1、Introduction to Oceanography李海艳中科院研究生院地学院Email:(海洋科学概论课件）第三章海水物理性质纲要Physical Properties of Seawater2022-11-222海水物理性质纲要：海水物理性质纲要：n第一节第一节 海水的组成海水的组成n第二节第二节 海水的物理性质海水的物理性质n第三节第三节 海水的温度、盐度、密度概念海水的温度、盐度、密度概念n第四节第四节 海冰海冰 Physical Properties of Seawater2022-11-223第一节第一节 海水组成海水组成(Constituents of Seawater)n海
2、水：海水：n混合溶液混合溶液=淡水淡水+无机盐无机盐+有机物有机物+悬浮质悬浮质+。Physical Properties of Seawater2022-11-224第一节第一节 海水组成海水组成(Constituents of Seawater)-续续 n1111种主要无机盐离子，占种主要无机盐离子，占99.99%99.99%；Physical Properties of Seawater2022-11-225n 一、淡水一、淡水(Fresh water)(Fresh water)第二节第二节 海水的物理性质（淡水和海水）海水的物理性质（淡水和海水）分子结构分子结构-极性极性:介电常数高（
3、介电常数高（40）；）；分子缔合力强：分子缔合力强：融解能力强；融解能力强；Physical Properties of Seawater2022-11-226n 一、海水一、海水(Sea water)(Sea water)第二节第二节 海水的物理性质（淡水和海水）海水的物理性质（淡水和海水）-续续溶解力强-离子多-saltyPhysical Properties of Seawater2022-11-227n与分子缔合力强有关的一些性质：与分子缔合力强有关的一些性质：n热容量热容量（Heat capacityHeat capacity）-except ammonia-except ammon
4、ia -全球气候变化全球气候变化 n蒸发热蒸发热 （Heat of vaporizationHeat of vaporization）-全球气候变化全球气候变化n粘滞性粘滞性(viscosity)(viscosity)耗散耗散 第二节第二节 海水的物理性质海水的物理性质-续续-水域温度水域温度比较稳定比较稳定1CM3 3100CM3Physical Properties of Seawater2022-11-228n与分子缔合力强有关的一些性质：与分子缔合力强有关的一些性质：n表面张力表面张力（surface tensionsurface tension）-cm-cm级的毛细重力波级的毛细重力
5、波n依靠表面张力生活在海洋表面依靠表面张力生活在海洋表面 第二节第二节 海水的物理性质海水的物理性质-续续海蜘蛛Physical Properties of Seawater2022-11-229n密度变化异常：密度变化异常：n淡水不遵从淡水不遵从“热胀冷缩热胀冷缩”。最大密度时温度是。最大密度时温度是4 4C C；nAs water is heated,molecular activity increases and thermal expansion occurs,reducing the density.In fresh water with temperature increasing
6、 from the freezing point,the added heat energy forms molecular chains whose alignment causes the water to shrink,increasing density.The breakdown of these chains as temperature increases even more explains why fresh water has a density maximum at about 4 C rather than at its freezing point.In seawat
7、er,these molecular effects are combined with the influence of salt,which inhibits the formation of the chains.For the normal range of salinity in the ocean,the maximum density occurs at the freezing point,which is depressed to below 0C.第二节第二节 海水的物理性质（淡水和海水）海水的物理性质（淡水和海水）-续续Physical Properties of Sea
8、water2022-11-2210n沸点沸点(boiling point)和融点和融点(melting point)、比热、比热(specific heat)、蒸发潜热、蒸发潜热(latent heat of vaporization)等热性质等热性质比氧的同族化合物高。比氧的同族化合物高。第二节第二节 海水的物理性质（淡水和海水）海水的物理性质（淡水和海水）-续续Physical Properties of Seawater2022-11-2211n二、海水的热（力学）性质二、海水的热（力学）性质n一般指海水的热容、比热容、一般指海水的热容、比热容、绝热温度梯度绝热温度梯度、位温位温、热膨胀
