海洋物理化学性质

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1、工程东楼30289733218海洋物理化学性质海水基本性质及起源海水运动及其能源海洋生物海洋地球化学状态：固态海冰、液态海水和气态海雾三种物理状态。数量最大的仍为液态海水， 固态海冰主要集中在南极洲和北冰洋等高纬度区。北冰洋海冰面积有季节性变化，冰界以34月份最大；89月份最小， 北冰洋几乎全为冰所覆盖，多为34m厚的“ 多年冰 ”。南极洲是全球最大的冰库，全球85%的冰集中于此，南极海区多23rn厚的“ 冬冰 ”，冰区以9月份最大，3月份最小。海雾的形成有一定条件，海水蒸发使空气中的水蒸汽达到饱和状态便会出现海雾，目前，全球有三个海雾中心区： 以中高纬度大西洋纽芬兰岛为中心， 以北太平洋千岛

2、群岛为中心 ， 以南印度洋爱德华王子群岛为中心。一、海水基本性质及起源1、海水的状态和颜色我国渤海和黄海北部，每年冬季有不同程度结冰，冰期约3个月，冰厚2040cm，大多数为海上浮冰块，对航行和海洋资源开发影响不大，但在1969年，渤海出现大量海冰，使渤海一石油钻井平台倾翻。我国渤海海雾主要出现在山东半岛和辽东半岛水域， 黄海全海区基本都有雾，东海海雾主要出现在我国闽、浙沿岸， 南海海雾只出现在中国沿岸。其中，山东半岛东岸、朝鲜半岛西岸和舟山群岛可为三个海雾中心。雾期有变化，南海始于1月中旬，雾期3个月；台湾海峡始于2月中旬，雾期4个月；东海始于3月，雾期45个月；黄、渤海始于3月中旬，雾期5

3、个月。可见雾区随纬度增高，面积有所扩大，雾期随之延长。一、海水基本性质及起源1、海水的状态和颜色颜色：海水颜色又称海色，是海水表层悬浮物质和溶解物质对阳光的散射作用造成的。可用水色计测定，分为12级。一般大洋海水呈深蓝色，近岸海水为蓝绿色和黄褐色。海水的颜色在一定程度上反映海水中悬浮和溶解组分的性质，中国黄河从西北高原带来大量黄土，使黄河口的水体为黄色；美国科罗拉多河在雨季有大量红土带人海湾，使海水呈褐红色；黑海的水很深，下层水含大量硫化氢，缺乏氧气，形成缺氧环境，生物无法生存，使海水变为青褐色。红海是海水中有大量的红色藻类繁殖，而呈红色。白海位于北极圈附近，海面上漂着白色冰山和冰块，岸边山峰

4、上白雪皑皑，把海水映成白色。一、海水基本性质及起源1、海水的状态和颜色2.1 海水温度(1)太阳辐射：低纬度水温高，高纬度区水温低，温差可达30，等温线大致平行纬线（南半球尤为显著），但递减率是不规则的。(2)洋流活动：北半球，大洋西部等深线密集，东部等深线较稀，西岸水温高于东岸，(3) 海洋热容 夏季水温明显高于冬季，冬季水温梯度明显大于夏季三个大洋表层海水温度平均17.4 ，比陆地年平均14.4高3 。其中 太平洋 19.1 ，印度洋17.0 ，大西洋 16.9 2.1.1 表层水温一、海水基本性质及起源2、海水温度、盐度、密度(1)上层水温较高, 垂直梯度大；下层水温较低，垂直梯度小(2

5、)顶部50m100m垂直梯度很小，称上均匀层(3)200m1000m水温梯度最大，称温跃层；其下为下层冷水区2.1 海水温度2.1.2 垂直水温一、海水基本性质及起源2、海水温度、盐度、密度(1)水温日变化：表层和垂向均不明显(2)水温年变化在赤道和极区差别较小，而在中纬地区最大，水温年变化影响深度可达200m2.1 海水温度2.1.3 水温变化一、海水基本性质及起源2、海水温度、盐度、密度(3)水温年变化的主控因素依然为太阳总辐射年变化、洋流、盛行风等中国近海表层水温年温差自北向南逐渐减小，渤海三面环陆，平均水深18m，冬夏季水温相差较大；南海辽阔、深度大，且与太平洋水交换频繁，具热带边缘海

