1、 第二章第二章 海洋水文要素海洋水文要素 海水化学海水化学 海水的组成海水的组成 海水的盐度、温度和密度海水的盐度、温度和密度 海水运动海水运动 波浪波浪 潮汐潮汐 海流海流Earth-The Water Planet地球？水球？地球？水球？All Earth 71%water 29%land Northern Hemisphere 61%water 39%land Southern Hemisphere 81%water 19%landVolume of Water vs.Land Volume of continents above sea level=1/18 of ocean Aver
2、age Elevation on continents=840 m Average depth of ocean=3800 m 海水的化学组成海水的化学组成 主要成分：主要成分：浓度大于浓度大于1mg/kg，包括，包括Na,K,Ca,Mg,Sr,Cl,SO4,Br,HCO3,F等等 溶于海水中的气体：溶于海水中的气体：O2（36%），），N2（48%），），CO2（15%），惰性气体（），惰性气体（1%）等）等 营养元素（营养盐、生源要素）：营养元素（营养盐、生源要素）：N、P、Si等等 海水中的有机质：海水中的有机质：氨基酸，腐殖质，叶绿素等氨基酸，腐殖质，叶绿素等 海水的海水的pH：7.8
3、，生物生产力高的地区，生物生产力高的地区pH高，深海高，深海pH低低Composition of Sea Water 3.5%(by weight)dissolved mineral substances:Cl(55%)Na(30.6%)SO4(7.7%)Sulfate Mg(3.7%)Ca(1.2%)K(1.1%)Minor constituents(0.7%)Sr,Br,&C=Layer of salt 200 ft thick over entire ocean floor Minor elements important to living things海水的组成海水与河水组成比较So
4、urces of Dissolved Mineral Solids Chemical weathering of rocks on the continents 地表岩石风化 Streams deliver dissolved solids to the oceans 2.5 billion tons per year Now think of that happening over 4 billion years!Volcanic outgassing 火山气体 Water came from volcanic outgassing Amounts of bromine,sulfur,bor
5、on etc.similar to that found in volcanic gases Destination of Dissolved Mineral Solids Salinity of seawater does not change,so material must be removed as fast as it is delivered 滞留时间：海水中某离子总量/输入(出)速度 Where does it all go?Hard parts of plants and animals,e.g.sea shells Chemical sedimentary rocks滞留时间
6、Residence time溶解氧的分布溶解氧的分布海水中氧气和二氧化碳的分布海水中氧气和二氧化碳的分布海水中的CO2温度和盐度温度和盐度 Knudsen et al.(1902)：1kg海水中的碳酸盐全海水中的碳酸盐全部转化成氧化物，溴和碘以氯当量换算置换，有机部转化成氧化物，溴和碘以氯当量换算置换，有机物全部氧化后所剩固体物质的总克数。单位：物全部氧化后所剩固体物质的总克数。单位：g/kg，PSUsPSUs（practical salinity unitspractical salinity units）。）。Knudsen 盐度公式：盐度公式：S S=0.030+1.8050Cl；氯度：
7、氯度：Cl AgNO3滴定方法测定海水的氯度；国际标准海滴定方法测定海水的氯度；国际标准海水的氯度为水的氯度为19.374；盐度为；盐度为35。盐度的新定义CTD仪器测定海水的盐度、温度、压力仪器测定海水的盐度、温度、压力世界大洋水体中的温度分布世界大洋水体中的温度分布Representative Ocean Temperature in the Water Column-3000-2500-2000-1500-1000-50000510152025temperature(oC)depth(m)tropicaltemperatepolar密密度度纯水中的密度和温度关系纯水中的密度和温度关系海水
8、的密度与温度、盐度关系海水的密度与温度、盐度关系温度、盐度和密度的变化温度、盐度和密度的变化 表层大致沿纬度呈带状分布，即东西向变化表层大致沿纬度呈带状分布，即东西向变化较小；而在经向上即南北向上变化较显著；较小；而在经向上即南北向上变化较显著；垂向上，基本呈层状变化，且随深度增加其垂向上，基本呈层状变化，且随深度增加其水平的差异逐渐缩小，到深层其温、盐、密水平的差异逐渐缩小，到深层其温、盐、密度的分布基本均匀；度的分布基本均匀；垂向上的变化要显著大于水平方向上垂向上的变化要显著大于水平方向上不同纬度地区海水性质比较不同纬度地区海水性质比较January Sea Surface Tempera
9、ture(oC)-10 0 12 24 34July Sea Surface Temperature(oC)-10 0 12 24 34SST西西太太平平洋洋暖暖池池海水T、S变化与水团性质 海水的密度随着盐度和悬浮物含量的增加而增大，海水的密度随着盐度和悬浮物含量的增加而增大，而随温度的增大而减小；由于密度不同，大洋中而随温度的增大而减小；由于密度不同，大洋中存在不同的水团，这些水团根据密度差异而发生存在不同的水团，这些水团根据密度差异而发生运动。运动。在大洋的大部分地区，开阔海洋具有三层的温盐在大洋的大部分地区，开阔海洋具有三层的温盐结构。因为太阳辐射而使得表层水温最高，水体结构。因为太阳
10、辐射而使得表层水温最高，水体混合可以传递热量到达混合可以传递热量到达450m水深以上；表层之下水深以上；表层之下是温度急剧变化的温跃层（是温度急剧变化的温跃层（thermocline）,温跃温跃层之下的深层水温度下降很小。层之下的深层水温度下降很小。Salinity in the Worlds Oceans大洋中盐度的垂向分布规律大洋中盐度的垂向分布规律 盐跃层盐跃层 Salinity changes with depth correspond to the general three-layered temperature structure.In the low and middle la
11、titudes,a surface zone of higher salinity is underlain by a layer of rapidly decreasing salinity,called the halocline.Below the halocline,salinity changes are small.盐度的控制规律盐度的控制规律 Salinity-ratio of dissolved salts to pure water Controls(over increased or decreased salinity)Rainfall Stream input(Runo
12、ff)Icebergs melting,and sea ice melting Evaporation&formation of sea iceSalinity and Temperature海水中的T、P、S垂向变化密（度）跃层密（度）跃层海水的资源利用海水的资源利用 Commercial Products:Common salt(sodium chloride)Magnesium,Bromine Freshwater(by desalination)El Paso Times,4/23/01大洋中温度的变化对密大洋中温度的变化对密度变化的影响要比盐度度变化的影响要比盐度大。密度随深度的变化大。密度随深度的变化主要取决于温度。海水主要取决于温度。海水密度随海水深度的增加密度随海水深度的增加而不均匀地增大；而不均匀地增大；在赤道至副热带的低中在赤道至副热带的低中纬海域，与主温跃层对纬海域，与主温跃层对应存在密度突变的密度应存在密度突变的密度跃层；热带海域密度跃跃层；热带海域密度跃层的强度大，向两极密层的强度大，向两极密度梯度变化很小，密度度梯度变化很小，密度跃层不明显。跃层不明显。密度的垂向分带密度的垂向分带
