海洋科学导论复习提纲汇总

海洋科学导论复习提纲第一章绪论第一节、海洋科学研究全球海洋总面积约3.6亿平方公里，平均深度约3800米，最大深度11034米。全球海洋的容积约为13.7亿立方公里，占地球总水量的97%以上。如果地球的地壳是一个平坦光滑的球面，那么就会是一个表面被2600多米深的海水所覆盖的“水球”。地球科学体系是一个独特的、复杂的、交叉科学体系。它包括地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学、固体地球物理学。其相关学科有环境科学和测绘科学。海洋科学是地球科学的重要分支之一。人们根据研究对象不同，通常把它分为：物理海洋学、海洋化学、海洋生物、海洋地质等四大学科。（一）、研究内容海洋科学的研究对象是地球表面的海洋，以及溶解或悬浮于海水中的物质，生存于海洋中的生物、海洋底边界、侧边界和上边界。是研究发生在海洋中各种的物理、化学、生物、地质地貌等各种现象和过程的发生，发展和演变规律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。特点：1、特殊性与复杂性；2、作为一个物理系统，海洋中的三态变化无时不刻不在进行，是其他星球上未发现的。3、海洋作为一个自然系统，具有多层耦合的特点。研究特点：1、明显依赖于直接观测；2、信息论控制论系统论等方法在研究中越来越显示其作用；3、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益明显。物理海洋学：以物理学的理论、技术和方法研究发生于海洋中的各种物理现象及其变化规律的学科。主要包括物理海洋学、海洋气象学、海洋声学、海洋光学、海洋电磁学、河口海岸带动力学等。主要研究海水的各类运动(如海流、潮汐、波浪、紊流和海水层的微结构等)，海洋中温、盐、密和声、光、电的现象和过程，以及有关海洋观测的各种物理学方法。海洋化学：研究海洋各部分的化学组成、物质分布，化学性质和化学过程的学科。海洋生物学：研究海洋中一切生命现象和过程及其规律的学科海洋地质学：研究海洋的形成和演变，海底地壳构造和形态特征，海底沉积物的形成过程和有关海洋的起源及演化以及海洋地热、地磁场和重力场等。新兴科学：工程海洋学，遥感海洋学，环境海洋学、军事海洋学和渔业海洋学等（二）、海洋的特性2.海水特性：混合溶液：水、盐分、气体、悬浮有机物、悬浮无机物。第二节海洋学研究意义1海洋与人类生存环境关系密切；2.海洋蕴藏着丰富的资源（矿产、化学、生物、动力）3.军事、航运、港工、油气开发；第三节海洋学研究方法1.（物理海洋学）常规和遥感观测。2.实验和数值模拟。3.理论研讨第四节海洋学研究发展史1、早期研究（麦哲伦，库克，郑和、王充、哥伦布、列文虎克、牛顿、贝努力、拉瓦锡、拉普拉斯）2.海洋科学研究开始（达尔文、1872～1876年，英国“挑战者”号考察被认为是现代海洋学研究的真正开始。1925～1927年，德国“流星”号在南大西洋的科学考察，第一次采用电子回声测深法）3.全面认识和近期高速发展：（1957年，海洋研究科学委员会(SCOR)和1960年政府间海洋学委员会(IOC)的成立，促进了海洋科学的迅速发展。）4.国际研究及研究前景和规划启示：研究历史是曲折漫长的，对海洋认识逐渐深入，科学研究需要不怕吃苦，勇于创新。我们因该关注海洋、善待保护海洋、和海洋和平共处。§2.8与海洋法有关的海域名称直线基线：直线基线是先在大陆岸上或沿海岸外缘岛屿上选定若干点作为基点，然后将相邻的基点以直线相连而成。内水：（包括湖泊、河流、内海、港口、领峡及其他位于领海基线以内的水域。）领海：（沿海国从其全部海岸的最低落潮线，即大比例海图的低潮线（称自然基线）或所选定的一条领海基线（称直线基线）向外延伸，划出一定宽度（通常12nmile）的海域作为领海，该国对此海域行使主权管辖。