物理海洋学 绪论.ppt

第1讲 绪论n1 物理海洋学的研究内容(重点!)n2 研究方法n3 发展简史n4 应用领域研究内容n物理海洋学的研究内容与我们熟知的重大灾害， 如台风、风暴潮、洪水、暴雪等有紧密关系研究内容n以洪水为例：因此，要防洪，不仅要修大堤，更要研究海洋!研究内容n决定洪灾的主要因素Ø全球大气中水汽的分布；Ø海水的蒸发；Ø海表温度对大气运动的控制；Ø海流、海洋的热盐结构研究内容n物理海洋学是在人类探索海洋过程中产生 并发展起来的一门学科，是海洋科学的一 个重要分支它运用物理学的观点和方法 研究海洋中的力场、热盐结构以及因之而 生的各种机械运动 研究内容n研究内容大致可分为三个方面：Ø海水宏观运动(如海流、海浪、潮汐)Ø海水的小尺度结构 (如海洋湍流，温度、盐度 、密度的时空变化，锋面、跃层、水团的形成)Ø海水与全球变化等大尺度现象的相互作用 研究内容n海水宏观运动Ø海浪：研究其生消机制，预报，对海运和海上建筑物 的影响研究内容Ø海流：研究其变化规律，对气候的影响研究内容Ø潮汐：研究其产生机制，预报，风暴潮，对海 岸工程、海洋战争的影响研究内容n海洋热盐结构与细微结构Ø温度、盐度、密度的时空变化Ø锋面、跃层、水团的形成Ø海洋湍流与海洋混合过程Ø以上对海洋渔业、生态的影响n大洋SST (sea surface temperature) 水平分布n温跃层(thermocline)研究内容n海气相互作用:大气对海洋的影响Ø海洋在大气的影响下,由于动量和动能的下传,直接产生 漂流、倾斜流、海浪和增水减水现象，配合地形与海 岸效应形成上升流、沿岸流和风暴潮等。

这种影响不 仅表现在海洋表层，还可以传到海洋中较深的水层以 及大洋环流例如西风漂流、信风环流和季风环流等 ，都是与大气环流相对应的海洋环流Ø同时还发现，异常的大气环流也可以导致异常的海洋 环流至于海温的高低、海面蒸发的强弱及海冰的生 成和移动等，无不与天气和气候有着密切的关系 研究内容n海气相互作用：海洋对大气的影响Ø不同海区，由于所处纬度和海陆配置的差异， 海洋对大气影响的程度和特征不尽相同其中 突出的是赤道太平洋海区所存在的海温的东西 差异，这对上空大气环流、云和降水等均有显 著作用著名的厄尔尼诺现象与大范围的气候 有密切关系 海温对于台风和温带气旋的生成 和发展、频率及移动路径，均有显著的影响 n海气相互作用：Enso (non-ENSO years )n海气相互作用：Enso (enso years)n海气相互作用的总体特征：Ø上层海洋温度场具有低频变化的特性，海面温 度距平变化的振幅大，持续时间长，影响范围 广而深海洋温度变化和由此而引起的气候变 动之间，存在着密切的相关性，以年为时间尺 度的大气变动的主要原因，与这种缓慢变化着 的海洋推动力有关因此预测大气的年际变化 ，就变成预测海洋年际变化的问题。

研究方法n理论推导：以流体动力学和热力学原理为基础， 借助数学工具，研究海洋中各种运动的发生、发 展规律n观测：观测是所有海洋学科的重要基础，每一次 观测技术的进步都导致了一次海洋科学的突破n数值模拟：利用计算机，对不可求解方程进行近 似求解发展简史n近代的物理海洋学研究最早大约可以追溯 至意大利航海家哥伦布对海流的认识，在 1492年至1501年他曾四次横渡了大西洋，在 这样远距离航海中他认识到海流起着不可 忽视的作用1768年至1779年，英国探险家 库克最早进行海洋科学考察，取得了第一 批关于大洋表层水温；海流和海深以及珊 瑚礁等资料发展简史n到了19世纪70年代，海洋观测仪器已有了新 的发展，对海洋的感性认识以及海洋调查 的经验都有了新的积累，这为全面系统的 海洋调查观测准备了条件，使海洋研究进 入了一个新的发展阶段在此期间，比较 著名的单船走航的海洋调查有“挑战者”号、 “流星”号、“信天翁”号等调查发展简史n被人们誉为“近代海洋综合调查的典型”是 1947～1948年瑞士的“信天翁”号调查为了 补充“挑战者”号无法在无风带区域进行观测 的空白，“信天翁”号重点进行了三大洋赤道 无风带的海洋观测。

历时15个月，航程13万 公里 发展简史n从上世纪50年代起，国际性、全球性的合作 计划接连不断，取得了许多重大研究成果 如1959～1965年的“国际印度洋考察 “(HOE)，发现了季风末期出现的赤道潜流 等；1963～1965年的“热带大西洋国际合作 调查”(ICITA)，验证了大洋环流模式和理论 ；1965～1977年的“黑潮及邻近水域合作研 究”(CSK)，比较详细地研究了黑潮及其时空 变化发展简史n1980年以后，出现多项国际性海洋考察计划：Ø“世界大洋环流试验”(WOCE)，研究全球大洋环流及其 所输送的热量对气候的影响，以获得建立海洋—大气 系统总环流模式所需的资料；Ø“热带大洋及其与全球大气的相互作用”(TOGA)研究 气候异常过程和原因，大尺度海—气相互作用，以改 进气候预报Ø正在执行的有：“全球海洋通量联合研究”(JGOFS)、“大 洋钻探计划”(ODP)、“海岸带海陆相互作用”(LOICZ)、 “热带海洋全球大气计划—海气耦合响应实验”(TOGA —COARE)等n这些计划使用最先进的海洋调查仪器，通过由海 面上的调查船、浮标、海水中的潜水器及锚碇系 统和空间的卫星(或飞机)组成的立体观测系统、对 海洋进行史无前例的全球考察研究。

发展简史n当前的研究热点Ø传统的物理海洋问题仍然具有生命力；Ø卫星观测资料对物理海洋的推动；Ø数值模拟；Ø从数学上讲，强非线性过程是研究热点应用领域n海洋工程n海洋遥感n海洋环境n军事n渔业n航海n海洋水文气象预报等物理海洋学是一门有深度 、有广度的学问，被她所吸 引的人将会拥有充实而充满 乐趣的人生!。