环境海洋学

一、海洋环境（定义）及其特点

1、定义：地球上海洋的总水域，包括河口、大洋、海湾、近海，环境要素包括海水沉积物、海洋生物、海洋上空的大气，是全球生命支持系统的基本组成部分，也是有助于实现可持续发展的宝贵财富，具有物质能量来源、舒适、处理、信息和文化功能。

2、特点：（1）全球海洋连通和区域分异性；（2）海水物理化学性质的特异性；（3）海洋生态系统的庞杂耦合性；（4）海水运动形态效应的复杂性；（5）海洋大系统的多方位开放性；（6）海洋环境功能多层次重叠；（7）海洋资源的时间空间变化性。

二、海洋环境问题表现及特性

1、表现：海洋自然灾害趋频趋重；海洋环境损害屡禁不止；海洋资源紧缺益趋明显；海洋污染排放与日俱增；海洋生态破坏后果严重；濒海人口剧增难以承载；全球海洋变化不期而至。

2、特性：（1）海洋系统的开放性，决定了海洋环境污染的多源性；（2）海水运动的复杂性，导致了海洋环境污染的难控性；（3）世界大洋的连通性，伴生了海洋污染扩散的无界性；（4）海洋环境污染的累积性，酿成了污染治理的低效性；（5）海洋生态系统的庞杂性，增加了污染致害的严重性；（6）海洋环境的复杂耦合性，加大了治理修复的风险性；（7）海洋功能的重叠变动性，增添了开发管理的矛盾性。

第二章

一、海与洋的基本特征，重要的海和重要的洋

1、洋是指地球上连续巨大的咸水体，基本特征：（1）远离大陆；（2）面积广阔；（3）深度大，一般深于2000m；（4）有各自独立的潮汐系统和强大的洋流系统；（5）水温、盐度等特征受大陆影响小，年变化小。

2、重要的洋：（1）太平洋：北界：白令海峡；东界：北美、南美洲；南界：南极大陆；西界：亚洲、澳大利亚，塔斯马尼亚；（2）大西洋（面积最大、最深的大洋）：南界：南极大陆；西界：北美、南美洲；东界：欧洲、非洲、厄加勒斯角，大致呈“S”形；北界：格陵兰、冰岛、斯堪的纳维亚半岛的诺尔辰角连线；（3）印度洋：北界：亚洲；西界：非洲，厄加勒斯角；南界：（南极大陆）；东界：马来半岛、印尼、澳大利亚，塔斯马尼亚经线； (4）北冰洋（世界最小、最浅、最寒冷的大洋）：在亚洲、欧洲、北美洲之间；（5）南大洋：特殊洋域，太平洋、大西洋、印度洋在南极洲附近连成一片的水域，为从南极大陆到40oS为止的海域，或从南极大陆起，最南部至亚热带辐合线明显时的连续海域。

3、海是海洋的边缘部分，以岛屿、群岛或半岛与大洋分隔，仅以海峡、水道与其它海域或洋域相通，基本特征：（1）位于洋的边缘，水深小，一般浅于2000m；（2）水色低，透明度；（3）温、盐度受大陆影响大，年变化明显；（4）无独立的潮汐系统，但潮差大；（5）无独立的洋流系统，但可有自己的海流和环流

4、重要的海：

（1）太平洋：白令海、鄂霍次克海、黄海、东海、南海、日本海、爪哇海、苏禄海、苏拉威西海、班达海、珊瑚海、塔斯曼海。

（2）印度洋：红海、阿拉伯海、安达曼海、帝汶海、阿拉弗拉海。

（3）大西洋：波罗的海、北海、地中海、黑海、加勒比海。

（4）北冰洋：格陵兰海、楚科奇海、东西伯利亚海、拉普帖夫海、喀拉海、巴伦支海、挪威海。

海的分类：

①陆间海：位于大陆之间，面积大，深度大。如地中海、加勒比海

②内海：伸入大陆内部、面积小、水文特征受陆地影响大。如渤海、波罗的海

③边缘海：位于大陆的边缘，与大洋水流交换通畅。如东海

二、海岸带的特性，现代海岸带分区

1、海岸带：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，它是海陆交互作用的地带。潮位变化和风引起的增水-减水作用及人类活动影响等使海岸带的变动性较大。

