物理海洋学复习提纲
物理海洋--整理
....... 第四章 水团分析
第一节 水团的基本概念和术语 水团：是在一定的时期中形成于同一源地的、一定体积的水体，在同一水团内，主要海 洋学特征（温度、盐度等）在空间上具有相对的均一性，在时间上具有大体一致的变化 趋势，与其周围海水的物理、化学性质及其变化规律存在明显差异。 核心，边界，强度，形成和变性，运动和海流
可从纬向，经向，区域，垂向各个方面讨论。 大洋密度的时间变化 密度跃层（温度跃层）：春季形成，夏季强盛，秋冬衰亡。
第六节 海洋温度、盐度、密度的细微结构 双扩散对流：当高温高盐水和低温低盐水重叠且呈稳定层结时，若上下密度差异小，由 于分子热传导效应比盐度扩散效应强得多，则上层海水因失热较快而冷却下沉，下层则 因受热较快而增温上升，于是形成双扩散对流。 盐指：由于双扩散对流，而在界面上出现的簇状小长柱结构。 多层阶梯状结构：界面上下的水层，因升降盐指的搅拌而趋于均匀，逐渐形成多层阶梯 状结构。
小。 渗透压：渗透作用达到平衡状态时，膜两侧的压力之差。 粘度：相邻水层之间存在相对运动，由于分子不规则运动，产生动量传递，从而形成切 应力。
第一节 海洋热平衡分量
第三章 海洋表面热平衡和水平衡
穿过海表面热交换的四个过程：
来自太阳的短波辐射 ——太阳辐射能
大气与海洋之间的长波（红外光部分）辐射热交换 ——有效回辐射
混合层（从海面向下到几十米水层）， 风使该层海水充分混合，维持同温度
温跃层（混合层下温度骤变区），因季节 而异
位温：海水微团从海洋某一深处（压强为 p）绝热上升到海面（压强为一个标准大气压） 时所具有的温度。（为了便于大洋环流研究，需用某些保守量来标记水块，即其特性不 涉及能量交换，因此引入位温。） 第四节 盐度 绝对盐度：海水中溶解物质质量与海水质量的比值。 1978 年实用盐标：在 1 标准大气压下，15℃的环境温度下，海水样品与标准 KCL 溶液
物理海洋学考试复习课件讲课教案
热容：单位体积海水温度升高1℃时所吸收的热量，单位记作 （J/m3K）或（J/m3℃）。
比热容：单位质量海水的热容，单位记作（J/kgK）或 （J/kg℃）。
比热容（J/kg℃）×海水密度（kg/m3）= 热容（J/m3℃）
海水的热容和海水的密度（质量）成正比，海水的比热容只与 海水自身的性质有关。
✓ 辐射能量最大的波长与辐射体表面绝对温度成反比(恩维定律)， 故太阳最强波长l=2898μm·K/6100K=0.475μm，属短波辐 射，对应于可见光的青光波段。
✓ 到达海面的太阳辐射与大气透明度和天空中的云量、云状以及 太阳高度H(太阳光线与地球表面观测点的切线之间的夹角)有关。 到达海面的太阳辐射又有部分被反射到大气中去。
✓ 大气均温13.7℃，比海面温度低，海面长波辐射量值大于大 气回辐射，交换结果恒为海洋失去热量。
✓ 适合于西北太平洋及我国近海的计算公式：
蒸发耗热（潜热）Qe
✓ 蒸发和水汽凝结是可逆过程。蒸发使海水变成水汽进入大气，海 洋失去热量；水汽凝结又将热量释放出来，但这部分热量几乎全部 留在大气中。因此蒸发只能使海洋耗热。
✓ 蒸发所耗热量Qe的量级与（QS-Qb）相当， 但在低纬热带海区，则由于海面上湿度大，蒸发量显著低于亚热带海区，
✓ 感热交换Qh随纬度变化不大，且量值较小。 ✓ 23°N～18°S的热带海域热平衡余项Qt为正，即海水有净的热收入，温度升高；
向两极方向的中、高纬海域Qt皆为负，即海水有净的热量支出，温度降低。
✓ 采用位温的概念使得不 同深度的海水温度不再 受压力的影响，而具有 可比性；
✓ 除了海表面以外，海洋 的位温总是小于现场温 度。
热量传播的三种方式
✓ 传导：没有宏观相对位移 ✓ 对流：质点发生相对位移，仅发生在流体 ✓ 辐射：电磁波传递能量，无需介质
物理海洋(侍茂崇)--整理
物理海洋学（侍茂崇）——整理第一章引言略第二章海水物理性质第一节海水的空间分布洋海峡湾第二节水的特性平凡（海水占70.8%）+特殊（分子结构，天然液体，活跃性，高沸点冰点，最大热容量，反常碰撞）第三节水的绝热变化和位温✧绝热条件下：海水微团下沉时，压力增加致体积减小，外力做功使内能增加温度升高；海水微团上升时，压力减小致体积膨胀，内能消耗致温度降低。
✧大洋典型温度刨面混合层（从海面向下到几十米水层），风使该层海水充分混合，维持同温度温跃层（混合层下温度骤变区），因季节而异✧位温：海水微团从海洋某一深处（压强为p）绝热上升到海面（压强为一个标准大气压）时所具有的温度。
（为了便于大洋环流研究，需用某些保守量来标记水块，即其特性不涉及能量交换，因此引入位温。
）第四节盐度✧绝对盐度：海水中溶解物质质量与海水质量的比值。
✧1978年实用盐标：在1标准大气压下，15℃的环境温度下，海水样品与标准KCL溶液的电导比为1，即该样品的实用盐度值精确地等于35。
第五节海水的密度和比容✧海水密度：单位体积海水的质量（kg/m3）✧海水比容：单位质量海水的体积（m3/kg）✧位密：一个海水块在盐度不变的情况下绝热地从初始压强p移动到参考压强pr时的密度。
（在动力海洋学研究中，经常需要识别出其他物理因子（如温度和盐度）的变化所产生的密度变化，因而引入位密。
）第六节海水中的声速✧声速最小层：随着水深的增加，声速先随温度减小而减小，温度变化减缓时，声速开始随压力的增加而增加，因此产生了一个极小值。
✧大洋声道：当声速与声速最小层成较小角度向上或向下传播时，其传播发生弯曲而折回声速最小层。
因此，近于水平方向发射的声束会以最小层为轴线，在某一层内上下往返传播。
这样使得声波的能量集中在该层上下，损失很小，进而使其传播距离大大增加。
该层即是大洋声道，声速最小层为声道轴。
第七节海水的光学特性✧植物光合作用与海水深度关系第八节海冰略第九节海水其他物理特性✧海水的比蒸发潜热：1kg海水汽化为同温度的蒸气所需的热量。
物理海洋学期末复习资料
代替。
第五章
1.梯度流、倾斜流的表达式（������������������������）
A．海流是海洋中发生的一种有相对稳定速度的大规模的非周期性流动。 其发生的原因有两种：a.受海面风力的作用（动力学）；b.海面受热冷却不均匀、蒸发降水不均匀所产生的温 度、盐度从而引起密度分布不均匀（热力学）。
M：融冰 ������������：海流及混合使海域失去的水量
第四章
1.运动方程：
���������⃗��� ������������
=
������
+
������������
−
1 ������
∇������
+
������
−
2������
×
���⃗ ���
−
������
×
(������
×
������)
A．建立了一个考虑海底摩擦效应，封闭的矩形大洋中的漂流模式，即考虑西边界区域；
B．结果指出 f 随维度变化，即β效应是产生海流西向强化的基本原因。
（4）Munk 理论
A．整个大洋环流呈现西部强化现象
①以纬度向为主
②都随着 x 增大而衰减
B．大洋西边界质量输运特点：
③在西边界区域有一强烈的北向流动，近岸处质量运输很大，随着离岸距
3.风生大洋环流的几个理论成果（������������������������）
（1）边界层技术：作为整个大洋，其中的运动应该有个统一解。这个统一解是一个衔接方法，它将边界层内的 解与大洋内部区域的解，适当衔接起来，组成一个大洋环流解。重要的问题是选择合适的、具有边界层厚度的长 度尺度。按这个尺度去简化边界层内的方程，使解相对容易求得并满足边界条件。而当把边界层坐标系延长时，
物理海洋复习提纲