1浬（1nmile）=1.852km）毗连区：（沿海国为了某些特定事项（如海关、财政、移民、防疫等）在其领海宽度线外划出不超过12nmile的海域作为毗连区，行使必要的管制。）专属经济区：（沿海国有权在领海以外划定一个专属管辖区，其宽度自领海基线起不超过200nmile，对该区域的一切生物和矿产资源拥有主权，其他国家享有航行、飞越、敷设电缆和管道的自由）公海：（除领海、内水、群岛水域、专属经济区以外的全部海域。）第二章地球系统与海底科学2.1地球的基础知识2.1.1地球的宇宙环境太阳吸引着九大行星、50颗卫星、2000多颗小行星以及600多颗彗星绕其运行。2.1.2地球的形状赤道面向外膨胀、沿地轴向内收缩；不规则椭球体。梨形2.1.3地球的圈层结构2.1.4地球的起源与地质时代一、地球的起源大约在（50～60）亿年前，在银河系所在部位存在一个巨大的气体“尘埃”星云，叫作太阳云。一开始它就在不稳定地自转，同时在自身引力作用下进行收缩，使大量物质聚集于中心部分。根据旋转体角动量守恒定律，体积缩小导致自转速度加快，离心力随之加大，太阳云逐渐变扁成圆盘状。太阳云在收缩过程中，密度压力加大，导致温度急剧上升，于是产生氢聚变为氦的核反应。通过向外强烈辐射释放出巨大能量，于是光芒四射的原始太阳就此产生。原始太阳经过一个不稳定阶段，抛射出大量物质。太阳抛出的物质参加到围绕它旋转的圆盘中去。在围绕太阳旋转的盘状星云赤道面上，尘埃物质作为气体凝聚的核集结成一个个大小团块，并沿赤道下沉，形成一圈圈有规律间隔的尘环。环内物质在不均匀引力作用下，大质点吸引小质点，逐渐聚结成为行星胚胎，最终形成行星。2.2海与洋2.2.2海洋的划分主要部分为洋（90%》2000m35%。具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统，沉积物为海相（钙质软泥，硅质软泥和红粘土），附属部分为海（海是海洋的边缘部分）、海湾和海峡10%。陆相（沙，泥沙），（1）陆间海：是指位于大陆之间的海，面积和深度都较大，如地中海和加勒比海。（2）内海：是伸入大陆内部的海，面积较小，其水文特征受周围大陆的强烈影响，如渤海和波罗的海等。（3）边缘海：位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔，但水流交换通畅，如东海、日本海等。海湾：被陆地环绕且面积不小于以口门宽度为直径的半圆面积的海域。海峡：海洋中相邻海区宽度较窄的水道，主要特征是流急，沉积物多为岩石和砾石。2.3海底的地貌形态海岸带：水位升高便被淹没、水位降低便露出的狭长地带即是海岸带。海岸带是陆地与海洋相互作用、相互交界的一个地带（潮上带，潮间带，潮下带）。海岸线：陆地与海面的交线。近期大潮平均高潮面与陆岸的交线。海岸动力学：下界浅海波浪对海底开始起作用的地方，上界最高潮位激浪还能作用到的上限。潮间带：高潮时的海岸线与低潮时的海岸线之间的带状区域。一、稳定型大陆边缘由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成。大陆架：大陆周围被海水淹没的浅水地带，是大陆向海洋底的自然延伸。其范围是从低潮线起以极其平缓的坡度延伸到坡度突然变大的地方为止。大陆坡：大陆坡是一个分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡，其上限是大陆架外缘（陆架坡折），下限水深变化较大。大陆隆：大陆隆是自大陆坡坡麓缓缓倾向洋底的扇形地，位于水深（2000～5000m）处。大洋盆地：又称大洋床，是海洋的重要部分，地形广阔而平坦，占海洋面积的72％以上。