2、现代海岸带：指现代相对稳定的海岸带

分区：海岸，高潮线以上的狭窄的陆上地带，又称潮上带。大多数时间裸露于海水水面之上，但遇到特大潮或风暴浪时可能被淹没；海滩，高低潮之间的地带，又称潮间带，海洋生物学家再细分为高潮带、中潮带、低潮带，生物分布与此相关；水下岸坡，低潮之下直到波浪作用所及的海底部分（波基面），水深可达10—20m，又称潮下带。

三、海岸类型及其环境价值

河口岸：又分4种三角洲海岸：鸟足状、尖嘴状、扇状（弧状）、多岛屿多汊道；

基岩岸；砂砾质岸；淤泥质岸；珊瑚礁岸；红树林岸；

优良港口，旅游，生态效益，渔业，经济（= =|||编不出来了……）

二、海水温度、盐度的水平分布和垂直分布及其对比分析

（一）温度

1、水平分布

（1）表层：北半球的年平均水温比南半球相同纬度带内的稍高，等温线沿纬线大致呈带状分布，温度沿纬向逐渐降低，东西边界等温线弯曲方向相反。副热带到温带海区，西部水温高于东部，亚北极海区恰好相反，北大西洋尤为明显。寒、暖流交汇区等温线密集，经向温度梯度冬季大于夏季。

（2）深层：随深度增加，经线方向梯度明显减小，南北温差减小，西边界出现明显高温区。四千米以下温度分布均匀。

2、铅直分布

表层水温高，较薄的近表层之内为均匀层，下面不太厚的深度内水温迅速递减，出现强大的不随季节变化的主温跃层：赤道附近较强、

较薄，副热带海域强度降低厚度加大，高纬度区域强度增强厚度减小，极地区不出现永久性跃层。温跃层以下水温随深度的增加逐渐降低，但梯度很小。

（二）盐度

1、水平分布

（1）表层：基本上具有纬线方向的带状分布特征，但从赤道向两极成马鞍型的双峰分布。在寒暖流交汇区域和径流冲淡海区，盐度梯度特别大。海洋中盐度的最高与最低值多出现在一些大洋边缘的海盆中。冬季盐度的分布特征与夏季相似，只是在季风影响特别显著的海域有较大差异。

（2）深层：盐度的水平差异随深度的增大而减小，深处盐度分布几近均匀。

2、铅直分布（与温度的铅直分布有很大不同）

在赤道附近热带海域，表层为深度不大，盐度较低的均匀层，其下因副热带海区下沉扩展使盐度升高出现最大值，再向下盐度复又急剧降低，然后又缓慢升高。副热带中、低纬海域，表层为盐度较高的均匀层，再向下盐度迅速减小，继而又随深度的增加而增大，二千米至海底，变化甚小。在高纬寒带海域，表层盐度很低，但随深度的增大而递升，至2000m，与中低纬度相似，没有盐度最小值层出现。

（三）密度

1、密度的水平分布：赤道区表层海水密度最小，向两极密度逐渐增大。随着深度的增加，密度的水平差异不断减小，至大洋底层则已相当均匀。

2、密度的铅直向分布：在赤道至副热带的低中纬海域，与温度的上均匀层相应的一层内，密度基本均匀。向下，铅直梯度也很大，此称为密度跃层。中、低纬海域密跃层以下及高纬海域中的海水密度，其铅直向变化已相当小了。

第四章

一、海洋混合类型及其环境影响

海水混合的形式有三种：①分子混合，通过分子的随机运动与相邻海水进行特性交换，其交换强度小，且只与海水性质有关；②涡动混合，它是由海洋湍流引起的，也称湍流混合，是海洋中海水混合的重要形式。类比分子混合中分子的随机运动，它是以海水微团(小水块)的随机运动与相邻海水进行交换，其交换强度比分子混合大许多量级，它与海水的运动状况密切相关；③对流混合，是热盐作用引起的，主要表现在铅直方向上的水体交换。

1.海洋上层的混合效应海洋上层是海洋中混合最强烈的区域，包括涡动混合和对流混合。当海面上的风、浪、流等因子引起涡动混合之后，将在一定深度上形成水文特性均匀的水层。在混合层下界将出现温、盐、密度跃层。跃层以下的分布则仍保持混合前的分布状况。由于海面降温或增盐引起对流混合后，在混合可达深度(均匀层)的下界，将不一定出现温、盐跃层，且肯定不出现密度跃层。