《物理海洋学》复习提纲 （2012年12月）第四章 基本方程1、作用于海水微团的真实力有哪些？答： 地球引力g*=02()M r a r μ-，压强梯度力1pρ∇-，摩擦力F V μρ=∆，天体引力（包括月球引力()02M LX LLK μ=-和太阳引力()02S LX LLK μ=-）2、基本方程由哪几个守恒定律推导而来？有几种方程组成？答：()()()()120(,,)T D dV g p V F F dt V sV s k s t V t s p θρθθκθρρθ⎧=-∇-Ω⨯++⎪⎪⎪∇⋅=⎪∂⎪+⋅∇=∆⎨∂⎪∂⎪+⋅∇=∆⎪∂⎪=⎪⎩——运动方程动量守恒——连续方程质量守恒——盐量扩散方程盐量守恒——热传导方程热量守恒——海水状态方程3 边界条件出现的物理原因？答：海洋是有边界的，它与大气、海底和海岸线之间存在着不连续界面。
而这种不连续界面基于连续性的海水运动基本方程组不能应用，必须用边界条件来代替。
4、基本方程及边界条件为什么要进行时间平均？答：通常情况下，海水运动处于湍流状态。
处于湍流运动状态的流体质点其运动轨道是无序的、随机的。
各质点之间存在着不连续的相对运动，这种运动被称为脉冲运动。
这种运动分析起来很困难，通过时间平均，可以将海水运动中的脉动特征分离掉，从而更利于体现海水运动的整体规律。
5、准静力近似、f 平面近似、β平面近似和Boussinesq 近似的概念。
答：准静力近似：静力方程10pg zρ∂--=∂0z p p gdz ζρ⇒=+⎰，其中0p 为海面气压，z gdz ζρ⎰为z 点以上单位底面积水柱的重量。
任意点压强等于海面大气压强与该点以上水柱重量之和，这就是准静力近似又叫静压假设。
f -平面近似：在大尺度运动中，为了理论上研究方便，在不影响海水运动主要特征的情况下，常常取02sin f f ωϕ==，即认为海水运动发生在科氏力参量为常数0f 的平面上，该平面叫做f -平面，在该平面上研究海水运动称为f -平面近似。
物理海洋学 期末复习资料完
1. inertial period (惯性周期P135)：It is one half the time required for the rotation of a local plane on Earth’s surface2. geostrophic balance (地转平衡P151):Within the ocean’s interior away from the top and bottom Ekman layers, for horizontal distances exceeding a few tens of kilometers, and for times exceeding a few days, horizontal pressure gradients in the ocean almost exactly balance the Coriolis force resulting from horizontal currents. This balance is known as the geostrophic balance.3. pressure gradient (压力梯度):In atmospheric sciences (meteorology, climatology and related fields), the pressure gradient (typically of air, more generally of any fluid) is a physical quantity that describes which direction and at what rate the pressure changes the most rapidly around a particular location. The pressure gradient is a dimensional quantity expressed in units of pressure per unit length. The SI unit is pascal per metre (Pa/m).4. mixed layer (混合层P81) :Wind blowing on the ocean stirs the upper layers leading to a thin mixed layer at the sea surface having constant temperature and salinity from the surface down to a depth where the values differ from those at the surface. The magnitude of the difference is arbitrary, but typically the temperature at the bottom of the layer must be no more than 0.02–0.1◦ colder than at the surface./ The oceanic or limnological mixed layer is a layer in which active turbulence has homogenized some range of depth5. Physical Oceanography(物理海洋学P8):Physical Oceanography is the study of physical properties and dynamics of the ocean. The primary interests are the interaction of the ocean with the atmosphere, the oceanic heat budget, water mass formation, currents, and coastal dynamics. Physical Oceanography is considered by many to be a subdiscipline of geophysics.6. The Ekman number(埃克曼数P139)is a dimensionless number used in describing geophysical phenomena in the oceans and atmosphere. It characterises the ratio of viscous forces in a fluid to the fictitious forces arising from planetary rotation. It is named after the Swedish oceanographer Vagn Walfrid Ekman.7. thermocline (温跃层P82)：Below the mixed layer, water temperature decreases rapidly with depth except at high latitudes. The range of depths where the rate of change, the gradient of temperature, is large is called the8. double diffusion (双扩散P130-131)：Here's what happens. Heat diffuses across the interface faster than salt, leading to a thin, cold, salty layer between the two initial layers. The cold salty layer is more dense than the cold, less-salty layer below, and the water in the layer sinks. Because the layer is thin, the fluid