二、活动型大陆边缘是全球最强烈的构造活动带，最大特征是具有强烈而频繁的地震和火山。（1）岛弧亚型大陆边缘岛弧亚型大陆边缘主要分布在西太平洋，其组成单元除大陆架和大陆坡外一般缺失大陆隆，以发育海沟－岛弧－边缘海盆地为最大特点。这类大陆边缘的岛屿在平面分布上多呈弧形凸向洋侧，故称岛弧，大都与海沟相伴存在。（2）安第斯亚型大陆边缘安第斯亚型大陆边缘分布在太平洋东侧的中美－南美洲陆缘，高大陡峭的安第斯山脉直落深邃的秘鲁－智利海沟，大陆架和大陆坡都较狭窄，大陆隆被深海沟所取代，形成全球高差（15km以上）最悬殊的地带。2.3.3大洋底位于大陆边缘之间的大洋底是大洋的主体，由大洋中脊和大洋盆地两大单元构成。一、大洋中脊大洋中脊又称中央海岭，是指贯穿世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脉系列。二、大洋盆地大洋盆地是指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底，约占世界海洋面积的1/2。（2）海底高原海底高原又叫海台，是大洋盆地中近似等轴状的隆起区，其边坡较缓、相对高差不大，顶面宽广且呈波状起伏。（3）海山：大于1000m者称为海山（4）深海平原：大洋盆地底部相对平坦的区域是深海平原2.4海底构造与大地构造学说·2.4.1大陆漂移：他认为，地球上所有大陆在中生代以前曾结合成统一的联合古陆（或称泛大陆），其周围是围绕泛大陆的全球统一海洋——泛大洋。中生代以后，联合古陆解体、分裂，其碎块——即现代的各大陆块逐渐漂移到今日所处的位置。由于各大陆分离、漂移，逐渐形成了大西洋和印度洋，泛大洋（古太平洋）收缩而成为现今的太平洋。·2.4.2海底扩张：大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口，涌出的地幔物质冷凝形成新洋底，新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移，这就是海底扩张。海底扩展移动的速度大约为每年几厘米。·2.4.3板块构造二、边缘海盆地的形成与构造演化边缘海盆地是指沟－弧体系陆侧具有洋壳结构的深水盆地，因其位于岛弧后方，又称弧后盆地，·（1）残留型·（2）大西洋型·（3）陆缘张裂型·（4）岛弧张裂型2.5海洋沉积2.5.1滨海沉积一、海滩沉积作用波浪控制，沉积特点：海滩沉积物的粒度变化较大，可从粉砂到巨砾，而以砂、砾为主。沉积结构的横向和纵向变化与波能强弱有关。在横向上粗颗粒多分布于破波带，由此向岸、向海均变细。在纵向上颗粒沿海岸线递变，波能强处颗粒粗，如岬角处往往发育砾石滩；波能弱处颗粒细，如岬角间的海湾则发育沙滩。（典型的海滩剖面分为后滨（平均高潮线至特大高潮线）、前滨（平均高、低潮线之间）、内滨（平均低潮线至破波带）和滨面（破波带与内陆架之间）四带）二、潮坪沉积·潮汐动力控制，沉积特点：平行等深线的带状形式被反复搬运、沉积。（1）高潮坪是以悬浮载荷为主的搬运沉积带，主要是由粉砂和粘土等细粒物质组成的泥质沉积；（2）中潮坪则是床沙及悬浮载荷共存的过渡搬运沉积带，主要是砂质和泥质混合过渡沉积物。（3）低潮坪是以床沙载荷为主的搬运沉积带，堆积成具有多种交错层理的潮坪砂体；三、沙坝—泻湖沉积体系定义：泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列沙坝和沙岛。被沙坝从毗邻海域隔离出来，仍与海洋沟通或有沟通的浅水域称为泻湖控制因素：泻湖一般为低能环境，波浪、潮流的作用都不强，仅潮流通道口附近的潮流较强。沉积特点：泻湖沉积的组成有碎屑物质和化学沉淀物，以碎屑为主，主要来自障壁、外滨，部分来自陆地。热带海岸泻湖可能全由碳酸盐质的生物碎屑组成，高盐泻湖中可形成石膏、岩盐等化学沉淀物。