色”更能反映海水本身的光学性质②分布规律及原因大洋水色：深蓝色；近岸水色：绿色或黄绿色、黄褐色；红海、赤潮；2.4.5海发光（海火）海洋生物发光——夜间、扰动更甚“荧光海”现象：庞大的细菌群落发光，持续时间长中国近海的温度分布中国近海分度表层冬季与夏季明显的差别。
冬季：北方海区的温度比较低，甚至能够降到0度和-1度。
渤海大部分是0-2度，北黄海是0-6度，南黄海是6-12度。
东海是14-22度，南海是18-27度。
夏季：南海本应温度高，但是在广东东部沿海，因为有沿岸流和上升流，特别是上升流把下面的低温水带上来，所以琼东沿岸出现了南海的最度温度，夏季可以到18度。
整个夏季全海区的温度都非常高，都高于24、25度。
在朝鲜沿岸的地方出现一些低温水，就是低于20度，山东半岛的成山头沿岸，以及琼东沿岸都能出现低温水。
冬季还有一个特点，高温的暖流使得等温线往北突出来。
温度表层分布，一年的变化是有高有低，但是下面的各个层的分布就表现出非常复杂的变化，所以下层水文的年变化就不仅仅是靠太阳辐射的年变化来影响了，下面的变化就比较复杂了。
中国近海盐度的分布也有明显的特征，最明显就是夏季长江口、黄河口、珠江口有非常显著的低盐水蛇，秋冬季以后就向南转了。
珠江口在春季、夏季的时候向动，到了秋季以后向西。
黑潮水对暖暖流水和黄海暖流水，盐度都是比较高的。
在北方海区，沿岸流也比较明显，盐度也比较低。
就是低温低盐的沿岸流使水温盐度也出现一些分布特征。
盐度终年的变化可以看出来，黄海的盐度终年都比较低，特别是表层，盐度可以降到31以下，东海变化更厉害，可以从34。
5一直降到31以下。
而南海的盐度表层始终是在34度左右，不会低于33度以下。
表层是有这个特征，但是下层变化非常复杂。
水色和透明度，对于中国海来说，它分布的季节性变化看的很清楚。
最大的透明度在黑潮流域，这里可以到20多米，实际上还可以超过这个，因为它受到各种因素的影响会有变化，是平均起来的。
南海整个的透明度都在25米以上，甚至可以到30米。
南海的水色大部分地区都是2上下，在中沙群岛附近，稍微低一些。
这个地方往往出现蓝绿色，因为受到珊瑚礁的影响。
关于中国近海的水团分布，北部海区冬季、夏季水团的分布差别很大，特别是夏季，上层温度很高，是一些暖的水团，但是下层有冷水团，水文很低，上层是26的度，下层深的只有6度左右。
海水的物理性质非常特殊，看起来很平常。
海水的环境要素的分布，形势变化也是很复杂，形成原因也是多方面的。