2.海洋底层的混合效应：海洋底层的混合主要由潮流和海流引起，也形成性质均匀的下混合层。在浅水或近岸海区，自下向上发展的底层混合效应有时可与海洋上混合层贯通，致使底层低温水扩散到海面，于夏季在那里形成低温区。

3.由混合形成的跃层对海况的影响由混合形成的跃层，特别在春季后的增温季节中，表面增温强烈，往往形成密度梯度很大的跃层，成为上、下海水交换的屏障。它一方面阻碍着热量的向下输送，另一方面又阻碍着下层高营养盐的海水向上补充，此时浅海海洋的初级生产力将明显降低。

4.混合的分布与变化：涡动混合在各个季节各纬度的海区都会发生，在低纬海区和夏季显示其重要作用，而对流混合在高纬海区与降温季节比较强烈。在某些高纬海区，冬季强烈的对流混合所及的深度较大。夏季表层增温后，由于涡动混合所形成的混合层较浅，以致在涡动混合层以深形成“冷中间水”。不论涡动混合还是对流混合，在陆架与浅海区都比大洋更为强烈，特别是在某些中高纬海区甚至可以直达海底。

第五章

一、地转流与温度场、盐度场、密度场的关系

若不考虑海水的湍应力和其它能够影响海水流动的因素，则水平压强梯度力与科氏力取得平衡时的定常流动，称为地转流。

海洋中的密度变化是连续的，因此，由于海水密度分布不均匀产生斜压场引起的地转流场的变化也应当是连续的。

实际海洋中地转流流速一般是上层大于下层，此时等压面与等密度面相对x轴倾斜方向相反。在北半球，等压面自左下方向右上方倾斜，当我们顺流而立，则密度小的海水在右侧，密度大的海水在左侧。在南半球则相反。

海水密度，特别在大洋上层，其水平分布主要由温盐决定，因此等密面的倾斜方向通常与等温面和等盐面的倾斜方向相同，从而与等压面的倾斜方向相反。实际工作中常常可以根据等温面（线）或等盐面（线）的倾斜方向定性地推知地转流的方向。

二、风海流的环境效应

排除了地转流的水平压强梯度力，排除了海洋陆地边界的影响，仅是由风应力通过海面，借助于水平湍切应力向深层传递动量而引起的海水的运动，在运动过程中同时受到科氏力的作用，当湍切应力与科氏力取得平衡时，处于稳定状态的海流。

上升流是指海水从深层向上涌升。下降流是指海水自上层下沉的铅直向流动。

实际的海洋是有界的，且风场也并非均匀与稳定。因此，风海流的体积运输必然导致海水在某些海域或岸边发生辐散或辐聚。由于连续性，又必然引起海水在这些区域产生上升或下沉运动，继而改变了海洋的密度场和压力场的结构，从而派生出其它的流动。有人把上述现象称为风海流的副效应。

三、我国近海的海流和水团

1、水团

（1）渤海和黄海的水团：季节变化相当显著。

渤海、黄海的表层与底层水团，分布基本一致。“渤-黄海混合水团”盘踞于渤海中央海区，沿岸水团主要在黄河、海河冲淡水影响的渤海湾和莱州湾。

黄海中还有沿岸水团、黄海(混合)水团以及黄-东海混合水团。沿岸水团是由河川淡水入海与近岸海水混合后形成的，大都位于20～30m 等深线以浅的沿岸海域。因其地理位置的差异，习惯上又常分为辽南沿岸水、渤南沿岸水、朝鲜西岸沿岸水和苏北沿岸水。黄海(混合)水团是盘踞于南、北黄海中央海域的主要水团，故又称为“黄海中央水”，西南部可以伸入东海西北部海域。黄-东海混合水团（南黄海高盐水团）在南黄海它可向北伸展到南黄海中央海域。

（2）东海的水团

东海的水团可分为沿岸水系、黑潮水系及混合水系，每一水系中包括数个水团。

沿岸水系中，以长江冲淡水团最重要。混合水系中，主要是黄-东海混合水团（盘踞于南黄海中部）、东海表层水团、东海黑潮变性水团和东海次表层水团。东海黑潮水系，是由黑潮携运而来的水体为主而形成的水团的集合。在铅直方向上通常分为四层，即表层水团（盘踞于东海黑潮主干至逆流区）、次表层水团、中层水团和深层水团。