sinks in fingers 1-5cm in diameter and 10s of centimeters long, not much different in size and shape from our fingers. This is salt fingering. Because two constituents diffuse across the interface, the process is called double diffusion.p1319. salinity(盐度):(P73-75)At the simplest level, salinity is the total amount of dissolved material ingrams in one kilogram of sea water. Thus salinity is a dimensionless quantity. It has no units.10. Reynolds number (雷诺数P116) :In fluid mechanics, the Reynolds number (Re) is a dimensionless number that gives a measure of the ratio of inertial forces to viscous forces and consequently quantifies the relative importance of these two types of forces for given flow conditions.11. Coriolis Force (科氏力P133-134)Is the dominant pseudo-force influencing motion in a coor-dinate system fixed to the earth.12.Potential Temperature(位温P85)Potential temperature Θis defined as the temperature of a parcel of water at the sea surface after it has been raised adiabatically from some depth in the ocean.13.青藏高原对气候的意义及附近海洋的影响(P42-43)Maps of surface winds change somewhat with the seasons. The largest changes are in the Indian Ocean and the western Pacific Ocean.Both regions are strongly influenced by the Asian monsoon. In winter, the cold air mass over Siberia creates a region of high pressure at the surface, and cold air blows southeastward across Japan and on across the hot Kuroshio, extracting heat from the ocean. In summer, the thermal low over Tibet draws warm, moist air from the Indian Ocean leading to the rainy season over India.14. 科氏力推导15. 压强梯度力推导：压强梯度力并不是真正意义上的力，它实际是由于气压不同而产生的空气加速度（即单位质量所受的力）。
物理探索海洋知识点总结
物理探索海洋知识点总结1. 海洋的形成海洋占据了地球表面70%以上的面积，但其形成却是一个漫长而复杂的过程。
据研究，地球的海洋是在地球形成后不久就开始形成的，当地球表面冷却后，水蒸气凝结成液态水，最终形成了海洋。
但是，海洋的形成并不仅仅是由水的凝结所形成的，它还受到地球内部运动、板块漂移以及其他自然因素的影响。
2. 海洋的运动海洋是一个充满活力的系统，其运动包括了海浪、洋流、海潮以及海洋的环流。
其中，海浪是由风和地球自转引起的海水波动，其特点是波峰与波谷之间的距离不定，高度也不定。
洋流是海水在海洋中的定向运动，其产生原因有多种，主要包括风力和地球自转。
海潮则是由海水因月球和太阳的引力而产生的周期性波动。
海洋环流是由风和地球自转引起的海水水平方向的运动，能够对海洋环境产生深远的影响。
3. 海洋的生物海洋是地球上最神秘的环境之一，同时也是生命的摇篮。
海洋中生活着各种形态各异的生物，包括海藻、浮游生物、鱼类、贝类、脊椎动物等。
这些生物对海洋的生态系统有着重要的作用，它们之间相互依存，构成了复杂的海洋生物链。
随着人类的发展，海洋的生物资源得到了充分的利用，但同时也面临了严峻的挑战，包括过度捕捞、环境污染等问题。
4. 海洋环境海洋环境是指海洋中的各种自然环境要素，包括海水的化学成分、海水的温度、海水的盐度、海水中的悬浮颗粒物、海水的透明度、海水的压强等。
这些环境要素对海洋生物和海洋经济活动有着重要的影响。
随着人类的工业化和城市化进程的加快，海洋环境受到了越来越严重的破坏，包括海水的污染、海洋酸化、海洋温度上升等问题。
总之，海洋是地球上重要的自然资源，对地球的生态平衡和人类的生存都有着极其重要的影响。
探索海洋，了解海洋，保护海洋，将会成为人类永恒的使命。
物理学的方法可以帮助我们更好地了解海洋，保护海洋，实现海洋资源的可持续利用。
希望本文介绍的海洋知识点，可以帮助读者更深入地了解海洋，关心海洋，保护海洋。
815物理海洋学
南京信息工程大学硕士研究生招生入学考试《物理海洋学》考试大纲科目代码：815科目名称：物理海洋学第一部分课程目标与基本要求一、课程目标物理海洋学主要介绍海洋物理特征和海洋动力学理论。
重点是海洋动力系统包括海流、海浪、海潮、风暴潮、内波、陆架自由波、温盐环流以及海洋涡旋等系统的动力学描述。
以数学物理的方式讨论海洋动力系统的结构特征、热动力配置、演变规律、发展机制、影响作用等。
本课程旨在使学生系统地掌握物理海洋学的基本概念,主要理论,了解概念和理论的发展过程与趋势、应用领域与方法。
通过本课程的学习要求学生掌握海洋的动力系统的基本特征和运动变化的基本规律，学会对海洋动力系统进行研究和分析的基本思路和方法。
为系统性地学习后续课程打下必要基础。
二、基本要求要求学生掌握基本概念、基本理论和基本方法，理解海洋动力系统及其演变过程的物理特征；理解海洋动力学理论的意义。
掌握基本运算的方法并应用于对海洋动力系统的定性定量描述。
培养学生专业分析思路, 提高综合分析及解决问题的能力。