四、河口湾沉积·（1）定义：河口湾是与开阔海洋自由沟通的半封闭沿岸水体，与河流相接并被径流所淡化，上限为潮流界或沉积物进行双向搬运的上界。·河流作用区：搬运、扩散碎屑物质的主要营力为径流，潮流作用很弱。其沉积物以边滩相为主，由交错层状砂和粘土透镜体组成；另外还有河道沉积（砂、粘土互层并含砾石）以及沼泽沉积（富含有机质的粘土及粉砂）。·河口环流作用区：径流量与潮流量之比为0.05～1.0，细粒物质的扩散依赖于河口环流。该作用区的沉积相以潮道相为主，由纹层状粉砂、粘土组成，夹砂质透镜体，向海方向生物扰动程度增大；另外还有由砂组成、偶含泥砾、具波痕构造的沙滩相，由纹层状泥和砂组成、具生物扰动构造的潮坪相以及由富含植物碎屑的粘土组成的沼泽相。·海洋作用区：其营力有河口环流、潮汐、波浪和沿岸流，入口处的潮汐和波浪作用最强，而携带悬移质的河口湾则由较深的潮道中注入外海。潮道中的沉积物为粗砂，浅滩沉积物为中细砂，两者都具有小型交错层。五、三角洲沉积作用·（1）定义：·三角洲是河流携带的泥砂等物质在滨海（湖）地带形成的堆积体，由陆上和水下两部分构成，河口水流：决定三角洲发育和沉积物分布的主导因素是河口水流。近河口区的沉积物是砂、粉砂和粘土的混合物，以砂为主；远离河口的地带主要是粘土落淤，砂和粉砂含量甚少。影响三角洲发育和沉积物分布的自然因素还有径流量和输砂量、潮汐和潮流、波浪等。2.5.2大陆架沉积（1）残留沉积：残留沉积以砂为主，大都分布在外陆架，现代沉积速率低的内陆架上也有分布。（2）现代沉积：现代沉积物大都分布于内陆架，向海变薄，外陆架很少分布。（3）准残留沉积（变余沉积）：2.5.3大陆坡－陆隆沉积：连续过程包括水柱中的沉降作用、浑水羽状流和底层流作用。不连续过程则包括浊流、碎屑流、滑动等方式。2.5.4大洋沉积：（1）远洋粘土，主要分布在太平洋，它覆盖了洋底总面积的49.1%。大西洋和印度洋分布局限。（2）钙质生物沉积，主要集中在南北纬60°之间。（3）硅质生物沉积，太平洋赤道带、环北极的不连续带和环南极的连续带2.6海底矿产资源2.6.1滨海砂矿2.6.2海底石油和天然气2.6.3磷钙石和海绿石2.6.4锰结核和富钴结壳2.6.5海底热液硫化物2.6.6天然气水合物第三章海水的物理特性和世界大洋的层化结构3.1海水的主要热学和力学性质盐度：1千克海水中所含溶解物质的总克数氯度：一千克海水中，将溴和碘以氯代替后所含氯的总克数称为氯度。标准海水：用AgNo3的浓度，为此需要配制一种标准溶液，来校准硝酸银的浓度，为此配制一种准确知道其氯度值的“标准海水”，作为国际统一标准来校准硝酸银溶液的浓度。盐度公式：1978年实用盐标S=∑aiK15∑ai=35.02≤S≤42公式建立采用稀释和浓缩得到35‰标准海水。用电导方法，但不依赖海水的氯度，而且可以精确测定的KCl溶液，作为电导标准。现场CTD测出R、T、P要经过修正才能得到含盐度考虑温度影响时:S=∑aiRi/2+ΔS现场测得电导比R，经过处理得到海水盐度：R=Rp·RT·rTRp是压力对电导比影响，Rp=f(p，T，R)rT为标准海水的温度系数，rT=f(T)在求出Rp、rT和已知R的情况下可求得RT，（R，Rp，rT→RT→△S→S→SA）3.1.3海水的主要热学性质与力学性质海水比热：使1克物质升高1℃所需的热量称为比热，单位：J·g-1℃-1（1）比热随盐度的增大而降低。（2）在低温时，比热随温度的增高而减少。（3）在高温时，比热随温度的增高而增大。Cv略小于Cp，其值为3.89J∕g℃热容量q：使1立方厘米物质的温度增加1℃需热量的焦耳数，称为热容量。比热和热容量的关系可写为q=Cv·ρ海水的蒸发潜热：使1克海水蒸发，或使1克海水化为同温度的蒸汽时所需的热量，称为海水的蒸发潜热L，单位为焦耳∕克。