《海洋学》教案

《海洋学》教案

绪论

一、海洋学及其分类 （一）海洋学的定义

海洋学是研究海洋中物理、化学、生物、气象、地质及其他过程和现象的发生、发展、演 变规律及其开发利用和保护的学科。海洋学又称海洋科学，属于地球科学体系。地球科学是由众多分支及相关学科组成的复杂的科学体系，主要包括地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学及固体地球物理学等。 （二） 洋学的对象及内容

研究对象：海洋。包括海水、溶解或悬浮于其中的物质、生活于海洋中的生物；海洋的上边界，即海面及其上大气边界层；海洋的侧边界，包括河口和海岸带等；海洋底边界，包括海洋沉积和海底岩石圈。

研究内容：海水运动规律、海洋中物理、化学、生物、地质过程及其相互作用的基础理论；海洋资源开发利用、海洋环境监测、保护和治理等。 （三） 洋学的分类

基础性学科分支：物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学等。

应用性学科分支：渔业海洋学、海洋生态学、卫星遥感海洋学、海洋声学和光学技术及应 用、工程海洋学、环境海洋学、海洋环境监测和预报等。 二、海洋空间特点及其与环境的相互作用 （一） 洋空间特点

海洋空间上有以下特点：（1）无界与有界；（2）通达与阻隔；（3）深厚与浅薄 （二）海洋环境的相互作用

海洋环境的相互作用表现在以下几个方面：（1）海洋-大气相互作用；（2）海洋-海底相互作用：（3）海洋-陆地相互作用：（4）海洋-天体相互作用

海洋通过海面与大气底层相接触，从而海水和大气通过海面不断发生相互作用，这种相互作用是通过物质、动量和能量的交换输送来实现的。上层海水通过海面接受来自太阳的辐射能；低层大气又从海面获得能量（热量），形成大气环流；大气环流将部分动量输送给上层海 水，并促成上层海洋环流形成。上述过程中，通过水分的蒸发、凝结和降水，海洋和大气之间又不断发生水分的交换，从而形成全球的水分循环。

海洋通过海底与海底岩石圈相接触，从而海水和海底岩石圈通过不断发生相互作用，这种相互作用是通过物质、动量和能量的交换输送来实现的。尽管从地球内部穿过海底地壳输向海洋的热量——海底热流，平均只有10w/m量级，但海底火山、大洋中脊、海岭及某些海底深渊等处的海底热泉，对局部海域的影响却不容忽视。

海洋-陆地相互作用是在沿岸带发生的，并进而影响到整个大洋。通过沿岸带陆源物质输入海洋，形成海洋沉积；海洋能量也在沿岸带耗散，从而对沿海陆地产生深刻影响。同时由于陆地和岛屿的存在，使海水运动更加复杂化，增加了解析或数值求解的难度。

通过万有引力场，地球之外的天体（主要是月球和太阳）及地球本身对海洋的引力作用直接导致了海洋潮汐和潮流的产生。 三、海洋科学的发展

海洋科学的发展史可分为三大阶段。 （一） 洋知识的积累与早期的观测、研究

在18世纪以前，人类在生产活动中不断积累了有关海洋的知识，其中不少观点具有一定科学性。公元前7-6世纪，古希腊的泰勒斯认为大地是浮在茫茫大海之中的。公元前4世纪，

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古希腊的亚里斯多德在《动物志》中已描述和记载了爱琴海的170余种海洋动物。但是，对海洋的更多的了解，是从公元15世纪资本主义兴起之后。在所谓的地理大发现时代的15-16世纪纪，意大利人哥伦布于1492-1504年4次横渡大西洋到达南美洲；葡萄牙人麦哲伦在1519-1522年完成了人类第一次环球航行；1768-1779年英国人库克4次进行了海洋探险，首先完成了环南极航行，并最早进行了科学考察，获取了第一批关于大洋深度、表层水温、海流等资料。这一时期取得了许多为海洋科学奠定基础的科学成就。1673年英国人玻意耳发表了关于海水浓度的论文，1687年牛顿用万有引力定律解释了海洋潮汐，1740年瑞士人贝努利提出了平衡潮学说，1770年美国人富兰克林发表了大西洋湾流图，1775年法国人拉普拉斯首创大洋潮汐动力理论等等。