第二部分内容与考核目标第一章至第三章海洋基本特征背景知识（1）熟悉世界大洋温、盐、密度场主要分布特征包括水平分布与垂直剖面分布 (2) 熟悉世界大洋的热量、水量平衡；世界大洋的水团和环流,以及海洋中尺度涡旋；（3）理解其他海水物理要素特征与分布；第四章．海水运动基本方程（1）掌握向量形式的运动学基本方程的推导；球坐标系和局地直角坐标系中的运动方程；海水层流运动的基本方程组；铅直向平均基本方程及基本方程的尺度分析与简化(2) 掌握海洋边界条件的概念及边界条件的方程；（3）熟悉旋转坐标系中的加速度及作用于海水微团的力；（4）理解时间平均的基本方程和边界条件；第五章海流（1）掌握不考虑摩擦的定常流动--地转流；（2）掌握考虑摩擦的定常流动尤其是Ekman 流；(3) 熟悉非定常漂流、惯性流等；(4) 熟悉风生大洋环流, 掌握Sverdrup 理论；(5) 熟悉热盐环流；(6) 理解大洋风生--热盐环流,朗缪尔环流；第六章．海浪（1）掌握线性波动理论；线性波动的合成；(2) 掌握波动的折射和绕射；有限振幅波动；（3）熟悉海浪谱基本理论；（4）理解海浪的统计性质；第七章潮波（1）掌握潮汐基本概念、主要天体引潮力.(2) 掌握潮汐平衡潮理论,；(3) 掌握潮汐动力潮理论（4）熟悉等深广阔水域中的潮波系统；海峡中和矩形海湾中的潮波；（5）潮波变截面海湾和河口中的潮波、浅水潮波；第八章内波（1）掌握小振幅内波的一般特性,以及浮频率；(2) 掌握内波与表面波的区别；两层流体中的界面波（3）熟悉界面波和考虑地转效应的界面波的特性（4）理解内波对自由海面的影响(5) 熟悉潮成内波及孤立波表现,与大洋潮波的区别第九章风暴潮（1）掌握狭长矩形浅水海域中的定常风暴潮；(2) 掌握狭长矩形浅水海域中的非定常风暴潮；考虑地转效应的风暴潮；（3）熟悉大洋风暴潮的生成与传播；大陆架上的风暴潮第三部分有关说明与实施要求1.考试目标的能力层次的表述本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述: 较低要求——了解一般要求——理解、熟悉、会较高要求——掌握、应用一般来说,对概念、原理、理论知识等,可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。
2013年最强大的《海洋科学导论》复习提纲
《海洋科学导论》复习提纲第二章、地球系统和海底科学一、水半球、陆半球？根据陆地（海洋）面积超过任何一个半球，可以将地球分为陆半球（水半球）该半球内陆地占海洋占集中全球中心 极点陆半球47%(<50%)53%陆地的81%西班牙东南沿海经度0°、38°N 水半球11%89%海洋的63%新西兰东北远海经度180°、47°S 二、陆地平均高度，海洋平均深度，平均球面深度？陆地平均高度：875米海洋平均深度：3795米平均球面深度：2646米三、南大洋?三大洋在南极洲附近连成一片的水域称为南大洋，又名南极水域。
海洋学意义：它有自成体系的环流系统和独特的水团结构，既是世界大洋地层水团的主要形成区，又对大洋环流起着重要作用。
三继续海的分类？陆间海大陆之间的，面积深度较大，由海峡与洋相连。
例如—地中海、加勒比海内海大洋在陆地的延伸，面积小。
例如—渤海、波罗的海边缘海大陆边缘，由岛链与大洋相连。
例如—东海、日本海四、海岸带的分类？海岸带：海岸线变化的地带。
是海陆交互作用的地方。
海岸地貌是在波浪、潮汐、海流等作用下形成的。
包括海岸、海滩和水下岸坡三部分1、海岸：是高潮线以上狭窄的陆上地带，（仅在特大高潮或暴风浪时才被淹没）又称潮上带。
2、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，又称潮间带3、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，又称潮下带，其下限相当于1/2波长的水深处，通常约10～20m 。
五、大陆边缘的分类和其组成？大陆边缘：是大陆与大洋之间的过渡带，按构造活动性分为稳定型和活动型两大类。
稳定型大陆边缘：没有活火山，也极少地震活动;以大西洋两侧的美洲和欧洲、非洲大陆边缘比较典型，故也称大西洋型大陆边缘，此外也广泛出现在印度洋和北冰洋周围。
由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成。
1、大陆架(continental shelf):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。
海洋学复习资料.doc
海洋学复习资料1、海洋平均深度：3795平均球面深度：2646。
陆半球、水半球：如果以经度0度，北纬38度的一点和经度180度，南纬47度的一点为两级，把地球分成两个半球，海陆面积的对比达到最大程度，两者分别称陆半球和水半球。
2、海的分类：按照海所处位置可将其分为陆间海、内海和边缘海。
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，加勒比海。
内海是深入大陆内部的海，面积较小，其水文特征受周围大陆的强烈影响，如渤海，波罗的海。
陆间海和内海一般只有狭窄的水道与大洋相通，其物理性质和化学成分与大洋样明显差别。
边缘海位于大陆边缘，以半岛、岛屿或群岛与大洋相隔，但水流交换畅通，如东海。
3、海岸带的构成：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。
现代海岸带一般包括海岸、海滩和水下岸坡三部分，三者又称潮上带，潮间带和潮下带。
大陆边缘的分类和构成：大路边缘是大陆与大洋之间的过渡带，按构造活动性分为稳定型和活动型两类。
稳定型大陆边缘由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成。
活动型大陆边缘与现代板块的汇聚型边界相一致，是全球最强烈的构造活动带，集中分布在太平洋东西两侧，又称太平洋型大陆边缘。
4、大洋中脊在各大洋中的展布特点：在大西洋，中脊位于中央，延伸方向与两岸平行，边坡较陡，称为大西洋中脊，印度洋中脊也大致位于大洋中部，但歧分三支，呈入字型展布，在太平洋，因中脊偏居东侧且边坡平缓，故称东太平洋海隆。
1、盐度定义的三个阶段：一、基于化学方法的盐度首次定义：1kg海水中的碳酸盐全部转换成氧化物，漠和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数。
二、盐度的重新定义。
二、1978年实用盐度标度PSS78。
2、海水的主要热性质：一、海水的热膨胀：在海水温度高于最大密度温度时，若再吸收热量，除增加其内能使温度升高外，还会发生体积膨胀，其相对变化率称为海水的热膨胀系数。
二、压缩性：单位体积的海水，压力增加1P时，其体积的负增量称为压缩系数。
海洋物理知识点总结
海洋物理知识点总结海洋物理是研究海洋中的各种物理现象和规律的学科，它包括海洋水文学、海洋声学、海洋地球物理、海洋气象和海洋生物物理等多个分支。
海洋物理学是一个非常重要的学科，它对于揭示地球的气候变化、海洋环境变化以及海洋资源的开发利用具有重要意义。
本文将从海洋水文学、海洋声学、海洋地球物理、海洋气象和海洋生物物理等方面来总结海洋物理的一些知识点。
一、海洋水文学1. 海洋水文学是研究海洋水体的水文特性的科学，它主要研究海洋水体的温度、盐度、密度、温盐结构、海洋环流和海洋混合等问题。
海洋水文学研究的内容非常广泛，其中有一些知识点是非常重要的：(1) 海洋水体的温度分布：海洋中的水温分布受到太阳辐射、地球自转以及地形等因素的影响，其中海水温度垂直分布是由海水密度垂直分布所决定的。
(2) 海洋水体的盐度分布：海水的盐度主要由海水蒸发、降水和冰的形成及融化等因素所决定，海水的盐度分布对海洋环流有重要影响。
(3) 海水的密度分布：海水密度受到温度和盐度的影响，密度不同的海水在重力作用下产生不同的垂直运动。
(4) 海洋环流：海洋表面的风和地转作用产生的洋流对海洋物理过程有着非常重要的影响，它们决定了海水垂直和水平混合的强度。
2. 海洋水文学的研究方法主要有采样观测、水声观测和卫星遥感等方法，这些方法可以对海洋水文学进行多角度的观测和研究，对于揭示海洋环境的变化和海洋资源的分布有着非常重要的意义。
二、海洋声学1. 海洋声学是研究海洋中声波传播特性以及利用声波进行海洋观测和通信的科学，它主要研究海洋声速、声传播特性、声反射和吸收等问题。
海洋声学的研究是非常重要的，它对于海洋环境监测、海底地形测绘以及海洋生物研究等具有非常重要的意义。
2. 海洋声速是海洋声学研究的一个重要内容，海洋中的声速受到温度、盐度和压力等因素的影响，海洋水体中不同层次的声速分布对海洋声波传播有着重要的影响。
3. 海洋声学的研究方法主要包括声学探测、声学散射和声学遥感等方法，它们可以对海洋中的声波进行观测和研究，得到海洋环境中的声速分布、海底地形和海底生物等信息。