9、及压缩性、热导率以及热膨胀及压缩性、热导率以及比蒸发潜热比蒸发潜热等。等。n通过通过实验实验可以测得它们的量值，根据可以测得它们的量值，根据热力学关系热力学关系或者或者统计学方法统计学方法可对它们进行计算。可对它们进行计算。第二节第二节 海水的物理性质海水的物理性质-续续Physical Properties of Seawater2022-11-2212n二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质n1)1)热容热容(Heat capacity)(Heat capacity)、比热容、比热容(specific heat capacity)(specific heat capacity)n热容热容
10、(heat Capacity)(heat Capacity)：海水温度升高：海水温度升高1K1K所吸收的热量。所吸收的热量。（单位：单位：J/KJ/K）n比热容比热容(specific heat capacity)(specific heat capacity)：单位质量海水的热容单位质量海水的热容。单位：单位：J/(K kg)J/(K kg)n定压比热定压比热Cp:Cp:在一定压力下测定的比热容。在一定压力下测定的比热容。n定容比热定容比热Cv:Cv:在一定体积下测定的比热容。在一定体积下测定的比热容。n二者皆是温二者皆是温(T)(T)、盐、盐(S)(S)、压、压(P)(P)的函数。的函数。
11、CpCp在海洋学中较常用，比在海洋学中较常用，比CvCv值值略大。略大。nCpCp值随盐度的升高而降低；值随盐度的升高而降低；n低温、低盐时随温度升高而减小，高温、高盐时随温度升高而增大。低温、低盐时随温度升高而减小，高温、高盐时随温度升高而增大。第二节第二节 海水的物理性质海水的物理性质-续续Physical Properties of Seawater2022-11-2213 2)2)体积热膨胀体积热膨胀 n体积热膨胀系数体积热膨胀系数/热膨胀率热膨胀率(cubic thermal expansion(cubic thermal expansion coefficient/thermal
12、expansibility)coefficient/thermal expansibility)n在在恒压恒压定盐定盐条件下，温度升高条件下，温度升高1K1K单位体积海水的增量。单位体积海水的增量。n是是T T、S S、P P的函数。的函数。n海水的体积热膨胀系数比纯水的大，且随温度、盐度和压海水的体积热膨胀系数比纯水的大，且随温度、盐度和压力的增大而增大；在大气压力下，低温、低盐海水的体积力的增大而增大；在大气压力下，低温、低盐海水的体积热膨胀系数为负值，说明当热膨胀系数为负值，说明当温度升高时海水收缩温度升高时海水收缩。由。由正正转转负负对应的密度最大对应的密度最大。二、海水的热力学性质二
13、、海水的热力学性质续续Physical Properties of Seawater2022-11-22143)3)压缩性压缩性(Compressibility)(Compressibility)、绝热变化，位温、绝热变化，位温(Potential Temperature)(Potential Temperature)n压缩系数：压缩系数：单位体积海水，压力增加单位体积海水，压力增加1Pa1Pa体积的负增量。体积的负增量。若海水微团在盐度不变的情况下被压缩时，因和周围海水有热若海水微团在盐度不变的情况下被压缩时，因和周围海水有热量交换而得以维持其水温不变，则称为量交换而得以维持其水温不变，则称
14、为等温压缩等温压缩。若海水微团。若海水微团在被压缩过程中，与外界没有热量交换，则称为在被压缩过程中，与外界没有热量交换，则称为绝热压缩绝热压缩。n海水的压缩系数随温度、盐度和压力的增大而减小。海水的压缩系数随温度、盐度和压力的增大而减小。n一般小于一般小于4.6X104.6X10-10-10papa-1-1，n低温、低盐、低压时才大于低温、低盐、低压时才大于4.7X104.7X10-10-10papa-1-1二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质续续Physical Properties of Seawater2022-11-2215 3)3)压缩性压缩性(Compressibility)(
15、Compressibility)、绝热变化，位温、绝热变化，位温(Potential Temperature)(Potential Temperature)n绝热变化：绝热变化：绝热提升时，压力减小，体积膨胀，对外做功，消耗内能导致温绝热提升时，压力减小，体积膨胀，对外做功，消耗内能导致温度？；绝热下沉时，压力增加，体积减小，外力对海水微团做功，度？；绝热下沉时，压力增加，体积减小，外力对海水微团做功，增加内能使温度？。增加内能使温度？。n绝热温度梯度绝热温度梯度/绝热递减率绝热递减率（Adiabatic temperature gradient/Adiabatic temperature g