（二） 洋科学的奠基与形成（19-20世纪中叶）

这一时期的特点表现为由海洋探险逐渐转向对海洋的综合考察，随之而来的是海洋研究的深化、成果的涌现和理论体系的形成。具体来说，海洋调查方面，如1831-1836年达尔文随“贝格尔”号调查船的环球探险，英国人罗斯1839-1843年的环南极探险，尤其是英国“挑战者”号于1872-1876年的环球航行考察，被认为是现代海洋科学研究的真正开始。此后，德国“流星”号1925-1927年的南大西洋调查，采用了许多新颖仪器设备，取得了丰硕的成果。海洋科研方面，英国人福布斯在19世纪40-50年代出版了《欧洲海的自然史》，美国人莫里1855年出版了《海洋自然地理学》，英国人达尔文1859年出版了《物种起源》，它们被誉为海洋生态学、近代海洋学和进化论的经典著作。海洋化学方面，迪特玛1884年证实了海水主要溶解成分的恒比关系，为海水盐度测定奠定了基础。海流研究方面，1903年海兰-汉森提出了深海海流的动力计算方法，1905年埃克曼提出了漂流理论。海洋地质方面，默里于1891年出版了《深海沉积》一书。尤其是斯韦尔德鲁普等合著的《海洋》（The oceans）一书，被誉为近代海洋科学诞生的标志。

（三） 现代海洋科学时期（20世纪中叶至今）

这一时期国际上许多政府间和民间的海洋科学组织先后建立，同时海洋国际合作调查研究也在更大规模上展开。海洋科学调查研究的仪器设备性能更好，技术手段更先进，计算机、微电子、声学、光学及遥感技术等广泛地应用于海洋调查和研究中，如CTD、声学多普勒流速剖面仪、锚泊海洋浮标、水下实验室、水下机器人及气象海洋卫星等等。随着现代化仪器设备的广泛应用，海洋科学理论取得了一系列重大成就，如关于厄尔尼诺-南方涛动、热盐细微结构、大洋中尺度涡、大洋环流理论、海浪谱理论、海洋生态平衡理论等的科研论著不断涌现。

当今世界，人口 激增，耕地锐减，陆地资源日趋减少，环境恶化严重。因此，海洋资源的开发、利用和保护愈来愈受到人们的重视，许多国家相继制订了21世纪的海洋发展战略，可以说是21世纪的新世纪。海洋科学在经历古代、近代和现代的发展之后，必将迎来一个更为辉煌的新时代。

四、本专业海洋学的内容及要求

海洋学是海洋渔业与科学技术专业的专业基础课，本专业的其他专业课，如渔业资源学、渔场学、渔业资源评估、渔具渔法学、航海技术、鱼类行为学及渔业工程等都与海洋学有一定关系。

（一） 主要内容

（1）海水理化性质的基本概念和原理；

（2）海水主要水文要素的变化、分布规律及其影响因子；

（3）海水破浪、海流、潮汐及混合等动力过程的形成规律和主要结论； （4）常规海洋环境调查内容、方法及海洋资料的分析处理方法。 （二） 基本要求

（1）熟悉并掌握上述主要内容有关的基本概念和理论；

（2）具备一定的海洋环境调查及海洋资料的分析处理的动手能力。

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第一章

1．1 海陆分布

地球表面海陆分布极不平衡： 地球表面总面积=5.1?10km 海洋面积=3.61?10km，比例=70.8%

8822海洋形态

82 陆地面积=1.49?10km，比例=29.2% 海陆面积之比=2.5：1

南北半球海洋和陆地占全球面积的比例见下表。

海洋比例% 陆地比例% 60.7（42.1） 39.3（66.1） 北半球 80.9（57.9） 19.1（33.9） 南半球 备注：1）括号内数字为南、北半球的海洋和陆地分别占其总面积的比例 2）无论如何划分地球，任一半球海洋比例均大于陆地比例 3）海洋是相通的，而陆地则是相互分离的