物理海洋学期中考试复习要点
物理海洋学期中考试复习要点Lecture0 地球、⼤⽓和海洋概述1.海洋在⽔循环中起着关键作⽤。
海洋持有地球上的97%的⽔；78%的全球降⽔发⽣在海洋之上，它是86%的全球蒸发源。
2.Why Study Ocean?超过62%的⼈⼝居住在离海岸线100km范围内，并且这部分⼈⼝增长率最快超过50%的海岸线处于危险之中海洋提供了⼈类⼤量的⾷物及矿产资源⼈类活动产⽣⼤量的有毒或未经处理的污⽔及⽣活垃圾，对海洋造成严重污染，从⽽威胁海洋⽣态系统海洋调节全球⽓候，海洋状态的变化将给⼈类难以预料的后果3.反常膨胀：⽔在4 C时密度最⼤，由⽔分⼦结构决定。
因此⽔在密度最⼤时仍然为液态。
⽔的特殊性质对海洋环流形成，以及对海洋所有⽣命的⽣存极其重要。
(A)秋季的冷却空⽓(4C)导致湖⽔表⾯冷却，表层⽐底层暖⽔密度更⼤，此处显⽰为15摄⽒度。
这造成对流翻转和混合湖⽔。
(B)在持续冷却和对流的情况下，湖⽔达到最⾼密度的均匀温度，约为4C。
(C)随着冬季的临近和⽓温的进⼀步降低，湖⾯出现冷却，但这种⽔的密度低于底层的4C⽔。
地⾯结冰，⽽底层⽔保持在4C。
Lecture1 IPO概况1.物理海洋学是海洋流体运动的研究。
其⽬标是了解所有时间和空间尺度上的过程，以模拟这些过程，并在可能时进⾏预测。
2.地球是70.8%的⽔覆盖。
在85-90°N和55-60°S之间没有⼟地。
在纬度为45-70°N时，陆地⽐⽔多。
在纬度为70-90°S的只有陆地（南极洲）。
珠峰8844.43⽶+3.5⽶冰盖。
陆地平均海拔840m，海洋平均深度3800m，平均海⽔覆盖3000m。
太平洋占地球表⾯51%。
3.Pacific: 179 x106 km2, 46%; 15,000 kmAtlantic: 106x106 km2, 23%; 5,000 kmIndian: 75 x106 km2, 20%; 5,000 km4.地球半径为6371公⾥。
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、性质与其变化规律,以与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、热盐结构、以与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,以与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〔现场和室内试验〕: 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X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=；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=〔约等于0.5m/s〕；●地球自转的角速度ω=2π/<24x3600s>=7.27x10^-5 rad/s3、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X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、浮游植物与可溶有机物粒子等.●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跃的水层.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：14、在混和中,静力稳定与动力稳定是如何定义的？什么是双扩散,"盐指〞是怎样形成的？➢静力稳定度：如果密度较大的水体浮于较小水体的上面,上层水体就会下沉,反之如此不会下沉.动力稳定度：本来处于静态稳定的海表,在风应力等动力作用下发生不稳定现象叫做动力不稳定,其量度叫动力稳定度.➢在海洋中的某些区域,较轻的水位于较重的水之上,但是即使在没有洋流的情况下,水体仍然会发生不稳定.其中存在四种情况：热高在上、热低在上、冷高在上、冷低在上.暖的高盐水位于冷的低盐水之上：变化过程称为盐指〔salt fingering〕,最终使得密度随深度的增加呈阶梯状分布.15、Ekman的根本假设是什么,其解析解如何？具有哪些特征？Ekman输运如何确定？底Ekman层的特征又是怎样的？➢根本假设：1、没有边界远离海岸成立2、无限深海 d>>200m 成立3、f平面近似成立4、定常态如果风的作用>1天时成立5、Az只是U〔10〕**2的函数.这个假设认为Az与深度无关.实际上在混合层底,Az会有很大的变化,所以更准确的做法是将湍流粘度系数看成是z的函数.6、密度分布均匀根本满足,除了考虑稳定度的影响.➢解析解：➢特征：背风而立,表层流的流动方向总是在风向右侧45度角处.〔埃克曼螺旋结构〕➢Ekman运输：Ekman流的质量输送方向与风向垂直,在北半球指向风的右方.16、何为Ekman抽吸？其对上升流与下降流的形成起着怎样的作用？➢海洋外表风场是不均匀的,从而导致的Ekman质量输送也是空间分布不均匀的,会引起表层海水的辐合辐散,根据质量守恒定律,Ekman层中就出现了海水的上升和下降运动,这个过程称为Ekman抽吸. 17、什么是地转流？什么是Margule方程？密度流中如何根据温盐分布计算地转流的流速？➢地转流：水平尺度超过几十公里,时间尺度超过几天的海流运动,海面风应力和其他摩擦力很小,可以忽略不计,这时海水受到的压力梯度力与柯氏力平衡,形成的海流就是地转流➢Margule方程：111111() n n n n nn n nn n n nf v v fi v vg gρρρρρρρ------⎛⎫⎛⎫-=≈- ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭两层流体的密度、上层流体的速度和交接面的倾角<i>,就可以计算下层流体的速度.➢计算：温盐分布——密度——比容——动力高度〔位势〕——相对速度——绝对速度18、简述Sverdrup, Stommel和Munk的风生环流理论➢Sverdrup：设海面有定常的风应力作用,产生定常的恒速运动.通常情况下,风应力分布不均匀,存在压力梯度力.于是,大洋中的流动是压力梯度力、柯氏力和垂直湍流摩擦力三力平衡的产物.水平边界条件：在海外表,摩擦力等于风应力；在-D深处,摩擦力为0.1、Sverdrup假设：1〕海洋内部流为地转流；2〕海洋内部的静止层具有统一深度；3〕Ekman输送是正确的.第一和第三个假设我们前面证明过,但是对于热带海洋的静止层深度,我们还知之甚少.2、Sverdrup解满足东边界的边界条件,但是流线在西边界不封闭.与Ekman漂流理论的解比拟,Sverdrup解不能给出不同深度层的流速,但考虑了大洋东边界.3、Sverdrup解只能应用于邻近大洋东岸的中部海区.➢Stommel：为了考虑西边界区域,需要提出比拟复杂的模式.Stommel考虑海底摩擦效应,建立了封闭大洋中的漂流模式.〔忽略非线性平流项和水平摩擦项〕边界条件：假设风应力是纬向的,具有余弦函数形式；底摩擦与速度成比例.➢Munk：考虑了水平湍流摩擦和垂直湍流摩擦,仍忽略非线性惯性项,提出了所谓粘性理论.边界条件：边界上流体速度与边界平行,且满足无滑脱边界条件1、Munk大洋风生环流理论考虑了水平湍流摩擦项,引进湍流粘性边界区域,成功地获得了大洋环流模式,说明了西边界流动的强化现象.2、计算得到的西部流动宽度过大,流量过小.Stommal和Munk边界层宽度大约200公里,计算流速大约1m/s；实际观测发现边界层宽度大约100公里,流速可以达到2m/s.