物理海洋学复习提纲

物理海洋学复习提纲

1、海洋学的学科体系是怎样的？什么是物理海洋学，它的研究对象与方法是什么？

●海洋学：是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及开发利用海洋的知识体系。是地球科学和

地理学中的自然地理学的组成局部。

【根底学科】物理海洋学、海洋化学、海洋地质学、海洋生物学

【边缘学科】海洋环境学、海洋气象学、航海海洋学、渔场海洋学、军事海洋学、区域海洋学、海洋

工程、海岸工程、海港工程、围海工程、深海采矿工程、海水养殖、海水淡化工程、海水综合利用工

程、海洋能开发工程、海洋水下工程、海洋空间开发工程、海洋石油和天然气开采工程

●物理海洋学：运用物理学的观点和方法，研究海洋中的力场、热盐构造、以及相关的各种机械运动的

时空变化，并研究海洋中的物质、动量和能量的交换和转换的学科。

●物理海洋学所研究的对象，是人类和其他生物赖以生存和生活的海洋中的物理环境。这种环境中的物

理过程，与地球上的气候和天气的形成和变化、海洋生物的生存和生活、海洋中物质和热量的输送、

海岸和海底的侵蚀和变化，以及海洋的交通运输和军事活动等，都有密切的关系。

●研究方法：

➢观测与调查〔现场和室试验〕: 卫星遥感、航拍，海洋调查船, 锚系、浮标，采样，样品分析，水槽试验，数值实验

➢理论化知识体系的建立: 从铅笔/纸到超级计算机；从数据分析到理论; 从理论到模型

2、海里相当于多少公里？纬度中1分相当于多少海里？表示航行速度经常有单位“节〞，一节相当于多少

m/s？地球的自转角速度是多少？

●1海里=1.852km；纬度中1分相当于1海里、纬度中1度相当于60海里，约111km；

●1节〔kt〕=1海里/小时=1.852km/h〔约等于0.5m/s〕；

●地球自转的角速度ω=2π/(24x3600s)=7.27x10^-5 rad/s

3、世界海洋中根据其空间尺寸如何分类？什么是边缘海？什么是陆架浅海？

●洋(Ocean)、海(Sea):边缘海，陆架浅海、海湾(Bay，Gulf，Embayment)、海峡(Strait, Gullet)、峡湾(Fjord)、

潮汐汊道(Tidal inlet)、河口(Estury)、潮滩(Tidal flat)、沙滩(Sand beach)