16、radient/Adiabatic lapse rateAdiabatic lapse rate）海水温度在绝热变化过程中随压力的变化。海水温度在绝热变化过程中随压力的变化。二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质续续Physical Properties of Seawater2022-11-2216 3)3)压缩性压缩性(Compressibility)(Compressibility)、绝热变化，位温、绝热变化，位温(Potential Temperature)(Potential Temperature)n位温位温(potential temperature)(potential te
17、mperature)：n海水微团从海洋某一深度（压力为海水微团从海洋某一深度（压力为P P）绝热上升到海面（压）绝热上升到海面（压力为大气压力为大气压PaPa）时所具有的温度。）时所具有的温度。n海水微团此时相应的密度称为海水微团此时相应的密度称为位密位密。n比现场温度？比现场温度？n若海水微团未上升之前的现场温度为若海水微团未上升之前的现场温度为 ，绝热升达海面后温，绝热升达海面后温度降低了度降低了 ，则该深度海水的位温为：则该深度海水的位温为：二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质续续Physical Properties of Seawater2022-11-2217n4)4)蒸发潜热
18、蒸发潜热(latent heat of vaporization)(latent heat of vaporization)和饱和蒸汽压和饱和蒸汽压 n比蒸发潜热：比蒸发潜热：使单位质量海水化为同温度的蒸汽所需的热量，称为海水的比蒸使单位质量海水化为同温度的蒸汽所需的热量，称为海水的比蒸发潜热，以发潜热，以L L表示，单位是焦耳每千克或每克表示，单位是焦耳每千克或每克,记为记为J/kgJ/kg或或J/gJ/g。n水的特殊性之一，水的特殊性之一，比蒸发潜热比所有的物质都高比蒸发潜热比所有的物质都高；海水亦然。；海水亦然。二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质续续Diretrich(1980)P
19、hysical Properties of Seawater2022-11-2218比蒸发潜热：比蒸发潜热：n生成条件之一生成条件之一是必须在广阔的是必须在广阔的高温高温洋面上；洋面上；n维持和不断增强的机制之一维持和不断增强的机制之一是是“暖心暖心”的的形成形成与与维持维持；n“暖心暖心”的重要来源之一的重要来源之一是上升气流所致是上升气流所致水汽凝结放热水汽凝结放热；n登陆后很快减弱登陆后很快减弱2007年11月15日晚，强热带风暴-孟加拉国的南部和西南部地区 Physical Properties of Seawater2022-11-2219n4)4)蒸发潜热蒸发潜热(latent h
20、eat of vaporization)(latent heat of vaporization)和饱和蒸汽压和饱和蒸汽压 n饱和蒸汽压：饱和蒸汽压：是指水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到动是指水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到动态平衡时，水面上水汽所具有的压力。态平衡时，水面上水汽所具有的压力。n盐度高，饱和蒸汽压小，不利于蒸发盐度高，饱和蒸汽压小，不利于蒸发 n制约海水温度变化缓慢的另一个因素制约海水温度变化缓慢的另一个因素 二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质续续Physical Properties of Seawater2022-11-2220n5)5)热传导热传导(
21、transmission of heat)(transmission of heat)n相邻海水温度不同时，热量由高温处向低温处转移，这就相邻海水温度不同时，热量由高温处向低温处转移，这就是是热传导热传导。n单位时间内通过某一截面的热量称为单位时间内通过某一截面的热量称为热流率。热流率。通过单位面通过单位面积的热流率称为积的热流率称为热流率密度。瓦热流率密度。瓦/米米2 2（W mW m-2-2）水的热导系量是液体中除水银外最大的。水的热导系量是液体中除水银外最大的。“水不易传热水不易传热”二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质续续Tqn Physical Properties of Sea
22、water2022-11-2221n5)5)热传导热传导(transmission of heat)(transmission of heat)n由分子的随机运动引起的热传导，称为由分子的随机运动引起的热传导，称为分子热传导分子热传导。主要与海水的性质有关。主要与海水的性质有关。n由海水块体的随机运动所引起，则称为由海水块体的随机运动所引起，则称为涡动热传导涡动热传导或或湍流热传导湍流热传导。主要和海水的运动状况有关。主要和海水的运动状况有关。n类似于热量的传导，盐量也能扩散传输，但其分子类似于热量的传导，盐量也能扩散传输，但其分子扩散系数（量级为扩散系数（量级为1010-5-5cm/scm/