[总结]Sverdrup理论明确,风应力旋度驱动了向北的质量数送,适用于西边界以外的大洋区域.Stommel发现,只有考虑柯里奥里参数随纬度的变化时,才可以得到大洋西边界强化流.Munk结合前两种解计算了海盆尺度内的风生地转流结构.在以上几种理论中,洋流都是由风应力旋度驱动的.19、什么是位涡守恒？是如何推导的？如何用位涡守恒原理解释西边界流的强化现象？海流在向东传播过程中遇到海底山脉会产生怎样的现象？➢位涡守恒：如果流场是正压的,流体是理想的,如此流体沿迹线运动时保持➢推导过程略➢如何解释西边界强化〔如如下图〕：➢遇到山脉：20、根据如下图描述深层大洋环流的特征.23、详述赤道流体系,并分析El Nino与La Nina的成因与对中国气候的影响.赤道开尔文波与罗斯贝波分别指什么？➢赤道表层流包括：1、3N到10N之间的北赤道逆流流向自西向东,典型速度为50cm/s.位于赤道无风带中心,赤道辐合带附近.2、南、北支赤道流：流向自东向西,位于赤道逆流两侧.这两支流比拟浅,深度不到200m,北支赤道流较弱,流速不到20cm/s,南支赤道流在赤道和3N之间最大流速接近100cm/s.3、赤道下方的温跃层内,有一支与赤道流方向相反自西向东的流动,称为赤道潜流或克伦威尔流.有的认为它是由于南赤道流使表层海水在大洋西岸堆积,使海面自西向东下倾,从而产生向东的压强梯度力所致.由于赤道两侧科氏力的方向相反,故使向东流动的潜流集中在赤道两侧.➢成因：它们是热带海气相互作用正反应不稳定开展的结果.➢影响:厄尔尼诺现象对我国影响是：从东南海洋上吹向我国的夏季风强度大大减弱,造成了我国夏季降雨带的位置偏南.结果南方因此暴雨成灾,高温季节温度比往年低了不少；北方却出现持续高温无雨天气,造成了罕见的旱灾.厄尔尼诺现象使得我国出现南方洪涝成灾,北方干旱成灾.这次厄尔尼诺现象是促成1998年长江全流域洪灾的罪魁祸首.拉尼娜现象对我国的影响不会十清楚显.一般是冬天变得更冷,夏季变得更热.➢开尔文波：开尔文波是发生在大气或海洋中的,迎向地形边界〔例如海岸线〕平衡科氏力的波动现象.开尔文波的一个特征是非弥散性,也就是说,波峰的相速度与波能的群速度在所有频率时均相等.这一特性意味着它在沿岸方向始终保持它的形状.赤道开尔文波是开尔文波的一个特例.在赤道上似乎没有边界存在,但南北半球的开尔文波互为镜像.所以赤道实际上就是一条边界.这种波动永远由西往东传播,并且只存在于赤道附近.➢罗斯贝波：由于地球的转动和地球曲率而使位涡在深度和纬度上产生改变,这一改变导致一种非常慢的大尺度振荡,即罗斯贝波.罗斯贝波是一种行星波.不考虑海水的非均匀性和可压缩性的罗斯贝波称为正压的,其波长可达几百千米.考虑了海水分层的罗斯贝波称为斜压的.斜压的罗斯贝波只能从东向西传播.24、什么是罗斯贝数,什么是艾克曼数,什么是弗罗德数,什么是理查森数,它们分别表示怎样的物理意义？➢罗斯贝数：表示水平加速度与科里奥利加速度比值的无量纲数R=U/<fL>.其中U为风速特征尺度,L为水平距离特征尺度, f为科里奥利参数.➢埃克曼数：埃克曼数〔Ek〕是表征耗散力〔粘性力〕与科里奥利力量级之比的流体力学相似准数.其定义为Ek＝k／fD**2,其中k为耗散系数；f为科里奥利参数；D为运动在铅直方向的特征长度.➢弗洛德数：流体力学中表征流体惯性力和重力相对大小的一个无量纲参敦,记为Fr.它表示惯性力和重力量级的比,即：Fr=U2/gL,式中U为物体运动速度,g为重力加速度；L为物体的特征长度.➢理查森数：表示势能和动能的比值,在物理海洋学中,理查森数被用来研究海洋湍流、海洋混合.Ri = N*N/<<du/dz>*<du/dz>>其中N为浮力频率,du/dz 表示速度u对垂直方向的坐标z求导.25、海洋数值模型是什么？在物理海洋的研究中,有哪些海洋数值模型？➢数值模型：➢海洋模型：机制模式〔为突出重点问题进展简化,目的是研究物理本质〕；模拟模式〔目的是计算海洋中的真实环流复杂、包含过程完全、结果比拟难分析〕第一个模拟模式——Bryan&Cox<1969>,GFDL模块化海洋模型MOM；Semtner and Chervin’s Global model；POCM；HY；POM；E模式；Dartmouth Gulf of Marine Model；ROMS；FV；EFDC；Storm-surge model 26、简要说明波浪是如何由风作用产生的？小振幅波〔艾利波〕的特征.简述波浪的浅水效应、折射、绕射、破碎过程.在一个岬湾海岸中,波能在何处辐聚,何处辐散？➢波浪的产生：1、海面受风应力作用,水面发生位移,因水面的外表X力 <surface tension> 使其复原时发生振动,海面发生的皱纹,为波浪的强褓时期.2、波浪继续受风作用,并与阵风 <gust> 产生共振 <resonance> 作用,风的能量进一步转移到水面,波高逐渐加高,波长逐渐加长,形成波澜壮阔的情况,为波浪的青春期与壮年期.3、风平息后或波浪的前进速度大于风速时,波浪不再成长,或脱离扬波区域向静水域前进,即成为涌浪.此时已不能由风取得能量,加之海水的黏滞性产生内摩擦作用与波浪前进时产生相对风速的阻力作用,波高减低,为波浪的中年期.4、波浪传播到近岸较浅处发生触底后,波浪受海底摩擦而变形,衰减现象加剧,可谓波浪的晚年期.5、波浪传播到海滩附近,在不能维持其波形的物理条件下破碎,消失其能量的主要部份,并产生巨大的轰鸣声.波浪破碎意味着波浪的消亡,为消亡期.➢艾利波的特征：深水波：波浪水质点速度随深度递减；水粒子运动轨迹为圆,且其半径随深度增加而减小；波速与波长的平方根成正比,所以波长大的波速快；周期的平方与波长成正比；波浪不触底,仅限于表层.浅水波：波浪水质点运动轨迹为椭圆,其半径随深度增加未明显减小,在海底 z=-d 处,水质点作往复运动,可能导致海底侵蚀／淤积；波浪参数与水深无关,水压力亦可按静水压公式计算；波速与波长、周期无关,但与水深的平方根成正比；大部份长周期波皆可视为浅水波.➢浅水效应：波浪传播到近岸较浅处发生触底后,波浪受海底摩擦而变形,衰减现象加剧,传播到海滩附近,在不能维持其波形的物理条件下破碎,消失其能量的主要部份,并产生巨大的轰鸣声.➢波的反射：波遇到障碍物会返回来继续传播的现象,叫做波的反射.反射定律：〔1〕入射波线、法线、反射波线在同一平面内,且入射角等于反射角.〔2〕反射波的波长、频率、波速都跟入射波一样.➢波的折射：波从一种介质射入另一种介质时,传播方向发生改变的现象.折射定律〔1〕内容：入射角的正弦与反射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度与波在第二种介质中的速度之比；〔2〕公式：V1sinθ1=V2sinθ2,式中θ1和θ2分别为波在介质1和介质2中的入射角和折射角,v1和v2分别为波在介质1和介质2中的波速,而s inθ1/sinθ2=N12折射率.➢波的绕射现象：波绕过障碍物继续传播的现象,叫做波的衍射.发生明显的波的绕射的条件：障碍物或孔的大小比波长小,或者与波长相差不多.波的绕射现象是波所特有的现象.➢波浪的破碎过程：波浪传播到近岸较浅处发生触底后,波浪受海底摩擦而变形,衰减现象加剧；波浪传播到海滩附近,在不能维持其波形的物理条件下破碎,消失其能量的主要部份,并产生巨大的轰鸣声.波浪破碎意味着波浪的消亡.➢在一个岬湾海岸中,波能在海岬辐聚,在海湾辐散.27、为什么地球上大多数区域为半日潮？以全日潮占主导的海区中,全日潮加强的机制是什么？无潮点是什么？旋转潮波系统是什么？它们是如何产生的？➢一日之内,地球上除南北两极与个别地区外,会经历月球在背面和月球在正面的情况,所以会有两次高潮；➢全日潮加强机制：➢无潮点：指水域因入射潮波与反射潮波相互抵消,潮差极小,习称"无潮点〞.➢旋转潮波系统：潮波波面绕无潮点旋转传播的潮波系统.➢旋转潮波系统的产生：28、根据南海潮波的分布,分析南海潮波的特点与物理机制.29、潮汐调和分析是怎么回事？为什么在某某湾会产生如此强的涌潮？在河口地区,潮差的沿程变化主要是由什么因素决定的？