●位于大陆边缘，以岛屿、群岛或半岛与大洋分隔，仅以海峡或水道与大洋相连的海域。

●大陆架：它的围自海岸线〔一般取低潮线〕起，向海洋方面延伸，直到海底坡度显著增加的大陆坡折

处为止。大陆架是大陆的自然延伸，原为海岸平原，后因海面上升之后，才沉溺于水下，成为浅海。

4、海洋中声音传播的速度与什么因素有关？何为海洋声道，其成因与特征分别是什么？

●海水的盐度、水深〔压强〕、海面和海底状况、海水的运动、海洋中包含的各种不均匀体如气泡和生物

等

●从声速最低的地方发射的声波，由于上下层的声速不同而发生折射，造成声波传播途径总是弯向声速

最低的地方。大局部声波在海水中经过这样的往复弯曲折射，而不与海面和海底接触，故能量损失很

小，这种现象称为声道现象。声速最低的地方称为声道轴。

5、海洋中光的传播与什么因素有关？光在水层中的衰减满足什么定律？光的传播对海洋生态系统有何影响？

什么是真光层？

●〔1〕海水中光的吸收：光能量在水中损失的过程就是吸收。吸收也存在不同的物理过程：有些光子是

在它的能量变为热能时损失了，有些光子被吸收后由一种波长变为了另一种波长的光。

〔2〕海水中光的散射：散射时，光子没有消失，只是光子的前进方向发生了变化。也导致水中准直光

束能量的衰减。海水中引起光散射的因素很多，主要有水分子和各种粒子，包括悬移质粒子、浮游植

物及可溶有机物粒子等。

●

●植物是海洋中生命的关键一环。植物需要光，光能够到达的海洋深度在一定程度了决定了大多数海洋

生物的生存深度。

●真光层，又名透光带，英文photic zone，指水层中有光线透过的局部。为海洋生物生态作用最活泼的水

层。

6、风速的垂向分布如何？风应力如何计算？风的大小是如何分级的？

●垂向风速剖面：

●风应力计算：

7、海洋的热平衡是怎样的？什么是位温？世界大洋的水温分布如何？受什么因素控制？

●热平衡：太阳短波辐射、海面有效回辐射、潜热〔蒸发和凝结〕、显热〔对流〕

●位温：某一深度海水绝热上升到海面时温度，比现场温度低

●空间：垂向〔混合层、温跃层、深层海洋〕；

外表〔纬向带状分布，北半球大洋西部温度大于东部、南半球相反〕

时间：日变化〔变化小，正弦曲线〕；年变化〔热带变化小周期半年、温带变化大周期一年，近岸海域

温差大，〕

●因素：太阳辐射、大洋流动、风

8、什么是上混合层？其季节性变化特征是什么，由何种因素控制？

●上混合层：海洋要素〔特别是位温〕随深度分布趋于均匀的海洋边界层。

●夏季：太阳辐射强、外表风弱，所以混合层最浅；冬季：海洋失去热量、外表风强，所以混合层最深。

9、世界大洋的盐度分布规律如何？为什么会形成这样的分布？

●空间：就大洋表层盐度的多年平均而言，其经线方向分布与蒸发、降水之差(E—P)有极为相似的变化规

律根本上也具有纬线方向的带状分布特征，但从赤道向两极却呈马鞍形的双峰分布。即赤道海域，盐

度较低；至副热带海域，盐度达最高值；从副热带向两极，盐度逐渐降低，这与极地海区结冰、融冰

的影响有密切关系。

●时间：由于蒸发、降水、结冰和融冰都有年周期变化，所以海洋表层盐度的年变化也有周期性。

极地海域：春季〔大约4月〕融冰，表层盐度最低，冬季季风强烈并且结冰排出盐分，近表层盐度最

高。

中纬度海域：夏季〔7—9月〕降水和径流最大，盐度值最低，冬季蒸发强降水少，盐度值最高。

热带海域：季节变化不明显。

10、什么是海水的状态方程？为什么在河口地区海水的密度主要由盐度变化决定？

●海水状态方程是描述海水状态参数〔温盐密〕之间关系的方程式，也称为P-V-T性质。

●河口区域海水盐度变化大，相比拟于温度而言对密度的影响更大。

11、什么是连续方程？Boussinesq假定是什么？要什么条件才能满足？什么是静压假定，需要什么条件才能满

足？

●连续方程：

●Boussinesq假定：流体的密度跟压强和温度有关,在低速流动中,流体压强变化不大,主要是由于温度的变

化引起密度变化,因此忽略压强变化引起的密度变化,只考虑温度变化引起的密度变化叫做Boussinesq假

设。

➢海洋中的速度要小于声速；

➢波浪或者扰动的相速度必须小于声速；

➢运动的垂直尺度必须小于C**2/g〔g是常量〕

●静压假定：静压近似是指对水平尺度远大于铅直尺度的大尺度运动，垂向动量守恒方程可以简化为静

压关系。〔看书！〕

12、海洋中的力有哪些？动量平衡方程〔欧拉方程，Navier-Stokes〕是怎样的？

●重力：引潮力、浮力、水平压强梯度力

摩擦力：风应力、底部切应力

惯性力〔表观力、伪力〕

●欧拉方程：

13、什么是雷诺数？它表示怎样的物理意义？雷诺应力与湍流摩擦是什么关系？

●水体紊动是由于流体运动的非线性作用产生的。这种非线性作用可以用动量方程中的非线性项来表达，

组合成一个无量纲数

Re=ρvL/μ，ρ、μ为流体密度和运动粘性系数，v、L为流场的特征速度和特征长度

●湍流摩擦与雷诺应力的关系：