1卡＝4.184焦耳蒸发时温度愈高，蒸发潜热就愈小。纯水在0－30℃时，蒸发潜热L＝a-bT（T为温度）海水的绝热变化：在水块与外界没有任何热量交换下，水块的温度随体积变化而变化，称为绝热变化。TK为绝对温度TK＝273.15＋℃η为热膨胀系数位温：某一水样从海洋中任一深度绝热上升到海面时所具有的温度称为水块的位温。水块现场温度为T，T＝T0＋δT则位温T0＝T－δT四、海水的热膨胀热膨胀系数η：单位为℃-1。η是海水温度,盐度和压力的函数，随着T,S,P的增加而增大。当η由负转正时，所对应的温度为海水最大密度的温度。Tρmax（最大密度温度）＝f(s)S→大Tρmax→小3.1.3海水的密度与海水状态方程海水密度ρ：单位体积海水的质量（g/cm3）比容α：单位质量海水的体积（cm3/g）海水的密度和比容都是温、盐、压力的函数，用ρS，T，P和αS，T，P表示现场密度：在现场温度和压力下的海水密度，称为“现场密度”，ρS.T.P或бS.T.P条件密度：大气压力下的海水密度称为“条件密度”бt（大气压力为0）海水比容：VS.T.P=(αS.T.P–0.9)×1000现场比容：在现场温度、盐度、压力下的海水比容，称为：“现场比容”。条件比容：大气压力下时的海水比容，称为“条件比容”Vt。Vt=VS.T.0Vt=(αS.T.0-0.9)×103海水状态方程现场密度比容的计算皮约克纳斯将比容按泰勒级数展开求出了温度，盐度和压力对密度的订正值，并且编制了全部用表，简化了计算方法，即：αS.T.P=α35.0.0+δS+δt+δP+δS.t+δS.p+δt.p+δS.t.p其中α35.0.0是已知的，后面各项均可根据海水的S.T.P从海洋用表中查出，然后求和，即得海水现场比容，也就得到海水现场密度。海冰：由海水冻结而成的冰称为海冰。海冰的盐度：海冰的盐度是指海冰融化后所得海水的盐度。海洋中的热平衡：Qt=（Qs-Qb）±Qh-Qe±QcQs--短波辐射能Qb--海面有效回辐射；Qh--海洋与大气热交换Qe--海面蒸发Qc--海洋内部的热传输E＝S0-pm辐射减弱规律太阳高度h――太阳光线与某地水平之交角朗伯定律:太阳高度对太阳辐射的影响。射达水平面上的太阳辐射能与太阳高度的正弦成正比Eh＝EsinhQs＝AKh（1－0.71C）W/cm2A是常数A=6.98×10-2J/SK是地理纬度φ的函数（φ=0，K=0.023；φ=40，K=0.024；φ=70，K=0.027）h是一天的平均太阳高度，C是云量Qb=AбT4k[1-(0.21+0.74×10-0.055e0)(1-0.766c)]Qh=2.51×10-4(T0-TZ)UzT0——海面温度，TZ,UZ——海面以上Z处的温度和风速。Qe＝EL＝0.134（e0-eZ)UZ·LL＝2479+2.2TT(℃)；L蒸发潜热j/g；E蒸发量mm/d；e0和eZ分别为海面以上高度处的水汽压（mm/Hg）即水汽量。UZ为Z处的风速m/s。海洋水量平衡方程式：(P-E)+(Ui-Uo)+(M-F)+R=gP降水；E蒸发；Ui获得、Uo失去(海流混合)；M融冰；F结冰；R大陆径流；g给定时间内交换亏损或盈余的水量。海洋温度的分布与变化分布特点：①等温线基本沿纬度分布，几乎与纬度平行，这与太阳辐射的分布规律极为相似。②温度自赤道向两极不规则地下降。③海流影响局部温度分布，经向流使等温线改为经向。④在寒暖流交汇处或二个物质不同的水团交汇处，等温线密集。⑤表面温度夏季普遍高于冬季，并且冬季经向温度梯度远比夏季大，这与太阳高度和日照有关。⑥在沿海近岸受地形影响大，等温线与等深线平行，夏季近岸高，远岸低，冬季相反。海洋中最冷的水在南极地带的威德尔海，表面水最高温带大约位于北纬5°~10°。