➢数学家Laplace最早提出使用正弦或余弦函数来拟合水位曲线进展分析的方法,称为调和分析法.调和分析：利用具有固定周期或频率的多个余弦函数,来拟合真实的潮汐,从而计算出各函数的振幅和相位〔称为调和常数〕.每个余弦函数称为一个分潮,对应于一个"假想天体〞引起的潮汐.➢某某湾：喇叭形河口,口大肚小,钱塘江河道字澉浦以西,急剧变窄抬高,致使河床的容量突然缩小,大量的潮水拥挤入狭窄的河道,潮头受到阻碍,后面的潮水又急速推进,迫使潮头陡立,发生破碎,发出轰鸣,出现涌潮.➢在河口地区,潮差的沿程变化主要是由河口形状、河床摩擦、河道容量等因素有关.30、上升流与下降流的产生机制是什么？➢上升流：表层流场产生水平辐散所造成的.下降流：表层流场产生水平辐聚所造成的.➢升降流的发生与风有着密切的关系.在北半球,当风沿着与海岸〔位于风向的左侧〕平行的方向较长时间地吹刮时,在地转偏向力的作用下,风所形成的风飘流使表层海水离开海岸,便引起近岸的下层海水上升,形成了上升流；在远离海岸处如此形成了下降流,它从下层流向近岸,以弥补近岸海水的流失.在南半球,也有相应的情况发生.在台风的作用下,台风中心的表层海水产生辐散,使其下层海水上升,形成了上升流；在台风边缘如此形成下降流.。
物理海洋(知识点)
内容1.知识点：潮汐现象是海洋中普遍存在的自然现象，是海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面的升降称为潮汐，而海水在水平方向的周期性流动称为潮流。
2.知识点：通常把由北赤道流和南赤道流跨过赤道的部分组成的、沿南美北岸的流动称为圭亚那流和小安的列斯流，经尤卡坦海峡进入墨西哥湾以后称为佛罗里达流，佛罗里达流经佛罗里达海峡进入大西洋后与安的列斯流汇合处视为湾流的起点。
此后它沿北美陆坡北上，到35°N附近，离岸向东，直到45°W附近的格兰德滩以南，海流都保持在比较狭窄的水带内，此段称之为湾流。
湾流是世界海洋中流速最大、影响深度最深的最强大的暖流。
3.知识点：水色三要素为总悬浮物、叶绿素和黄色物质。
4.知识点：当月相为新月、满月时，月球、太阳和地球在一条直线上，两天体产生的天体引潮力方向相同，使潮汐增强，潮差出现极大值，称为天文大潮或朔望潮；当月相为上、下弦月时，月球和太阳引潮力方向接近正交，几乎没有叠加效应，故潮差达极小值，称为小潮或方照潮。
5.知识点：海水的比热容是1千克海水温度升高1℃所吸收的热量。
海水比热容较大，是空气的4倍。
由于海水密度远大于空气密度，1立方米海水温度变化1℃的热量，能使大约3100立方米大气产生1℃的变化，因此海洋水温较气温变化缓慢滞后，其日变化幅度远小于气温的日变化。
6.知识点：地球表面上平均温度最高的纬向带状称之为热赤道，平均在7°N左右。
7.知识点：同10题。
8.知识点：太平洋和大西洋上层南北副热带海区均存在一反气旋式水平环流，在亚北极海域存在一气旋式水平环流。
在副热带流环中，在大洋的西边界处出现海流流幅变窄，流层加厚和流速增大的现象，称之为西向强化。
该处的海流称之为西边界流，是海洋中的强流区。
北半球的西向强化现象比南半球更为显著，即北半球的西边界流强于南半球。
黑潮和湾流分别是北太平洋和北大西洋中的西边界流，也是两大洋中最强的洋流。
物理海洋学 复习文档
✦1、研究海洋的物理性质有何意义？✴海洋为人类提供食物与资源✤1、海洋含有丰富的食物资源－－粮仓✤2、海洋物产丰富－能源库✴海洋与全球气候密切✴与人类社会经济发展关系密切✦2、试简述海洋空间分布的主要特点？✴1）广漠与有限；✴2）通达与阻隔；✴3）深厚与浅薄✦3、海洋与周围环境是如何进行相互作用的？✴海面✤海水与大气的交界面，是海洋与外界沟通的窗口✤通过海面，接收太阳的辐射能✤同时进行物质、动量和能量的交换✴海底✤海洋与岩石圈的交界面✤同样进行物质、动量和能量的交换－海底热流✴沿岸带✤海洋和陆地的过渡带，可视为海洋的侧边界✤常有物质经此输入海洋、海洋能量也在此耗散✤岸线的变化对海流的影响✦4、洋与海有什么区别？✴洋：是海洋的中心部分，是海洋的主体，一般是指面积广大、盐度大致一定，具有独立洋流和潮汐的水域。
✴海：指位于大洋边缘，面积和深度较小，盐度常有变化，几乎没有独立的洋流和潮汐，受大陆影响较大的水域✦5、物理海洋学？✴物理海洋学：海洋学的一个分支学科，主要研究海洋内部及临近大气的各种物理性质，以及牵涉海洋所发生的各种物理现象。
主要的研究内容包括海流、潮汐、波浪、海水循环、海水及海底沉积物的物理性质，海水与大气间的关系等，部分研究内容与气象学关系密切。
✦6、海流：海水因受气象因素和热盐效应的作用在较长时间内大体上沿一定路径的大规模流动。
潮汐：在天体引潮力作用下产生的海面周期性涨落现象。
1、水的特性？水的三态与三相：固态⇔液态⇔气态：吸收和释放热量水的高热容性：热容是指一个物质由于加载了微量热量而升高一定温度时，热量与升温幅度的比值；水分子结构特殊正负极不能抵消⇒非对称极性分子⇒水分子的缔合－－水的溶解能力强2、海水的组成80多种化学元素三类：常量元素（>100毫克）、微量元素（1-100毫克）和痕量元素（<100毫克）海水常量成分恒定性原理：定义：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。
物理海洋学
虑两种情况下单列 Kelvin 波性质的区别 8. 推导并讨论海峡中两列相向 Kelven 波的波动特点，摩擦对其有什么影响？ 9. 根据窄矩形海湾潮波的解，讨论共振现象的发生 10. 地转效应一定能产生旋转潮波和旋转潮流系统么？列表讨论在地转和不同地
形和潮波类型作用下的潮波和潮流系统
11. 变截面海湾潮波需要考虑哪些因素？不考虑摩擦的两种简单变截面海湾潮波
的主要结论 12. 什么是涌潮？其产生机制和主要结论
推导： 待定
第八章重点： 1．简述小振幅内波的特点 2．讨论表面波、内波和界面波三者的区别和内在联系 3．简述两层流体界面波的特点 4．简述大尺度界面波的特点（考虑地转）
第九章重点： 1．什么是风暴潮？ 2．简述定常状态下狭长矩形海域中风暴潮的主要特点，讨论海底坡度和海域是 否封闭对风暴潮的影响 3．简述狭长矩形浅水海域中非定常风暴潮的主要特点 4．简述浅水宽阔海域风暴潮的主要特点（考虑地转）
物理海洋学考试复习课件
热量传播的三种方式
传导：没有宏观相对位移 对流：质点发生相对位移，仅发生在流体 辐射：电磁波传递能量，无需介质
传导 对流
辐射
热平衡方程
式中
Q Qs Qb Qe Qh Qv
Qs 为到达海面的太阳短波辐射 Qb 为大气与海洋之间的长波辐射热交换
辐射 传导
Qe 为海水蒸发热损耗或凝结热收入（潜热）
结冰与融冰：是海洋水平衡中的可逆过程。海冰被 海水冲击到陆地上使海洋失去水量，相反，陆地冻结冰 的融化会使海洋水量增加。若陆地冻结冰全部融化流入 海洋，将使全球海平面上升66m。 结冰与融冰量目前基本平衡，但个别海域的季节不平 衡情况仍存在。如南极大陆冰川以1m/d速度向海洋推进， 断裂入海后形成巨大冰山；北极海域格陵兰岛也是冰山 发源地，这些冰山终将融化，对局部海域水平衡影响不 容忽视。
蒸发耗热（潜热）Qe
蒸发和水汽凝结是可逆过程。蒸发使海水变成水汽进入大气，海 洋失去热量；水汽凝结又将热量释放出来，但这部分热量几乎全部 留在大气中。因此蒸发只能使海洋耗热。 世界大洋因蒸发而耗去的热量，可占入射到地球上的总辐射量的 23%。 海洋蒸发耗热的计算公式：
蒸发速率的空间分布：赤道小（空气相对湿度大，风速小）；高 纬海区小（气温低，大气容纳的水汽量小）；亚热带和信风带海区 大（空气干燥，气温高，风速大）；大西洋湾流和太平洋黑潮区出 现极值（暖流、冬季偏北风）。 蒸发速率的时间分布：冬季大于夏季（水温高于气温，风速大）。
水平衡方程
式中：P-降水、R-陆地径流、M-融冰、E-蒸发、F-结冰、Ui和Uo分别 为海流混合使海洋获得和失去的水量，q-研究海域在某时段内水量交 换之盈余(q＞0)或亏损(q＜0)。