（3）南海的水团

南海表层的水团分为沿岸水系、混合水系及外海水系。

沿岸水系包括珠江、红河、湄公河、湄南河等大江河入海的冲淡水团和广东沿岸水、北部湾沿岸水、越南沿岸水等水团。混合水系包括泰国湾-巽他陆架表层水团、南海北部陆架表层水团等。表层属外海水系的水团，主要是南海太平洋表层水团和南海中部表层水团。南海的次表层及其下方各水团，主要来源于巴士海峡以东的太平洋的相应水层。

2、海洋环流

（1）水平环流

①渤、黄海的环流

渤海的环流较其他海区为弱。冬季，鲁北沿岸海水堆积，形成一支较强的沿岸流，即鲁北沿岸流，它从渤海海峡南部出渤海而入黄海。与

此同时，辽东湾东岸也有沿岸流南下。

黄海的海流也比东海弱得多。

②东海的环流

东海的环流，脉络比渤海、黄海更清晰。东海黑潮对马暖流台湾暖流沿岸流，东有九州沿岸流。

③南海的环流

西南季风期间盛行东北向漂流，东北季风期间则为西南向漂流。在南海北部海区，有一支“南海暖流”，终年由西南流向东北。

（2）上升流和冷、暖涡旋

①近海上升流的分布

中国海的上升流，多出现于东海和南海，如浙江沿岸、舟山群岛、台湾海峡、广东沿岸、海南岛东部、西沙群岛和越南沿岸等处。世界海洋中许多上升流发达的海域，往往形成著名的渔场，中国的舟山渔场即属此列。

②冷、暖涡旋

第六章

一、波形传播与水质点的关系，水深的影响

水质点在波峰处具有正的最大水平速度，在波谷处具有负的最大水平速度，且其铅直速度分量皆为零。处在平均水面上的水质点，水平速度分量皆为零，铅直速度分量最大，而且在波峰前部为正(向上)，波峰后部为负(向下)。因此，波峰前部为水质点的辐聚区，波面未来上升，而波峰后部则为辐散区，未来波面下降，从而使波形不断向前传播，而水质点却只围绕自己的平衡位置作圆周或椭圆等运动。

小振幅重力波：若水深h大于波长λ（h/λ≥0.5）的一半，此时称为深水波或短波，其波速与水深无关，仅与波长有关。水深h相对波长λ很小时（一般取h/λ＜0.05）的波动称为浅水波或长波，其波速与波长无关而只与水深h有关，波长则与水深、周期都有关。当相对水深h/λ界于0.5与0.05之间时，则必须考虑浅水订正项。（此段与题目无关，仅供参考）

二、波浪近岸环境效应

当波浪传至浅水及近岸时，由于水深及地形、岸形的变化，波浪产生一系列变化，对海岸工程、海岸地貌的变化均具有重大影响。

波向的折射使从海岸上观察从外传来的波浪，到达近岸时波峰线总是大致与海岸平行，从而使水下浅滩或暗礁成为航行的警示物，另外在海岸岬角处，冲蚀重，这种情况可塑造景观，但也破坏景观。

当波浪在近岸破碎时，能把相当多的水量带入破碎区，这些海水最终会经过破碎带重新返回到海洋中，从而形成了所谓的离岸流。尽管时间短，涉及距离近，但流速相当大，海滨的游泳者可明显的感觉到。离岸流之间顺岸边的流动称为沿岸流。沿岸流与离岸流，对海岸泥沙的搬运起着重要作用。例如青岛第一海水浴场在离岸不远的地方存在着比近岸一侧水深较小的浅滩，可能就与离岸流有关。

三、风浪、涌浪、混合浪的定义与区别

风浪是指当地风产生，且一直处在风的作用之下的海面波动状态；涌浪则指海面上由其他海区传来的或者当地风力迅速减小、平息，或者风向改变后海面上遗留下来的波动。混合浪是指风浪和涌浪同时存在的海面波动状态。

风浪和涌浪是海面上最引人注目的波动。风浪的特征往往波峰尖削，在海面上的分布很不规律，波峰线短，周期小，当风大时常常出现破碎现象，形成浪花。涌浪的波面比较平坦，光滑，波峰线长，周期、波长都比较大，在海上的传播比较规则，显著特点是波高逐渐降低，波长、周期逐渐变大，从而波速变快，其传播距离很远。观测表明，在海洋中风浪和涌浪会单独存在，但往往同时存在，它们的传播方向也往往不同。