温度的垂直分布：一般而言，温度自海面向海底随深度的增加呈不均匀递减温度的日变化：温度在一天当中随时间有日变化，在一日内会出现最高温度和最低温度。在14：30－15：00表层温度最大，在清晨4：00－5：00表层温度最小。温度的年变化：年最低、最高温度在中、高纬度分别出现在2月和8月。二、盐度的分布变化1.大洋表面的盐度分布①大洋表面盐度径向分布从赤道向两极呈马鞍形②寒暖流交汇处，等盐线密集，水平梯度大，有的地方可达0.5‰／海里，主要是由于两种水系含盐量不同造成的。③大洋边缘盐度小（降水量大）。④大西洋表面盐度高于太平洋和印度洋（主要与水交换有关）。2.大洋盐度的垂直分布①赤道，表面低，向下增大，至100－200m层盐度达最大值,以后逐渐减小，至中层800—1500m层盐度达最小值，以后又缓慢上升，至2000－3000m盐度均匀。②亚热带，表层最大，且向下急剧减小，出现盐度最低值后又缓慢上升。③亚寒带，表层最小，随深度增加而增加1500－2000m以下不变化。④极地，表层小，300－500m以下均匀。3.4.2海洋水团·定义：源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，而与周围海水存在明显差异的宏大水体。·温盐图解：1916年由B.海兰-汉森首创，具体方法系指以温度为纵坐标，以盐度为横坐标，将测站上不同层次的实测温盐值对应地点在温盐坐标系中，然后自表至底有序的把各点连结起来的曲线（折线）图。·二、水团的分析方法：1、定性的综合分析方法；2、浓度混合分析方法；3、概率统计分析方法；4、模糊数学分析方法三、水型和水系:水型（指温盐度均匀，在温-盐图解上仅用一个单点表示的水体，性质完全相同的水体集合）。水系：“符合一个给定条件的水团的集合”。3.4.3海洋混合及温度、盐度、密度的细微结构·一、海洋湍流与混合：·1、湍流的基本特征：随机性扩散性耗散性·2、静力稳定度：静力稳定度：水块保持或恢复原来平衡能力的量度E>0稳定；E<0不稳定；E=0二、海洋混合：混合分为分子混合和紊流混合。1）．海气界面的混合：风、热作用、水量交换2）．海洋内部混合：内波、潮流、密度、海底摩擦第四章海水的组成和特性·二、元素在海水中的逗留时间M为海水中某元素的总量Q为该元素每年进入海洋的量K为输出速率常数T元素的逗留时间4.1.2微量元素：海水中除了14种主要元素（O、H、Cl、Ca、Mg、S、K、Br、C、S、Sr、B、Si、F）浓度大于1×10-6mg/kg外，其余所有元素的浓度均低于此值，因此可以把这些元素称为“微量元素”。二、海水的氧化还原电位当变价元素的离子相遇时，由于离子对电子的吸引能力强弱不同，因而彼此间出现电位差，电子自动地由电位低一方向电位高一方转移，这一电位差称为氧化还原电位（或Eh值），简称“氧化电位”。4.2.2海水的缓冲容量：缓冲能力可以用数值表示，称为缓冲容量。定义为使pH变化一个单位所需加入的酸或碱的量:4.3.2气体在海气界面的交换一、气体交换的模式——薄层模式·海水中由N、P、Si等元素组成的某些盐类，是海洋植物生长必需的营养盐，通常称为“植物营养盐”、“微量营养盐”或“生源要素”。·海水中痕量Fe，Mn，Cu，Zn.Mo，Co，B等元素，也与生物的生命过程密切相关，称为“痕量营养元素”。在各种形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解无机氮化合物（DIN），包括硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐。第七章潮汐·§7.1潮汐现象·§7.2与潮汐有关的天文学知识·§7.3引潮力·§7.4平衡潮·§7.5潮汐动力理论·§7.6风暴潮§7.1潮汐概述一、潮汐要素：高潮、低潮、涨潮、平潮、落潮、停潮、涨潮时、落潮时、潮周期、涨潮潮差、落潮潮差、潮差、平均海平面高度（多年每小时潮位的平均值，一般是根据19年的观测求得）基准面（水尺零点）二、潮汐不等1.