1、第四章第四章 海洋和陆地水海洋和陆地水一、 水圈的构成水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈层。由海洋、河流、湖泊、冰川、土壤水分、生物水和大气水分构成。地球上的水来自何处？自生说：地壳冷凝、岩浆和火山活动；外生说：陨石和彗星2水圈的结构 1.水圈的水平结构 连续性和不均匀性 2.水圈的垂直结构 近地面集中分布特征 垂直分层特征 相态分异特征102001 0002 0003 0004 0005 0006 000海洋深度/km80.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.00百分比百分比/%3降水蒸发径流不均匀性不均匀性4赤道多雨带赤道多雨带1530S少雨带少
2、雨带高纬、极地少雨带高纬、极地少雨带中纬度多雨带中纬度多雨带1530 N少雨带少雨带降水地理分带降水地理分带5地表水6地 下 水7大气水8二、地球上水的分布 全球水数量估计（km3） 海洋水 1370000000 97.3 % 河水 1250 0.00001% 土壤水 67000 0.005% 地下水 8350000 0.61% 盐湖内陆海 104000 0.008% 冰与雪 29200000 2.41% 大气水 13000 0.001%910水循环示意图海洋蒸发降水云水汽输送云植被截流、填洼土壤水分储蓄地下水储蓄下渗下渗降水地表径流壤中流 河 川 储 蓄地下径流不透水面地表径流 陆 面 蒸
3、发水面蒸发植被蒸腾土壤蒸发地下水蒸发11三、水循环定义定义：地球上各种形态的水体，在太阳辐射和地心引力的作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结、降水、下渗、径流等环节，不断发生的循环往复的运动过程称为水循环。基本环节基本环节：水分蒸发、水汽输送、凝结降水、水分下渗、径流5个环节。12水循环的类型 分类分类：根据其路径和规模的不同，可分为大循环小循环范围水汽交换（垂直、水平)范围分类外流区小循环海洋小循环陆地小循环内流区小循环13水循环的机理 第一 、服从质量守衡定律，并伴随能量的转化； 第二、太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力；水在常温常压下的三相变化是前提条件，外部环境，如海陆分布决定水循环的
4、路径和规模。 第三、广泛联系了大气圈、岩石圈、水圈和生物圈。 第四、物质的运输。 第五、全球水循环是闭合系统、局地水循环是开放系统。14四、水循环的表征 4.1 水体更新周期 水循环强度 多年冻土带的地下冰和极地冰盖1万年 海水2500年 深层地下水1400年 湖泊数年至数十年 沼泽1-5年 土壤水280天-1年 河川水-10-20天154.2 水量平衡 4.2.1概念概念： 任何一区域（或水体）在一定的时间内，水的收入和支出的差总等于地区储水量的变化。从长期的观点看，收入等于支出。 本质上讲是质量守衡定律在水循环过程中的体现。 4.2.2水量平衡方程式水量平衡方程式-水分循环的数学表水分循环
5、的数学表达式达式 164.2.2水量平衡方程式1)通用水量平衡方程通用水量平衡方程 一个地区,任意时段内（P+R地表+R地下)-(E+R/地表+R/地下+Q)=S;多年平均状态下,S 0;短期不可忽略.2)海洋水量平衡方程海洋水量平衡方程 P海+R-E海= S;多年平均状态下,S 0， P海+R-E海= 0173)陆地水量平衡方程 A）外流区水量平衡方程）外流区水量平衡方程 P外-E外-R地表-R地下=S外; S 0,并以R=R地表+R地下,则有P外-R-E外= 0。 B）内流区水量平衡方程）内流区水量平衡方程 P内-E内= 0 C）陆地水量平衡方程）陆地水量平衡方程 ( P外+ P内) -(