6、水温特征，温度高，变化小；东海和黄海介于两者之间，呈过渡状态。海区 冬季 春季 夏季 秋季渤海黄海东海南海0.78.916.522.89.211.921.427.524.125.728.929.69.915.622.324.62.1 海水温度2.1.3 水温变化一、海水基本性质及起源2、海水温度、盐度、密度盐度是海水含盐量的标度，海水是复杂的溶液，其中含氯、钠等80多种元素，它们形成无机盐类的总和称为该海水的盐度。定义：1千克海水中溴和碘全部被当量的氯置换，所有碳酸盐都转换成氧化物之后，其所含的无机盐的克数称为盐度，以S从表示，单位为克/千克” 。盐度受蒸发、降雨、淡水排放、结（融）冰、海水掺

7、混影响，全球海水平均盐度34.7 。2.2 海水盐度2.2.1 表层盐度一、海水基本性质及起源2、海水温度、盐度、密度（1）呈马鞍形分布（2）与EP曲线形态相似2.2 海水盐度2.2.1 表层盐度一、海水基本性质及起源2、海水温度、盐度、密度海洋 盐度 原因全球平均34.7红海41强蒸发, 少降雨阿拉伯海39强蒸发孟加拉湾32.5强降雨和河流输入黑海19多雨多径流波罗的海4 时, 温度越高,密度越小17），正好是水以液体状态存在的温度，因而形成水圈。一、海水基本性质及起源3、海水起源宇宙空间星云物质中，主要由H2（77%)和He(21%)组成，在高能宇宙射线的作用下。水的形成要经过以下反应:这

8、一系列反应，既可在高密度的超新 星爆炸中发生，又可在低温、低密度的星云物质中进行，还可存在于地球的高层大气中， 高能宇宙射线的存在是基本条件。宇宙中已知水有四种存在状态，即离子态、气态、液态和固态。一、海水基本性质及起源3、海水起源太阳系中，把近太阳的水星、金星、地球和火星称为类地行星，木星、土星、天王星、海王星和冥王星等远离太阳的行星称为远日行星或外行星。太阳系中，原始星云物质的成分是比较均一的，由太阳中心向外温度呈梯度降低，引起了太阳系内成分的再分配。对水来说，近太阳的行星含水量少，以离子态和气态出现，远太阳的行星含水量增多，以液态和固态为主。一、海水基本性质及起源3、海水起源地球处于太阳

9、系内适中位置，本来较均匀的星云物质，经过凝聚分异作用形成不同的圈层。由于水的密度远低于岩石和地心物质的密度，必然聚集于地球外表。海水中元素的特点是重元素少，轻元素多；Na、Mg、Ca等极性分子溶解度极大故在海水中丰度极大。海水平均盐度为34.7 ，组成盐类的元素广泛存在于星际物质中，说明海水中的盐类在原始状态下即存在，海水直接来源于星云。海水的补充：火山喷发和热泉；大气电离层中的离子水；岩石矿物脱水 “ 天外来客” （彗星、陨石等）一、海水基本性质及起源3、海水起源3 种基本形式波浪洋（海）流潮汐二、海水运动及其能源二、海水运动及其能源风的概念：空气的流动。风的产生：空气是流体，当水平方向上压

10、力不均匀时，它就会从高压区向低压区流动，从而形成风。压力梯度推动下刮起来的。气压： 空气中某一点气压（单位面积）是它上面空气柱的重量。空气密度高的地方，气压就高。1、风1.1 基本概念气压影响因素： 温度、水蒸气、地形等。（ 1） T p（ 2）水汽 空气 当水汽多 混合 p（ 3）不同地区获得太阳能量不同。气压分布图： 气压分布是不均匀的，它是时间和空间的函数 。对于某一较大地区，某一具体时间的气压分布，可以绘制海平面等压线来表示。所谓等压线，就是把瞬时气压观测值相等的各个点联成的线。二、海水运动及其能源1、风1.1 基本概念海平面等压线图表明海平面上当时气压分 布，即当时的海平面气压场。海

