海洋扩散模型python代码 海洋扩张理论
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2024-01-31 08:28:44
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海洋学预习
01 绪论
海洋学的研究内容：
既有海水的运动规律，海洋中的物理、化学、生物、地质的过程及其相互作用的基础理论。
02 地球海洋概观
科氏力的特点：
只有运动的物体才会受到科氏力的影响，科氏力不影响物体运动的速度，只影响物体运动的方向，北半球科氏力为运动方向的右侧，南半球为左侧。
地球的圈层结构：
- 内圈：地壳、地幔、地核
- 外圈：水圈、大气圈、生物圈
海洋固有的形态特性：
- 广漠而有垠：占地球表面积70%，陆地隔围
- 连通又阻隔：世界海洋相互连通，北冰洋与其他大洋几乎隔绝
- 深又浅：平均海深4000米，海洋的铅直尺度与水平尺度的数量级相差很大。
海与洋的划分特征：
- 洋：原理陆地、受陆地影响小、有独立的环流和潮波系统、底质为软泥红粘土
- 海：靠近陆地、受陆地影响大、面积小、水浅、无独立的潮波系统、底质为陆屑
海洋构造学说的三个阶段：
- 大陆漂移学说
- 海底扩张学说
- 板块构造学说
现代海岸包含几个部分：
潮上带、潮间带、潮下带
海底地形包含哪些部分：
- 大陆边缘：大陆架、大陆坡、大陆基
- 大洋洋底：洋中脊、洋盆
03海水的物理性质
海水的组成：96水、3.5无机盐
海水的恒定性原理：
不同海水的无机盐的绝对含量不同，无机盐各成分组成比值基本相同
盐度：
- 海水盐度的原始定义：1kg海水中包含的溶质的总质量
- 化学标定盐度：1kg海水阴离子化成cl，有机物全氧化，剩下固体的质量
- 电导盐度：先测氯度，然后测电导率，之后换算盐度
- 实用盐标PSS78：盐度的测定与氯含量脱钩
海水的热力性质：
海水比热容是海水的盐度、温度、压力的函数
海水的状态方程：
描述海水密度和温盐压之间的数学表达式
海冰：淡水冰晶、卤水、含盐的气泡组成的混合物
海冰的形成：
- 低盐海水：从表层一层一层的结
- 高盐海水：整体一起结冰
海冰的盐度：
结冰时大部分盐析在冰晶之外，部分来不及流走的形成盐泡，海冰的盐度小于海水的盐度，与结冰的速度，海水的盐度、冰龄有关
海冰的密度：
因为空气的原因，密度小于海水的密度
海冰的比热容：
比纯水冰大，随盐度的增加而增加，融化潜热也大
海冰的热传导：
比纯水冰小，气泡的原因
海冰的分类：
- 运动形态来分：流冰和固定冰
- 发展阶段来分：新冰、尼罗冰、初期冰、一年冰、多年冰
海冰与气候：
海冰反射太阳光，使地区更加寒冷，海冰的热传导系数很小，阻碍了大气与海水的热传交换，海冰开始融化的时候将是一个正反馈的过程
大洋的影响主要因素
- 影响大洋温度的关键因素：太阳的辐射
- 影响大洋盐度的关键因素：蒸发和降水
- 影响大洋密度的关键因素：温度和盐度
04 海洋中的热收支和水平衡：
海平面热收支：
- ：太阳辐射，影响因素：大气透明度、天空中云量云状、太阳的高度
- ：海平面有效会辐射，影响因素：海平面水温、空气中湿度、云量云状
- ：蒸发耗热，影响因素：水气温差、大气中水汽的垂直分布、风速
- ：感热交换，影响因素：海面风速和海气温差
海洋热收支余项：
海洋中的水平衡：
- 收入：降水，陆地径流，融冰
- 输出：蒸发、结冰
- 太平洋：三种形式盈余
- 大西洋：三种形式损失
- 北冰洋：蒸发少，径流多，盈余
05 世界大洋及中国海的温盐密分布及变化
世界大洋温度分布：
- 水平：
- 表层：等温线成带条状，东西海岸等温线弯曲方向相反，温暖流交汇的地方等温线密集
- 深层：径向温度梯度减小，南北温差减小、水温趋向均匀
- 垂直：
- 低纬：上层混合层温度均匀，深层：水温缓慢降低，中间：主温跃层：水温随温度发生显著变化，不随季节改变
- 中纬：上为均匀混合层，下为季节性温跃层
- 高纬：不存在永久性温跃层，有时会出现逆温现象，夏季冷中间层
世界大洋温度变化：
- 日变化：很小，变幅不超过0.3C°
- 年变化：赤道和极地海域年变幅小于1C°，最大值出现在副热带海域8-9C°，寒暖流交汇处可达14-15C°，北半球变幅大，近海大于海洋
世界大洋盐度分布：
- 水平：
- 表层：本一致，南北方向双峰一谷马鞍状，寒暖流交汇处和径流冲淡海区等盐线密集，盐度的最高值与最低值大洋边缘的海盆中，冬季盐度分布特征与夏季相似
- 深：接近均匀分布
- 垂直：
- 中低纬海区：存在明显的盐度跃层
- 极地：冬季无明显的盐度跃层，夏季出现盐跃层
海水盐度层状分布：
大洋表层以下的海水都是从不同海区表层辐聚下沉而来的
各大洋盐度分布平均值：
大西洋>印度洋>太平洋>北冰洋
世界大洋密度分布：
- 水平：
- 表层V字分布；
- 深层：接近均匀
- 垂直：同样出现密跃层，温度对密度影响比盐度大，与主温跃层对应
07 海洋环流
海流定义：
海水大规模且相对稳定的运动
海流分类：
- 成因：密度流、海风流、补偿流
- 受力：地转流、惯性流
- 地点：陆架流、赤道流、东西边界流
- 运动方向：上升流、下降流
- 温度：寒流、暖流
影响海流运动的力：
引潮力、风应力、重力、压强梯度力、科氏力、摩擦力
流体静力学方程：
海洋压力场：
- 正压场：等压线平行
- 斜压场：等压线倾斜
地转流：
压强梯度力水平分量与科氏力平衡时的稳定流动
风海流：
- 摩擦力与科氏力平衡时的稳定流动
- 风海流体积运输的特征：垂直风向输送
副热带海区东西边界的的特征对比：
- 西边界：流速大、流辐窄、影响深度深、高温、高水色、高透明度、高盐
- 东边界：流速小、流辐窄、影响深度浅、低温，低水色、低透明度
大洋水团：
- 表层水：局地
- 次表层水：副热带辐聚带
- 中层水：西北辐聚带、南极辐聚带、地中海、红海
- 深层水：大西洋格陵兰岛南端表层下
- 底层水：南极大陆边缘海
08波动
海浪要素：
波峰(谷)、周期、波长、波高、波陡(越大海浪越容易破碎)、波峰线、波向线
海浪有效波高：
将得到的波高从大到小排列，前的大波的平均波高
小振幅重力波：
假定振幅相对于波长无限小，波陡为零，忽略科氏力和粘性力，重力为其唯一外力的简单波动