6、E外+ E内)=R，即P陆-E陆=R 184）全球水量平衡方程 ( P海+ P陆) -(E海+ E陆)=0，即P全球=E全球思考题思考题 水分循环的地理意义水分循环的地理意义19第二节第二节 海洋起源与海水理化性质海洋起源与海水理化性质20一、海洋的起源假说假说 (1)原生 (2)大陆漂移和海底扩张 (3)对于海水，倾向于来自地壳和上地幔2168W20E22二、四大洋的分界二、四大洋的分界三、海及其分类 1.定义定义：大洋的边缘因为接近或伸入陆地而或多或少与大洋主体相分离的部分称为海。 2.2.海的分类海的分类： （1 1）内海：四周几乎完全被陆地包围，只有一个）内海：四周几乎完全被陆地包围，
7、只有一个或多个或多个海峡与洋或邻海相通。它位于一个大陆内部海峡与洋或邻海相通。它位于一个大陆内部或两个大陆之间。如地中海、渤海。或两个大陆之间。如地中海、渤海。 （2 2）边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大）边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或邻洋或邻海相分隔，但直接受外海洋流和潮汐的影响海相分隔，但直接受外海洋流和潮汐的影响。如白令海、黄海、东海。如白令海、黄海、东海。 （3 3）外海：虽位于大陆边缘，）外海：虽位于大陆边缘，但与洋有广阔联系但与洋有广阔联系的海。如阿拉伯海等。的海。如阿拉伯海等。 （4 4）岛间海：大洋中由一系列岛屿所环绕形成的）岛间海：大洋中由一系列岛屿所环绕形
8、成的水域，水域， 称为岛间海。如爪哇海称为岛间海。如爪哇海。直布罗陀海峡直布罗陀海峡博斯普鲁斯海峡23 4.1海水的化学成分 海水是一种成分复杂的混合溶液。海水总体积中，96.5 是水， 3.5是溶解于水中的各种化学元素和其他物质。 主要化学成分：氢和氧；主要溶解气体：氧和二氧化碳 常量元素：每升海水中含100mg以上的元素 氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟等12种，占化学元素总量约 99.9 ，相互之间的比例基本比例基本恒定恒定； 微量元素：海水中含量不足100mg的元素，约40余种四、海水的性质四、海水的性质244.2海水的盐度 （1）定义：单位质量海水中所含溶解物质的质量，
9、叫做海水盐度。 （2）不同的盐度公式 克努森盐度公式：盐度=0.03+1.805*氯度(单位质量海水中所含氯的克数) 经验公式：盐度=34.6+0.0175（E-P） 25（3）盐度的分布 海水盐度的一般分布规律是： 由南北半球副热带海区分别向两侧的高纬度和低纬度递减。 因素：气候因素、陆地径流、洋流等因素26（3）盐度的分布（续） 影响因素增盐过程增盐过程减盐过程减盐过程蒸发降水结冰融冰含盐沉积物的溶解大陆淡水河流的注入暖流寒流274.3 海水温度 4.3.1海水温度的水平分布（1）大洋分布特点： 太平洋最高、北冰洋最低； 北半球高于南半球（2）总趋势： 从高纬向低纬递增； 大洋东西两侧水温
10、有明显差异； 寒暖流交汇处，水温梯度大； 夏季高于冬季。284.3 海水温度（续） 4.3.2 海水温度的垂直分布 特点：从海面向海底不均匀地递减。 分层：南北纬四十度之间的海域表层深层冷水平流层扰动层暖水对流层（600-1000m）294.4 海水的密度 定义：定义：单位体积中的海水质量就是海水的密度。 影响因素影响因素: :温度、盐度、压力 分布：分布： 大致是随纬度升高而增大。(水平） 密度向下递增（南北纬20度之间，50米之内，梯度小；50-100米，突变层；1500之下，梯度很小）（垂直）304.5 海水的颜色 定义：指从海面及海水中发出的光的颜色。 特性：取决于海水的光学性质和光线
11、的强弱，以及海水中悬浮粒子和浮游生物的颜色，也与天空状况和海底的底质有关。 太阳光中的红光、橙光和紫光红光、橙光和紫光在水深20米以内即被吸收；绿光、黄光和蓝光绿光、黄光和蓝光伸入得更深些，极少量蓝光能够伸进1000米以上； 射入海水的光线还受到悬浮微粒和水分子的散射； 海水中浮游生物也吸收和反射太阳光，生物丰富的海水和没有生物的海水颜色不同。沿岸海水多绿、黄和棕色，部分原因是由于生物丰富和河水带来泥沙所致。314.6 海水的透明度 海水的透明度 表示方法：以直径300mm的白色圆盘垂直投入海水中的可见深度表示。 影响因素：水中的悬浮物质；海水的颜色；浮游生物；海水的涡动；入海径流；天空的云量