23、s）仅为分子热系量）仅为分子热系量(量级量级为为1010-3-3cm/scm/s）)的的0.010.01左右。这种差异会导致左右。这种差异会导致双扩散双扩散对流对流。二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质 续续Physical Properties of Seawater2022-11-2222双扩散双扩散是指海洋中是指海洋中热扩散系数比盐度扩散系数大热扩散系数比盐度扩散系数大12个数量级个数量级而产生的而产生的热盐扩散差异热盐扩散差异所导致的海所导致的海洋洋内部混合内部混合现象。现象。二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质 续续当暖而咸的海水位于冷而淡的海水之上时，会发生当暖而咸的海水位
24、于冷而淡的海水之上时，会发生“盐指盐指”；当冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上，会发生当冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上，会发生双扩散对流双扩散对流 Physical Properties of Seawater2022-11-2223二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质 续续Physical Properties of Seawater2022-11-2224二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质 续续Step structure of density profile and multi-layered convecion due to diffusive convection.The
25、color shows density anomaly and lines show streamlines(Noguchi and Niino,2000)由于分子热传导系数由于分子热传导系数kT远大于远大于分子盐扩散系数分子盐扩散系数ks(KTKs100)，界面之上的，界面之上的低盐水因受热较快而增温上升，低盐水因受热较快而增温上升，而界面之下的高盐水因失热较而界面之下的高盐水因失热较快而冷却下沉，对流运动会在快而冷却下沉，对流运动会在水层中产生混合，使温度和盐水层中产生混合，使温度和盐度的铅直分布呈现非常复杂的度的铅直分布呈现非常复杂的多层阶梯状结构多层阶梯状结构海气环流模型研究指出，双扩
26、散参数微小的变化就会使向南极的热通量改变1020 Physical Properties of Seawater2022-11-2225n6)6)沸点升高、冰点降低沸点升高、冰点降低 n海水的海水的沸点沸点(boiling point)(boiling point)和和冰点冰点(freezing point)(freezing point)与盐度与盐度有关，即随着有关，即随着盐度的增大盐度的增大，沸点升高而冰点下降沸点升高而冰点下降。冰。冰点温度点温度(freezing point)(freezing point)随盐度的增加而降低。随盐度的增加而降低。n海水温度一直下降到冻结时，海水仍未达到
27、最大密度。海水温度一直下降到冻结时，海水仍未达到最大密度。换言之，在降温过程中，只要未冻结，海水的密度就换言之，在降温过程中，只要未冻结，海水的密度就仍然处于继续增大的过程中。仍然处于继续增大的过程中。二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质 续续Physical Properties of Seawater2022-11-2226n6)6)随盐度的增加随盐度的增加-沸点升高、冰点降低沸点升高、冰点降低 二、海水的热力学性质二、海水的热力学性质续续在降温过程中，在降温过程中，只要海水未冻只要海水未冻结，海水的密结，海水的密度仍处于继续度仍处于继续增大的过程中。增大的过程中。Physical P
28、roperties of Seawater2022-11-2227n1)1)粘滞性粘滞性(viscosity)(viscosity)：当相邻两层海水作相对运动时，由于水分子的不规则运当相邻两层海水作相对运动时，由于水分子的不规则运动或者海水块体的随机运动动或者海水块体的随机运动(湍流湍流)，在两层海水之间便，在两层海水之间便有动量传递，从而产生切应力。有动量传递，从而产生切应力。是动力粘度，单位时是动力粘度，单位时“帕帕/秒秒”，随盐度的增加略有，随盐度的增加略有增大，但随着温度的增加却下降得很快。增大，但随着温度的增加却下降得很快。三、海水的其他物理性质三、海水的其他物理性质(Another
29、 physical property of sea water)Physical Properties of Seawater2022-11-2228n n2)2)渗透压渗透压(penetration pressure)(penetration pressure)：在海水与淡水之间放置一个半渗透膜，水分子可以透过，在海水与淡水之间放置一个半渗透膜，水分子可以透过，但盐分子不能透过。那么，淡水一侧的水会慢慢地渗向但盐分子不能透过。那么，淡水一侧的水会慢慢地渗向海水一侧，使海水一侧的压力增大，直至达到平衡状态。海水一侧，使海水一侧的压力增大，直至达到平衡状态。此时膜两边的压力差，称为渗透压。此时膜
