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词条 现代物理海洋学
释义

§ 现代物理海洋学

从广义上讲,现代物理海洋学是研究海洋的热状态、动力状态,以及物理特性的控制和世界各大洋边界的科学。或者说研究海洋物理特性、海洋水体【物之理教学网】的运动形式和过程,及其诸多因素与大气和海底有关因素变化的学科。因此,建立在这个范围内的理论研究和实地观测,对于深入了解海洋水体的循环过程是十分重要的。

在长期的实践中,为了了解海水的物理特征,形成了波浪动力学,以及潮汐、海流、地震海啸等;海水热力学,以及瞬间海水运动现象,如上升流、涡流等。此外,海水光学、海洋声学、海洋气象学等方面的研究,都能为了解海水运动,提供依据。当然,从海洋物理学中衍生出来的海洋声学,为声纳技术提供了研究基础;海洋气象学,为气象预报技术提供了依据,因为海洋对于世界天气和气候,起着决定性的作用,所以,海洋气象学特别重视海水和大气层交界面,各种现象的相互作用影响和热量、水气交换的研究。

不论是传统意义上的物理海洋学,还是现代物理海洋学,都是海洋学的一个分支,都是研究海洋的基本物理特性、海水的运动,以及海水在特定时间和空间的变化规律。属于物理海洋学中最为重要的参数有以下几方面。

海流。就海流而言,不管是测量表层流,还是次表层流,都是研究人员经常关注的海洋要素。大洋水体有规则的运动为海流。

地球表面受热不均匀,赤道附近低纬度地区太阳辐射强、气温高。随着纬度增大,太阳辐射愈来愈弱,气温也逐步降低。到了南、北极便进入了冰天雪地的世界。由于空气的流动,赤道地区气温高,空气上升,向两极方向流动。于是,便在赤道和两极之间形成一个大气环流。这种空气流动就是我们最常见的风。由于受地球自转等因素的影响,原本正南、正北的风向发生了变化,使地球表面形成了风带。

风吹水动,某处海水流走了,邻近的海水马上补充过来,连续不断,就形成了海流,这种由风直接产生的海流叫做风海流。

那么,海洋里除了风海流外,还有其他原因引起的海流吗?当然有。例如,由于海水密度分布不均而产生海水流动的密度流;海水涨落潮时发生水平运动的潮流等。实际上,单一原因产生的海流是极少见的,海流往往是多种原因综合作用的结果。海流一旦产生,又会受到海水深度、地形变化等因素的影响。为了研究海流,科学家对海流进行了分类。按照成因,将海流分为风海流、潮流、密度流等,按所处位置又分成沿岸流、赤道流和极地流等,按海流的深度分,又有表层流、底层流之分;人们还根据海流的温度与流经海域的水温相比较,将其分为暖流或寒流。更奇特的是,海流中还有能上能下的上升流和下降流。因此海流一般为三种:由海水密度不同而产生的海水运动为梯度流。在海风作用下,由风的"拉力"作用而使海水产生运动为风海流;由于长波运动产生的海流,包括潮汐、内波、假潮、海啸等产生的海水运动为长波潮流。

潮汐。潮汐是由于日月对地球的引力引起的海水水位的周期性涨落。在很多沿岸地区内,海平面由于受月球和太阳的引力作用,每日两次涨落,所有水体经受潮汐作用的程度,取决于它们的尺度和所处的形状。世界平均潮差为0.76米。潮差较低的是苏必利湖,仅为6厘米,相反,在加拿大的芬迪湾,最大潮差达13.5米。今天,潮汐研究的比较系统完整。重要的是,它对航海、港口建设以及军事有着特殊意义,所以格外受人关注。

波浪。在海洋中存在着各种不同形式的波动,从风产生的表面波,到由月亮和太阳的万有引力产生的潮波,此外,还有表面看不见的且下降急剧的密度梯度层造成的内波。以及我们在实验室十分难得一见的海啸、风暴潮等长波。

此外,海水温度、密度、声速和海洋深度等,也是物理海洋学中最为常见的基本要素。同样对目前正在进行的海洋工程、海洋养殖业、海洋环境保护均有特殊意义。海洋深度的测量,是特别重要的;因为一切有意义的海洋学测量值,都必须用深度、纬度和经度坐标进行定位。

§ 近20年来

现代物理海洋学一直重视海洋自身的各种物理现象和过程,尤其是界面过程及大气关系的研究,取得许多进展。海洋是一个巨大的立体空间,海洋中发生的各种现象和过程,极其复杂,时空尺度差别非常之大。物理海洋学研究,除了一些可以在实验室进行之外,更多、更普遍的观测研究,均在海洋现场进行。而海洋水深浪大,环境条件严酷,技术要求高,要取得进展,就需要相应的海洋高技术。随着现代科学技术的发展,一个以遥感、遥测、遥控、自动化和电子计算机技术等为基础的海洋探测系统,迅速发展起来。包括从空间对海洋表面的遥感技术、水下的海底声学遥感技术、海洋浮标技术、深潜观测技术等,初步形成了海洋立体探测研究

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更新时间:2024/11/11 9:35:28