周日不等：除赤道不存在潮汐周日不等现象外，均有相邻二次高潮（或低潮）的潮高和潮时不等的现象。2.半月不等：新月和满月时，朔望大潮。初七、初八（上弦）和二十二、二十三（下弦）时，方照小潮3.月不等：由于月球与地球的近地点与远地点引起。4.年不等：太阳与地球的近日点和远日点引起5.多年不等：黄白交角变化引起三、潮汐类型1.正规半日潮2.全日潮(在15天中有7天以上每天只有1次涨落）3.混合潮（不正规半日潮；不正规日潮）F=(Ho1+Hk1)/Hm2Ho1—太阳主要全日分潮潮高Hk1—太阴，太阳赤纬全日潮潮高Hm2—太阳主要半日分潮潮高正规半日潮：F≤0.5全日潮：F>4.0混合潮：不正规半日潮0.5<F≤2.0不正规日潮2.0<F≤4.0§7.2与潮汐有关的天文学知识天球：以地球为中心，无限长为半径所作的球面。天轴：将地轴无限延长，所得到的直线叫天轴。天极：天轴与天极的交点叫天极，它小于南北天极。天顶：（天底）观测点所作的铅垂线（即通过地心）向上与天球的交顶称天顶，向下与天球的交点称天底。天子午圈：通过天极和天顶天底所作的大圈，叫天子午圈。天赤道：延展地球赤道面和天球相交的大圈，叫天赤道。天顶距（Q）：通过天顶和天体（如月亮）所作的大圈上的一段弧长，这段弧长截于天顶和天体之间，天顶距在一天中作周期性变化，由于顶起由0~180。时圈：通过天极和天体所作的大圈。时角（T）：天子午圈和时圈在天赤道上所截弧长，叫时角，向西0-360°。赤纬：天体沿时圈至天赤道的弧称该天体的赤纬，以赤道为0，向北为正，向南为负，0-90赤径：从春分点沿天赤道向东到时圈与天赤道的交点所跨的弧。赤径与时角不同，时角由子午圈向西量，而赤径是由春分点向东量。天球坐标：春分点为坐标原点，赤纬、赤径为坐标系。中天：（天体）时圈与天子午圈重合时叫中天，午半圈时（时角为0）叫上中天，天体位于子半圈时（时角180）称下中天。平太阳日：平太阳连续两次经过上中天的时间间隔，称为平太阳日。1/24平太阳日，取为平太阳时。平太阳年（回归年）：当平太阳在天球上作用周年视运动时，连续两次通过春分点的时间间隔，约365.2422平太阳日。近点年：地球在绕太阳公转的轨道上前后二次到达近日点的时间间隔（约365.2596天）称近点年。平太阴时:月球在连续两次通过上中天的时间间隔为一太阴日，其平均值称平太阴日。1/24平太阴日为一平太阴时，一平太阴日等于24.8412平太阳时，即一平太阴日＝1.03505平太阳日，比一天略长。朔望月：月球从新月（或满月，新月称朔，满月称望）的位置，出发，再回到新月（或满月）的位置的时间间隔，叫朔望月或叫盈亏月，是月相变化的周期，等于29.5306平太阳日。交点月:月球两次通过升交点或降交点的时间间隔称为一交点月（约27.2122平太阳日）。近点月：月球先后二次到达近地点所经历的时间（约定27.55455平太阳日）。回归日：月球从赤经零度出发，再回到赤经零度的时间间隔（约27.32158平太阳日）。§7.3引潮力月球引潮力定义：地球上单位质量的物体，其所受到的月球引力，与因地月相对运动所产生的惯性离心力的合力，是为月球的引潮力。类似可定义太阳引潮力。引潮力公式:设地球质量为E，地球平均半径为r，月球质量为M，月地中心距离为D,月球中心至地球表面任意一点的距离为x，θ为天顶距（天顶至天体的弧长，0~180）。§7.4平衡潮一、平衡潮概念平衡潮理论假定:1.地球表面被等深的海水所包围;2.认为海水没有惯性;3.认为海水无粘性;4.忽略地转偏向力在上述假定下，某一时刻引潮力和重力相平衡时，海面保持稳定状态所求得之潮汐即为平衡潮.