地球表面不同高度和深度上的面积分布情况可用地壳起伏曲线表示

1．2 海洋划分

根据海洋水文要素及其形态特征，可将世界大洋分为主要部分——洋和附属部分——海、海湾及海峡。 1．2．1 洋

洋是海洋的主体部分。

特点：1）一般远离大陆，面积广阔，约占海洋总面积90.3%； 2）深度大，一般大于2000m；

3）海洋水文要素如温度、盐度等不受陆地影响，季节变化小； 4）水色高、透明度大；

5）具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统。

组成：太平洋（图1.2）、大西洋（图1.3）、印度洋（图1.4）和北冰洋（图1.5）。

1．2．2 海湾及海峡

海：海洋的边缘部分。据统计全世界共有54个海，占世界海洋总面积的9.7%。海具有以下特点：（1）深度较浅，一般在2000m以内；（2）温度、盐度等海洋水文要素受陆地影响很大，季节变化明显；（3）水色低、透明度小；（4）没有独立的潮汐，但潮汐涨落比大洋显著；（5）有一定的海流系统。按海所处位置可分为陆间海、内海和边缘海。

海湾：是洋或海延伸进入大陆且深度逐渐减小的水域，一般以入口处海角之间的连线或人口处的等深线坐为与洋或海的分界线； 特点：与邻接海洋水文状况很相似，但常出现最大潮差，如我国杭州湾。

海峡：是两端连接海洋的狭窄水道；特点：流速大，且有的上下层流向相反，有的左右流向不同，前者如直布罗陀海峡，后者如渤海海峡。

1．3海洋地形

海洋地形（图1.5）通常分为海岸带、大陆边缘和大洋低三个部分。 1．3．1 海岸带

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海岸带：是海陆交互作用的地带，其地貌是在波浪、潮汐和海流等作用下形成的。

组成：海岸、海滩及水下岸坡。海岸是高潮线以上狭窄的陆上地带，大部分时间里裸露于海水面之上，仅在特大风暴潮时才被淹没，故又称为潮上带；海滩是高低潮之间的地带，高潮时被水淹没，低潮时露出水面，故又称为潮间带；水下岸坡是低潮线以下直到波浪作用所能到达的海底部分，又称为潮下带，其下限相当于1/2波长的水深处，通常约10-20m。 1．3．2 大陆边缘

大陆边缘是大陆与大洋之间的过渡带，通常由：大陆架、大陆坡、大陆隆及海沟等组成。 （1）大陆架 是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（即陆架外缘）为止。主要特点：平均坡度为0.1°，平均深度132m，最深为500 m，平均宽度75km，最宽为1000 km；大陆架的沉积物主要是来自大陆的泥沙，形成阶状海底平坦面，其上为一些水下沙丘或丘状起伏的地貌形态；水文要素有明显的季节变化，风浪、潮流及海水混合作用强烈；海水营养盐及氧含量丰富，海洋初级生产力高，易形成良好渔场。全球大陆架水面面积占海洋总面积的7.6%

（2）大陆坡 是陆架外缘陡倾的全球性巨大斜坡，其下限为坡度突然变小的地方。主要特：坡度较陡，平均为3°-7°，最大坡度在斯里兰卡海岸外，达35°-45°，宽度从几海里到几百海里不等；大陆坡表面主要是一些海底峡谷和深海平坦面；大陆坡水域离大陆较远，水文要素分布较稳定；全球大陆坡水面面积占海洋总面积的15.3%。

（3）大陆隆 是从大陆坡下界向大洋底缓慢倾斜的地带，又称大陆基或大陆裾。主要特点：大陆隆表面坡度平缓，水深在2500-4000m；沉积物深厚，形成深海扇形地，富含有机质，具有巨大的海底油气资源；全球大陆隆水面面积占海洋总面积的15.3%。

(4) 海沟 是大陆边缘底部狭长的海底陷落带,深度通常大于6000米,几多数海沟分布在太平洋四周.