30、两边的压力差，称为渗透压。n渗透压随着渗透压随着S S的升高而增大，低盐时随温度的变化不大，的升高而增大，低盐时随温度的变化不大，高盐时随温度的升高增幅较大。高盐时随温度的升高增幅较大。n海洋生物、发电（海水和淡水理论值海洋生物、发电（海水和淡水理论值250m250m）三三、海水的其他物理性质、海水的其他物理性质(Another physical property of sea water)Physical Properties of Seawater2022-11-2229渗透压调节渗透压调节（osmoregulation）n动物机体必须具有一定机制来保持体内水、盐浓动物机体必须具有一定机制
31、来保持体内水、盐浓度的稳定，随时对体内水、盐含量进行调节度的稳定，随时对体内水、盐含量进行调节n渗透压调节（渗透压调节（osmoregulationosmoregulation）n水生生物的水水生生物的水盐代谢方式与陆生动物不同，经盐代谢方式与陆生动物不同，经常存在着与外界水环境之间的渗透关系。常存在着与外界水环境之间的渗透关系。Physical Properties of Seawater2022-11-2230随渗生物随渗生物n许多海洋生物，特别是许多海洋生物，特别是微生物微生物和和无脊椎动物无脊椎动物属于属于随渗生物。例如：海蚯蚓随渗生物。例如：海蚯蚓Arenicola Arenicol
32、a 沙蚕沙蚕 Nereis diversiculaNereis diversicula调渗生物不仅维持内液各个离子的特殊比例，还调渗生物不仅维持内液各个离子的特殊比例，还保持与外界环境不同的渗透压。这一类型需要保持与外界环境不同的渗透压。这一类型需要额额外耗费相当能量外耗费相当能量用于渗透调节，淡水生物和较高用于渗透调节，淡水生物和较高级的海洋生物属此类。级的海洋生物属此类。调渗生物（调渗生物（osmoregulatorosmoregulator）Physical Properties of Seawater2022-11-2231Physical Properties of Seawater
33、2022-11-2232排泄排泄排泄系统由一对排泄系统由一对肾脏肾脏和和输尿管输尿管组成组成 。大部分代谢废物。大部分代谢废物以尿的形式通过肾脏排出，少部分由肠管和鳃排出。以尿的形式通过肾脏排出，少部分由肠管和鳃排出。Physical Properties of Seawater2022-11-2233 大麻哈鱼大麻哈鱼冷水性溯河产卵洄游鳗鲡鳗鲡降河性洄游Physical Properties of Seawater2022-11-2234n3)3)表面张力表面张力(surface tension)(surface tension)：液体的自由面上，由于分子之间的吸引力所形成的合力使液体的自由
34、面上，由于分子之间的吸引力所形成的合力使自由表面趋向最小。自由表面趋向最小。除水银外，水的表面张力最大，纯水在除水银外，水的表面张力最大，纯水在0 0o o C C的表面张力为的表面张力为7.564X10-7.564X10-2 2NmNm-1-1 毛细重力波毛细重力波三、海水的其他物理性质三、海水的其他物理性质(Another physical property of sea water)Physical Properties of Seawater2022-11-2235第三节第三节 温、盐、密概念及之间关系温、盐、密概念及之间关系(Temperature&Salinity&Density)
35、Physical Properties of Seawater2022-11-22361.1.温度温度(Temperature)(Temperature)n描述物质分子热运动的量度。描述物质分子热运动的量度。2.2.盐度盐度(Salanity)(Salanity)n1)1)盐度盐度(1902(1902，克努，克努)：n1kg1kg海水中将海水中将(Br-,I-)(Br-,I-)以氯置换，碳酸盐分解为氧化物以氯置换，碳酸盐分解为氧化物,有机物全部氧化有机物全部氧化,所余固体物质的总克数。所余固体物质的总克数。g/kgg/kg，n利用利用“海水组成恒定性海水组成恒定性”，测定出其中某一主要成分的，
36、测定出其中某一主要成分的含量，便可推算出海水盐度。含量，便可推算出海水盐度。n18191819年年MarcetMarcet在分析了北冰洋、大西洋、地中海、黑在分析了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波罗的海、中国海和白海等多处海水水样后，提海、波罗的海、中国海和白海等多处海水水样后，提出了出了“全世界一切海水水样，都含有同样种类的成分，全世界一切海水水样，都含有同样种类的成分，这些成分之间只有盐含量总值不同的区别这些成分之间只有盐含量总值不同的区别”。Physical Properties of Seawater2022-11-22371.1.温度温度(Temperature)(Temperatu