物理海洋(知识点)
内容1.知识点：潮汐现象是海洋中普遍存在的自然现象，是海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面的升降称为潮汐，而海水在水平方向的周期性流动称为潮流。
2.知识点：通常把由北赤道流和南赤道流跨过赤道的部分组成的、沿南美北岸的流动称为圭亚那流和小安的列斯流，经尤卡坦海峡进入墨西哥湾以后称为佛罗里达流，佛罗里达流经佛罗里达海峡进入大西洋后与安的列斯流汇合处视为湾流的起点。
此后它沿北美陆坡北上，到35°N附近，离岸向东，直到45°W附近的格兰德滩以南，海流都保持在比较狭窄的水带内，此段称之为湾流。
湾流是世界海洋中流速最大、影响深度最深的最强大的暖流。
3.知识点：水色三要素为总悬浮物、叶绿素和黄色物质。
4.知识点：当月相为新月、满月时，月球、太阳和地球在一条直线上，两天体产生的天体引潮力方向相同，使潮汐增强，潮差出现极大值，称为天文大潮或朔望潮；当月相为上、下弦月时，月球和太阳引潮力方向接近正交，几乎没有叠加效应，故潮差达极小值，称为小潮或方照潮。
5.知识点：海水的比热容是1千克海水温度升高1℃所吸收的热量。
海水比热容较大，是空气的4倍。
由于海水密度远大于空气密度，1立方米海水温度变化1℃的热量，能使大约3100立方米大气产生1℃的变化，因此海洋水温较气温变化缓慢滞后，其日变化幅度远小于气温的日变化。
6.知识点：地球表面上平均温度最高的纬向带状称之为热赤道，平均在7°N左右。
7.知识点：同10题。
8.知识点：太平洋和大西洋上层南北副热带海区均存在一反气旋式水平环流，在亚北极海域存在一气旋式水平环流。
在副热带流环中，在大洋的西边界处出现海流流幅变窄，流层加厚和流速增大的现象，称之为西向强化。
该处的海流称之为西边界流，是海洋中的强流区。
北半球的西向强化现象比南半球更为显著，即北半球的西边界流强于南半球。
黑潮和湾流分别是北太平洋和北大西洋中的西边界流，也是两大洋中最强的洋流。
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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部分。
【基础学科】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、热盐结构、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（现场和室内试验）: 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/纸张到超级计算机；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/s3、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：它的范围自海岸线（一般取低潮线）起，向海洋方面延伸，直到海底坡度显着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。
大部分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部分。
为海洋生物生态作用最活跃的水层。
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）；表面（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、表面风弱，所以混合层最浅；冬季：海洋失去热量、表面风强，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基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，相比较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：14、在混和中，静力稳定与动力稳定是如何定义的？什么是双扩散，“盐指”是怎样形成的？➢静力稳定度：如果密度较大的水体浮于较小水体的上面，上层水体就会下沉，反之则不会下沉。
动力稳定度：本来处于静态稳定的海表，在风应力等动力作用下发生不稳定现象叫做动力不稳定，其量度叫动力稳定度。
➢在海洋中的某些区域，较轻的水位于较重的水之上，但是即使在没有洋流的情况下，水体仍然会发生不稳定。
其中存在四种情况：热高在上、热低在上、冷高在上、冷低在上。
暖的高盐水位于冷的低盐水之上：变化过程称为盐指（salt fingering），最终使得密度随深度的增加呈阶梯状分布。
15、Ekman的基本假设是什么，其解析解如何？具有哪些特征？Ekman输运如何确定？底Ekman层的特征又是怎样的？➢基本假设：1、没有边界远离海岸成立2、无限深海 d>>200m 成立3、f平面近似成立4、定常态如果风的作用>1天时成立5、Az只是U（10）**2的函数。
这个假设认为Az与深度无关。
实际上在混合层底，Az会有很大的变化，所以更准确的做法是将湍流粘度系数看成是z的函数。
6、密度分布均匀基本满足，除了考虑稳定度的影响。
➢解析解：➢特征：背风而立，表层流的流动方向总是在风向右侧45度角处。
（埃克曼螺旋结构）➢Ekman运输：Ekman流的质量输送方向与风向垂直，在北半球指向风的右方。
16、何为Ekman抽吸？其对上升流与下降流的形成起着怎样的作用？➢海洋表面风场是不均匀的，从而导致的Ekman质量输送也是空间分布不均匀的，会引起表层海水的辐合辐散，根据质量守恒定律，Ekman层中就出现了海水的上升和下降运动，这个过程称为Ekman抽吸。
17、什么是地转流？什么是Margule方程？密度流中如何根据温盐分布计算地转流的流速？➢地转流：水平尺度超过几十公里，时间尺度超过几天的海流运动，海面风应力和其他摩擦力很小，可以忽略不计，这时海水受到的压力梯度力与柯氏力平衡，形成的海流就是地转流➢Margule方程：111111() n n n n nn n nn n n nf v v fi v vg gρρρρρρρ------⎛⎫⎛⎫-=≈- ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭已知两层流体的密度、上层流体的速度和交接面的倾角(i)，就可以计算下层流体的速度。
➢计算：温盐分布——密度——比容——动力高度（位势）——相对速度——绝对速度18、简述Sverdrup, Stommel和Munk的风生环流理论➢Sverdrup：设海面有定常的风应力作用，产生定常的恒速运动。
通常情况下，风应力分布不均匀，存在压力梯度力。
于是，大洋中的流动是压力梯度力、柯氏力和垂直湍流摩擦力三力平衡的产物。
水平边界条件：在海表面，摩擦力等于风应力；在-D深处，摩擦力为0。
1、Sverdrup假设：1）海洋内部流为地转流；2）海洋内部的静止层具有统一深度；3）Ekman输送是正确的。
第一和第三个假设我们前面证明过，但是对于热带海洋的静止层深度，我们还知之甚少。
2、Sverdrup解满足东边界的边界条件，但是流线在西边界不封闭。
与Ekman漂流理论的解比较，Sverdrup解不能给出不同深度层的流速，但考虑了大洋东边界。
3、Sverdrup解只能应用于邻近大洋东岸的中部海区。
➢Stommel：为了考虑西边界区域，需要提出比较复杂的模式。
Stommel考虑海底摩擦效应，建立了封闭大洋中的漂流模式。
（忽略非线性平流项和水平摩擦项）边界条件：假设风应力是纬向的，具有余弦函数形式；底摩擦与速度成比例。
➢Munk：考虑了水平湍流摩擦和垂直湍流摩擦，仍忽略非线性惯性项，提出了所谓粘性理论。