1．3．3大洋底

大洋底是大陆边缘之间的大洋总统部分，由大洋中脊和大洋盆地构成

（1）大洋中脊 是贯穿世界四大洋、成因相同、特征相似的巨大海底山脉系列。全长65000km，顶部水深2-3 km，高出大洋底1-3 km，有的露出海面成为岛屿，宽数百至数千千米不等，面积占洋底面积的32.8%，是世界上规模最巨大的环球山脉。大西洋中脊延伸方向大致与两岸平行，印度洋中脊呈“人”形，太平洋中脊偏居东侧且边坡较平缓，故有东太平洋海隆之称。各大洋中脊的北端分别延伸至陆的，南端相互连接。大洋中脊的顶部有沿其走向延伸的陷落谷地，深1-2km,宽数十至一百多千米，称为中央裂谷。该裂谷是海底扩张中心和海底岩石圈增生的场所，扩张和增生主要通过沿裂谷带的广泛火山活动来实现。大洋中脊占世界大洋底总面积的32%。

（2）大洋盆地 是大洋中脊和大陆边缘之间的宽广洋底。大洋盆地坡度极小，约0.3-0.7°深度6000m左右，面积约占世界海洋面积的一半。大洋盆地上通常分布一些海槽、海底谷、断裂带等负地形及一些海山、海丘、海岭等的正地形。

1．4 中国近海地形

中国近海属于北太平洋西边界的部分边缘海，称为东中国海（the East China Sea），包括渤海、黄海、东海及南海，跨经温带、亚热带和热带，具有世界上最宽阔的大陆架之一。

1．4．1 海区划分

渤海：半封闭内海，辽东半岛的老铁山与山东半岛蓬莱角的连线为渤海与黄海的分界线。 黄海：半封闭的陆架浅海，长江口北角启东至济洲西南角连线为黄海与东海的分界线，山东半岛的成山头与朝鲜西岸的长山串的连线为南黄海与北黄海的分界线。

东海：为太平洋边缘海，西北接黄海，东北从济洲岛至五岛列岛为与朝鲜海峡为界，东面以琉球群岛与太平洋相连，南面自福建东山岛至台湾南端与南海相通。

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南海：背面以台湾海峡与东海相通，东面接菲律宾、巴拉望、加里曼丹等与太平洋分隔，南面接马来半岛、纳土纳群岛、加里曼丹等与印度洋分隔。

1．4．2 海底地形

中国近海海底地形与大陆相似，即西高东低：西部水浅、东部水深。自海南岛南面经台湾至日本九洲连一线，此线以西，水深较浅、海底平坦、坡度较小；此线以东，水深、坡度大、有海沟等。南海四周浅，中央深，形成南海盆地。

渤海和黄海海底全属于大陆架，东海极大部分属于大陆架，只有东部一小条狭窄地带为大陆坡，南海四周边缘为大陆架和大陆坡，中央为深海盆。

渤海平均水深26m，最大70m；黄海平均水深44m，北黄海为38m、南黄海为46m，最深在济洲岛西北达120m；东海大陆架平均水深72m，大陆坡发育在冲绳海槽东西两侧，最大水深2000m多；南海海盆水深3400~5500m

中国近海海底地形总特征：紧邻大陆，海底平坦，坡度缓和，大陆架广阔，大陆径流充沛，泥沙沉积作用明显，海水混合强烈，营养丰富，沿岸曲折多港湾，水文状况复杂。

1．4．3 中国海岸、海港、海峡及岛屿

（一）中国近海海岸线全长18400Km。主要有平原堆积海岸、山地丘陵基岩海岸及生物海岸。

（二）港口 （三）海峡 （四）岛屿

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