37、re)n描述物质分子热运动的量度。描述物质分子热运动的量度。2.2.盐度盐度(Salanity)(Salanity)n2)2)氯度氯度:n1kg1kg海水中将海水中将(Br-,I-)(Br-,I-)以氯代替，所含氯的总克数。以氯代替，所含氯的总克数。n转换为盐度的关系式为：转换为盐度的关系式为：S S=0.030+1.8050Cl=0.030+1.8050Cl Physical Properties of Seawater2022-11-22382.2.盐度盐度(Salanity)(Salanity)续续n3)3)电导盐度电导盐度(1969):n式中式中 为为1515，一个标准大气压一个标准大
38、气压(101325Pa)(101325Pa)下下,水样水样的的电导率电导率C(S,15,0)C(S,15,0)与盐度精确为与盐度精确为35.00035.000(Cl(Cl=19.37419.374)的标准海水电导率的标准海水电导率C(35,15,0)C(35,15,0)之比值。之比值。n上式由大洋和不同海区不深于上式由大洋和不同海区不深于100m100m水层内采集的水层内采集的135135个个水样，准确地测定其水样，准确地测定其氯度值计算盐度氯度值计算盐度，同时测定水样的，同时测定水样的电导比，得出盐度电导比，得出盐度S S与电导比与电导比 R R15 15 的关系的关系 n依此方法测定盐度的
39、精度高且速度快。国际依此方法测定盐度的精度高且速度快。国际 海洋学常海洋学常用表和标准联合专家小组用表和标准联合专家小组(JPOTS)(JPOTS)于于19691969年推荐该式为年推荐该式为海水盐度的新定义。海水盐度的新定义。Physical Properties of Seawater2022-11-22392.2.盐度盐度(Salanity)(Salanity)续续n4)4)实用盐标实用盐标PSSPSS（Practical Salinity Scale）7878：n建立实用盐度的固定参考点：建立实用盐度的固定参考点：n配制一种浓度为配制一种浓度为32.435632.4356高纯度的高纯度
40、的KClKCl溶液，溶液，它在它在 一个标准大气压力一个标准大气压力 下，温度为下，温度为1515时，时，与氯度为与氯度为19.37419.374(盐度为盐度为35.00035.000)的国际标的国际标准海水在同压同温条件下的电导率恰好相同，准海水在同压同温条件下的电导率恰好相同，把这一点作为实用盐度的固定参考点。把这一点作为实用盐度的固定参考点。Physical Properties of Seawater2022-11-22402.2.盐度盐度(Salanity)(Salanity)续续n4)4)实用盐标实用盐标PSS78PSS78：n实用盐度的计算公式实用盐度的计算公式 n 是在一个标准
41、大气压力下，温度是在一个标准大气压力下，温度1515时，海水时，海水样品的电导率与标准样品的电导率与标准KClKCl溶液的电导率之比溶液的电导率之比。n适用范围为适用范围为2S422S42。Physical Properties of Seawater2022-11-22413.3.密度和比容密度和比容(Density&Capacity)n密度密度(Density)(Density)：n单位体积物体的质量；单位体积物体的质量；n现场密度：一定温、盐、压下测得的密度；现场密度：一定温、盐、压下测得的密度；n条件密度条件密度(Conditional Density)(Conditional Den
42、sity)：海面时（海压为零）：海面时（海压为零）海水密度，仅是温度和盐度的函数。海水密度，仅是温度和盐度的函数。Physical Properties of Seawater2022-11-22423.3.密度和比容密度和比容(Density&Capacity)n比容比容(Specific Capacity)(Specific Capacity)：单位质量物体的体积是比容。（单位质量物体的体积是比容。（m m3 3kgkg-1-1）n热比容偏差热比容偏差(thermosteric anomaly)(thermosteric anomaly)：n描述上层海洋密度特征的一种参数。描述上层海洋密度
43、特征的一种参数。Physical Properties of Seawater2022-11-22434.4.海水状态方程海水状态方程-(State Function)n描述海水温、盐、压、密等理化特征参量描述海水温、盐、压、密等理化特征参量之间关系的数学表达式。之间关系的数学表达式。n多项式型、多项式型、n通过热力学、物理化学公式表达通过热力学、物理化学公式表达 n由声速导出的由声速导出的Physical Properties of Seawater2022-11-2244第四节第四节 海冰海冰 (Sea Ice)Physical Properties of Seawater2022-11-
44、22451、f f 、maxmax与盐度关系与盐度关系(Connection between f、max and S)随盐度的增加而降低，且前者比后者降的慢，随盐度的增加而降低，且前者比后者降的慢，当盐度为当盐度为24.69524.695时二者均是时二者均是-1.33-1.33度。度。n随盐度的增加随盐度的增加-沸点升高、冰点降低沸点升高、冰点降低 Physical Properties of Seawater2022-11-22462、结冰过程结冰过程(Freezing procedure)淡水结冰：表层开始结冰。淡水结冰：表层开始结冰。海水结冰：盐度大于海水结冰：盐度大于24.69524.