11、平面气压场包括九种主要形式：低压、高压、 低压槽、高压脊、低压带、高压带、副低压、副高压、鞍形区。风速： 是空气在单位时间内所流过的距离，单位一般采用米/秒。风向： 是指风的来向。在气象上用16个方位来表示。即N（北）、NNE（东北偏北）、NE（东北）、ENE（东北偏东）、E（东）、ESE（东南偏东）、SE（东南）、SSE（东南偏南）、S（南）、SSW（西南偏南）、SW（西南）、WSW（西南偏西）、W（西）、WNW（西北偏西）、NW（西北）、NNW（西北偏北）。二、海水运动及其能源1、风1.1 基本概念风的特征二、海水运动及其能源1、风1.1 基本概念风的特征风速频率黄河海港地区风向风速玫瑰图

12、二、海水运动及其能源1、风1.1 基本概念风的特征二、海水运动及其能源1、风1.1 基本概念 风的特征观测100次；计算各频率及风速；选择比例尺；绘出各风向方位；计算风速及频率尺度；相临方位标记点连接。N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW频率(%) 8 8 7 7 6 5 5 9 2 13 5 2 5 5 6 7风速(m/S) 10 12 8 8 7 6 2 12 5 12 12 7 7 7 9 9风速频率玫瑰图绘制方法：SNEWNESWSSW SSE SEESEENENNENNWNWWNWWSW2m/s风速2%频率（1）大气环

13、流：地球上大气总的流动状况称为大气环流。二、海水运动及其能源1、风1.2 世界风带和影响我国海域的主要风系高低气压分布： 从赤道到两极依次是赤道低压、副热带高压、副极地低压、 极地高压。风带的形成： 地球上各气压带之间空气流动的结果便形成风带。世界风带： 地球由西向东旋转东北（南）风，风力稳定，34级。二、海水运动及其能源1、风1.2 世界风带和影响我国海域的主要风系（2）影响我国海域主要风系季风： 由于海、陆之间的热力差异，影响到近地面和近海面的气温和气压也不相同。因此冬季风从陆地吹向海洋， 而夏季风从海洋吹向陆地，形成冬、夏季风向交替转换的风称为季风。（中国：季风国家）寒潮大风： 寒潮是巨

14、大的高压冷气团南侵，造成剧烈降温，且伴有霜冻、大风现象的天气过程。台风： 产生于热带海洋上空的热带气旋在适当条件下猛烈发展而形成台风。台风是作急速逆时针旋转的低压漩涡。台风的出现伴随着狂风、暴雨、巨浪和暴潮，往往对沿海造成灾害。台风分为三类： 热带低气压（最大风速10.8-17.1米/秒）、台风（最大风速17.2-32.6米/秒）、强台风（最大风速32.6米/秒）。二、海水运动及其能源1、风1.2 世界风带和影响我国海域的主要风系二、海水运动及其能源1、风1.3 海洋石油工程建筑物的设计风速（1）设计风速标准设计风速的标准一般包括以下两方面的内容，即设计风速的重现期 和 风速资料的取值。风速资

15、料的取值问题又包括风速观测距地面的标准高度、 风速观测的标准次数和时距等。海洋石油工程建筑目前一般采用10米为设计风速的观测标准高度；分别采用10min平均最大风速和1min平均最大风速表示一般条件下和极端条件下设计风速的标准。根据建筑物的重要性以30年一遇或50年一遇作为设计风速的重现期。（2）风速计算我国载荷规范中规定，在100米以下的近地面大气层中风速的垂直分布采用对数公式计算；在100米以上的大气层中采用指数公式计算。：地面粗糙度。：空气密度；：地面切应力；卡曼常数，约为米高处的风速；00004.0:)1(lg1ZkZUZZkU=二、海水运动及其能源1、风1.3 海洋石油工程建筑物的设计风速100m以下采用对数公式：它是根据流体力学边界层理论中普兰特公式推出，形式：100m以上采用指数公式：00annUZUZ=二、海水运动及其能源1、风1.3 海洋石油工程建筑物的设计风速a为指数，一般变化于1/15-1/4之间。通常在计算中a=1/7。a的值的大小主要取决于地面粗糙度Z0和高度Zn,且随高度Zn的增加而增大，随粗糙度Z0的增大而减小。1 23456789101112 131415我国各海区的风速资料的来源主要有：海上来往航船上自带的气象观测设备所记录的数据；我国抄收的探空仪观测到的大风资料；部分沿海岛屿台站观测到的台风和大