第七章

一、潮汐不等现象、原因

潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动，凡是一天之中两个潮的潮差不等，涨潮时和落潮时也不等，这种不规则现象称为潮汐的日不等现象。高潮中比较高的一个叫高高潮，比较低的叫低高潮；低潮中比较低的叫低低潮，比较高的叫高低潮。

(1)当月赤纬不为零时，除赤道及高纬地区之外，地球上其他各点潮汐的半日周期部分和日周期部分同时存在，叠加的结果便出现日不等现象。随着月赤纬的增大，日不等现象也增大，当月赤纬最大的时候，日不等现象最显著，此时半日周期部分最小，日周期部分最大，这就是回归潮；当月赤纬为零时，日周期部分为零，半日周期部分则最大，此时的潮汐称为分点潮。

(2)如果把太阳平衡潮考虑在内，那么，当太阴、太阳时角相差0°或180°时，即在农历每月的朔和望后二、三天潮差最大，是朔望大潮；而当太阴、太阳时角相差90°或270°，在上、下弦（方照）时潮差最小，是两弦小潮(方照小潮)。这样一来，潮汐就有半月周期的变化，即产生半月不等现象。

(3) 月球绕地球运动的轨道是椭圆，运动一圈需 27.5546天潮高与月地距离的三次方成反比，因此月球近地点时潮差较大，远地点时潮差较小，这就出现潮汐的月周期变化，产生月不等现象。

(4) 地球绕太阳公转为椭圆，地球近日点有一年的变化周期，因此就产生潮汐的年不等现象。

(5)由于月赤纬还有18.61年的变化周期，月球近地点有8.85年的变化周期，所以就产生了潮汐多年不等现象。

二、对平衡潮理论评述

考虑引潮力后的等势面为椭球面，据这一分布特点，可以导出一个研究海水在引潮力作用下产生潮汐过程的理论，即潮汐静力理论(或称平衡潮理论)。

首先，潮汐静力理论具有实用价值：(1)潮汐静力理论是建立在客观存在的引潮力之上；(2)根据潮汐静力理论导出的潮高公式所揭示出的潮汐变化周期与实际基本相符；(3)由潮高公式计算出来的最大可能潮差为78cm，这一数值与实际大洋的潮差相近；（4）用基于假想天体和分潮的方法及实测资料可进行较为准确的潮汐预报。

但是，潮汐静力理论还存在一些缺点：(1)假定地球全被海水包围，与实际情况相差较大；(2)完全没有考虑海水运动，无法解释潮流。假设海水没有惯性，与实际不符。这些假设的偏离事实导致了一些结果的偏离事实： (1)浅海、近岸地区的潮差与理论结果相差较大；（2）每当月球在某处上中天或下中天时，该处便会发生高潮，与实际情况有所差异；(3)在一些半封闭的海湾中，常常出现没有潮汐涨落的无潮点，等潮时线绕无潮点顺时针或反时针旋转，两岸的潮差不等，平衡潮理论则无法得出此结论；(6)许多赤道和低纬度地区，均有日潮出现，与理论得出结果相悖；(7)理论表明朔望日必发生大潮，实际上多数地方大潮出现在朔望日之后两天左右。

三、风暴潮类型、危害

1、定义：由于强烈的大气扰动—--如强风和气压骤变所招致的海面异常升高的现象，是来自海上的一种巨大的自然界的灾害现象。

2、分类：依诱发风暴潮的大气扰动的特征分为三类

①热带风暴（台风、飓风）引起的风暴潮：以夏、秋季常见；分布地域广；大致可分为三个阶段：先兆波、主振阶段和余振阶段；一般伴有急剧的水位变化。

②温带气旋：主要发生于冬、春季；水位变化是持续的。

③渤、黄海的风潮：中国北方黄渤海地区特有的，在春、秋过渡季节，冷暖气团角逐，由寒潮激发的风暴潮显著，不具低压中心，可称为风潮，水位变化是持续的。

风暴潮结合了通常的天文潮、特别是若恰好赶上了高潮阶段，则往往会使其影响所及的海域水位暴涨，乃至海水浸溢内陆、酿成巨灾！淹没农田，冲垮盐场，摧毁码头，破坏沿岸的国防和工程设施，也是开发浅海油田时难防的大患。总之，给国防、工农业生产和国民经济都会带来巨大损失。