45、695时结冰前一直对时结冰前一直对流混合，然后混合层到达冰点时流混合，然后混合层到达冰点时一起一起结冰。结冰。结冰条件：冰点温度，结晶核结冰条件：冰点温度，结晶核Physical Properties of Seawater2022-11-22473、海冰物理性质海冰物理性质(Physical property of sea ice)n组成：组成：温度高于温度高于-8.2-8.2o oC C，海冰是由，海冰是由纯水冰纯水冰和封闭在冰和封闭在冰中的中的“卤水卤水”及及空气泡空气泡组成的。组成的。n盐度盐度(salnity)(salnity)：1kg1kg海冰融化后海水的盐度。海冰融化后海水的盐度
46、。n海冰的盐度与海冰的盐度与冻结前海水的盐度、冻结的速度以及海冻结前海水的盐度、冻结的速度以及海冰的年龄有关。冰的年龄有关。n新生海冰的盐度新生海冰的盐度325325，低于海水，低于海水-结冰时已把大部分结冰时已把大部分盐分排到周围的海水盐分排到周围的海水-南极底层水团的形成南极底层水团的形成。n冰龄越长，密度？冰龄越长，密度？-海冰浮在上面（海冰浮在上面（1/71/31/71/3）Physical Properties of Seawater2022-11-22483、海冰物理性质海冰物理性质(Physical property of sea ice)n密度密度(density)(densi
47、ty)：与：与S S有关，与冰内的气泡有关。有关，与冰内的气泡有关。1/101/10在水上，在水上，9/109/10在水下。在水下。n比热比热(specific heat)(specific heat)：比纯水冰大，且随盐度增高而：比纯水冰大，且随盐度增高而增大。受卤水的影响，随温度有较大的变化，因增大。受卤水的影响，随温度有较大的变化，因其盐度值有很大差异。低盐比热小，高盐比纯水其盐度值有很大差异。低盐比热小，高盐比纯水冰大数倍。冰大数倍。n热传导系数热传导系数(coefficient of heat transmission)coefficient of heat transmission
48、)：受气：受气泡影响大大减小；小于纯冰，大于海水但远小于泡影响大大减小；小于纯冰，大于海水但远小于海水的涡动热导系数，海水的涡动热导系数，-天然保温层。天然保温层。Physical Properties of Seawater2022-11-22494、海冰与海洋水文状况的关系海冰与海洋水文状况的关系(Sea ice and hydrologic status)n1 1）对水文要素垂直分布影响）对水文要素垂直分布影响:n同性成层：丰富的渔业资源。同性成层：丰富的渔业资源。n盐度跃层盐度跃层(halocline)(halocline)：n密度跃层密度跃层(pycnocline)(pycnocli
49、ne)：融冰时表层会形成暖而淡的：融冰时表层会形成暖而淡的水层覆盖在高盐冷水上，形成密度跃层。水层覆盖在高盐冷水上，形成密度跃层。n形成大洋底层水形成大洋底层水(bottom water of ocean)(bottom water of ocean)；Physical Properties of Seawater2022-11-2250nKrill live in all the worlds oceans,but Antarctic krill are the most numerous,with an estimated population of up to 500 million t
50、onnes.nAntarctic krill grow to 6cm.If they were all put together they could fill Wembley football stadium 1,500 times.nKrill eat algae and plankton and are eaten by predators such as whales.One whale can eat four tonnes of krill a day.nKrill are thought to sequester carbon equivalent to the emission