12、 世界上最透明的海水是大西洋中部的马尾藻，66.5m；我国黄海仅为1-2m；南海为20-30m。3233343536第三节 海水的运动 1 潮汐与潮流 2 海洋中的波浪 3 洋面流和水团运动371 潮汐与潮流 潮汐现象与引潮力 潮汐：由太阳和月亮的引力引起的海面周期性升降现象。 涨潮：海面升高，海水涌入海岸，涨潮时海水面最高位称为高潮。 落潮：海面下降，海水从岸上后退，落潮时海水面最低处称为低潮。 潮差：高潮与低潮的高差。潮差以朔望月朔望月为周期变化，潮差最大时为大潮，潮差最小时为小潮。 引潮力：地球中心所受的引力是太阳对其的引力以及月亮对其引力的平均值，由于地球上任何地点所受的月球与太阳引力
13、与该平均值相比大小有别，方向也不同，由此造成的引力差是海面发生升降的根本原因，所以称为引潮力。381 潮汐与潮流 潮差的周期变化391 潮汐与潮流 潮汐的类型 半日潮：在一个太阴日（24小时50分）内，有两次高潮和两次低潮，而且两相邻高潮或低潮的潮高几乎相等，涨落潮时也几乎相等。潮汐高度从赤道向两极递减，故又称为赤道潮赤道潮或分点潮分点潮； 全日潮：半个月内，有连续7天以上在一个太阴日内，只有一次高潮和一次低潮，这样的潮汐称为全日潮。北部湾是世界上最典型的全日潮海区之一； 混合潮：在一个太阴日内，也有两次高潮和两次低潮，但潮差不等，涨潮时和落潮时也不等。401 潮汐与潮流411 潮汐与潮流 潮
14、流 定义：潮流是指海水在天体引潮力作用下所形成的周期性水平运动。随涨潮而产生的潮流叫涨潮流，随落潮而产生的潮流叫落潮流。 按变化周期分类：半日潮流、全日潮流和混合潮流。 按流向变化分类： 回转流：外海、开阔海区，受地转偏向力影响，在北半球作顺时针回转，流速约45kmh ； 往复流：海峡、河口等，受地形影响而成。其流速较大，可达 1822kmh。 4243442 海洋中的波浪 波浪及其类型 定义：海洋中的波浪是指海水质点以其原有平衡位置为中心，在垂直方向上作周期性圆周运动的现象。波浪包括波峰、波谷、波长、波高波峰、波谷、波长、波高四个要素。452 海洋中的波浪 分类 按波浪成因分为： “风浪”：
15、由风的作用而产生的波浪； “海啸”：因地震或风暴而产生的波浪； “潮波”：由引潮力引起的波浪； “气压波”：由气压突变而产生的波浪； “船行波”：因船行作用而产生的波浪。 按波长和水深的相对关系分为： “深水波”：是水深相对波长很大的波。这种波动主要集中在海面以下一个较薄的水层勺，又称为表面波或短波。 “浅水波”：是水深相对波长很小的波，又称为长波。 464748492 海洋中的波浪 浅水区 深水区L21L2150深度深度深度深度波浪前进方向波浪前进方向2 海洋中的波浪 波浪的折射 形成原因：波浪前进方向常常与海岸斜交，由于波浪受海底摩擦阻力影响大小不一，使波向发生转折，最终波峰线基本与海岸线
16、平行。岬角波能辐聚导致侵蚀，海湾波能辐散引起堆积51正交线 3 洋面流和水团运动 洋流的定义：洋流指海水速度相对稳定、沿着一定方向有规律的水平流动。洋流又称海流。洋流产生的主要原因是风力风力和密密度差异度差异。 洋流的主要动力：风力地球偏转力海陆分布海底起伏523 洋面流和水团运动 洋流的成因和分类 按照成因划分 摩擦流（其中最重要的是风海流） 重力气压梯度流 倾斜流 密度流 补充流 潮流 按照温度划分 暖流：如果洋流带来的海水温度比到达海区的水温高，就称为暖流。由低纬流向高纬的洋流属于暖流。暖流在洋流图中多用红箭头表示。 寒流：如果洋流带来的海水温度比到达海区的水温低，就叫寒流。由高纬流向低
17、纬的洋流属于寒流。寒流在洋流图中一般用蓝箭头表示。533 洋面流和水团运动 风海流：海水在风的摩擦力作用下形成的水平运动。又称漂流或吹流。风力作用于海面，同时产生波浪运动和使海水向前运动的洋流。厄克曼（Ekman）螺旋。风海流水体输送方向与风向成90夹角。在北半球偏风向的右侧，而在南半球则偏风向的左侧。543 洋面流和水团运动 风海流会造成岸边的升降流，图为南美沿岸的升降流553 洋面流和水团运动 密度流：是由于海水密度差异而引起的海流。海水密度分布不均匀而使海区形成了压力梯度，海水从高压区向低压区流动，所以又称梯度流。直布罗陀海底山脊直布罗陀海底山脊56北海波罗的海地中海大西洋红海573 洋