二、平衡潮潮高公式三、潮高公式讨论hm=hm0+hm1+hm2hm0=(1/12)H(1-3cos2φ)(1-3cos2δ)hm1=Hsin2φsin2δcosT1hm2=(1/4)H(1+cos2φ)(1+cos2δ)cos2T1式中φ地点的纬度，δ为太阴的赤纬，T1为太阴时角。1.半日潮、全日潮和长周期潮随纬度的分布·长周期潮在cos2φ=1/3处，即φ=±35°16‘振幅为零，在两极处最大。·全日潮在赤道及两极处为零，在φ=±π/4处最大。·半日潮在赤道最大，随纬度的增加而减小，到两极为零。·两极只有长周期潮。2.半日潮、全日潮随赤纬变化当δ=0时，全日潮为零，半日潮最大，此时叫分点潮。随着赤纬的增加，半日潮成分逐渐减小，全日潮成分逐渐增大。δ≠0时，全日潮和半日潮迭加形成日不等，随着赤纬的增加，日不等现象也增大，当赤纬最大（月球δmax=28°35‘）日不等现象最显著，此时叫回归潮。3.近点潮和远点潮：太阴潮高与月地距离的三次方成反比，因之近点潮差最大，远地点潮差最小，出现潮汐的月周期（太阳潮也有年周期）。4.太阴潮与太阳潮共同作用：如果把太阳平衡潮考虑在内，那么，当太阳，太阴时角都为零或180°时，潮差最大，当太阴，太阳时角相差90°或270°时，则潮差最小，形成朔望大潮和方照小潮。潮龄：满月或新月的中天时与大潮发生的时间之差，称潮龄。（潮龄是以天计算）高（低）潮间隙：从月中天时刻到发生第一次高（低）潮间隙四、分潮与潮汐调和常数分潮：引潮力场可以分为许多分场，每一分场为一谐和振动，每一谐和振动就称为一个分潮。因为每一个分潮可写作h(t)=fHcos(qt+v0+u-K)h分潮潮高，H分潮多年平均振幅，f振幅改正因子，q分潮角速度，v0+u是世界时零时假想天体的相角，K高潮时落后于月中天时刻的相角式中f，q，v0+u，均为已知，求出H，K则分潮可求出。H，K就称为分潮的调和常数。五、平衡潮理论的缺点1.平衡潮理论所求出的最大潮差78cm，这一结果与大洋实际潮差相近，但与浅海地区的潮差相差很大。2.按平衡潮理论，赤道永远不会出现全日潮，低纬度地区也以半日潮占势，实际上，赤道和低纬度有些地区均有日潮出现。3.没考虑海水的运动，因而无法解释潮流这一重要现象。4.在一些半封闭的海湾，近海和大洋中，有时出现没有潮汐涨落的点（无潮点），同潮时线绕无潮点作旋转，两岸潮差不等，平衡潮无此结论。5.平衡潮认为，月球处在某处上下中天时，该处便会发生高潮，但实际情况并非如此六、推算潮时的简易方法——八分算潮法高潮时=0.8h×[农历日期-1（或16）]+高潮间隙高潮时=月中天时+高潮间隙（江苏11.7）正规半日潮可加减12h24min得到另一个高潮时，加减6h12min得到另一个低潮时§7.5潮汐动力理论二、旋转潮波  在北半球，一般为顺时针旋转，南半球相反，所以与科氏力的影响有关。三、潮流1、定义：同潮汐现象同时发生的，海水水平方向上的周期性运动称为潮流。往复流：流向、流速沿某一方向来回周期变化。前进波：潮流转向在半潮面驻波：潮流转向在高低潮。旋转潮流：流速和流向随时间变化变截面海湾和河口中的潮波一、何谓变截面海湾和河口所谓变截面是指沿海湾和河口主轴线的垂直过水断面不同.涌潮一.何谓涌潮当潮波在浅水中传播时,波剖面将逐渐发生变形.当这种变形的潮波达到某一地点并满足一定的条件时,波峰前面形成陡峭的水墙,产生不连续面.以不连续面的形式继续向前传播的现象叫做涌潮.§7.6风暴潮风暴潮: 指由于强烈的大气扰动——如强风和气压骤变所招致的海面异常升高现象。二、分类1.热带风暴（台风、飓风）：2.温带气旋3.风潮：�EMBEDEquation.3����EMBEDUnknown����EMBEDUnknown���_1382388089.unknown_1382388112.unknown_1382379402.unknown