18、面流和水团运动 补偿流：由于某种原因使海水从一个海区流出，而使另一部分海水流入进行补充。补偿流可以是水平流动水平流动，也可以是垂直流垂直流（上升流上升流和下下降流降流）。583 洋面流和水团运动 洋流模式和主要洋流 行星风系的三大主要风带三种洋流模式： 在00-300N间为东北风（水流向西北）， 300-600N为西南风（水流向东南），两种水流输送在以300N为中心的区域内涌成一个水堆，并在北半球造成了地转流，地转流受到大洋两侧大陆的阻碍后，就成为以水堆为中心的顺时针亚热带环流； 300-600N为西南风（水流向东南），600-900间为东北风（水流向西北），在以600N为中心的区域内形成一个
19、低凹，由于大洋两侧大陆的存在，最终围绕该低凹形成一个反时针方向的亚极地环流； 赤道无风带两侧围绕赤道低压系统，最终形成两个赤道环流。59世界洋流分布 世界洋流结构特点 反气旋型大洋环流：以南北回归线高压带为中心；在北半球顺时针流动，南半球则逆时针流动； 气旋型大洋环流：以北半球中高纬海上低压为中心，在南半球中高纬则为西风漂流（由于受南极冰盖影响，具寒流性质）； 绕极环流：南极周围，受极地东风作用，洋流自东向西流；6061季风漂流：北印度洋受季风影响，季节变化明显，冬季逆时针流动，夏季顺时针流动。 世界主要洋流系统 反气旋型大洋环流：在信风（NE、SE）作用下，由东向西流（北赤道流、南赤道流），
20、遇到大陆后，分为两支：一支向赤道形成赤道逆流，另一支向高纬流到纬度 40 50形成西风漂流。 气旋型大洋环流：分布在 45 N 70N，当西风漂流遇到大陆后，又分为两支，向高纬一支（阿留申暖流）在极地东风作用下沿西海岸南流，最终汇入西风漂流。62 湾流是世界上最强大的一支暖流，占据了北大西洋 30N以上表面积的78；从佛罗里达海峡流出的水量为900亿m3h，相当于大陆总径流量的20余倍； 源源不断地把热量输向西北欧，使得 55N70N 之间大洋东岸的最冷月平均气温比大洋西岸高出1620之多； 在西岸拉布拉多半岛和加拿大群岛是苔原带，而同纬度的大洋东岸却是针叶林和针阔混交林带，在北极圈内出现了不
21、冻港（如俄罗斯的摩尔曼斯克）。6364 黑潮是仅次于湾流的世界第二大暖流，沿着北太平洋西部边缘向北流动。黑潮因水质清澈深厚而呈蓝黑色，它具有高温、高盐的特征，起源于菲律宾东南，是北赤道流的一个向北分支的延伸。 主流沿巴士海峡东侧北上，经台湾东岸进入东海向东北流，至奄美大岛以西折向东流离开东海返回太平洋，并沿日本南岸东流、逐渐扩散。 黑潮流量约3000万m3S，平均宽度150km，厚度约1000m；夏季水温2730，冬季20。 舟山渔场和日本东部渔场与黑潮密切相关。656667683 洋面流和水团运动 大洋水团及其分类 定义：大洋中具有特别温度和盐度值的、性质相同的大团水体。水团的分类即以垂直方
22、向上的密密度平衡面度平衡面和形成水团的源地源地为根据。 按深度分类： 表层水团，可深达100米 中心水团，深达主要变温层（洋流汇聚交接的地方，温度差造成水流混乱，对声音传播造成畸变）底部 中层水团，从中心水团以下至3000米 深层与底层水团，充满大洋盆69707172大洋深层水的运动大洋深层水的运动73 4 洋流的作用 洋流对高低纬度之间热能的输送和交换，对全球的热量平衡，有重大影响。 一般来说,暖流流经地区，气温增高，降水机会多；寒流流经地区，气温降低，降水的机会极少。 海洋中的浮游生物随着洋流漂流，暖流和寒流相遇，有机物质十分丰富。因为寒暖流交汇，把热带和寒带的浮游生物混合在一起，使海水中有机营养物质大量增加，吸引着大批鱼群向这里集中寻饵，形成大渔场。 对航运的影响：顺流，既快又省，逆流相反； 陆地上排放到海洋中的污染物质，可以被洋流扩散到别的海域，虽使污染范围扩大，但也能加快污染物净化的速度。 74
