第三章%20海水的物理特性和世界大洋的層化結(jié)構(gòu)ppt

1、第三章第三章 海水的物理特性和世界海水的物理特性和世界大洋的層化結(jié)構(gòu)大洋的層化結(jié)構(gòu)一、純水的物理性質(zhì)一、純水的物理性質(zhì)v分子結(jié)構(gòu)：極性，分子締合力v溶解力強(qiáng)：水分子有很強(qiáng)的極性v密度變化異常：不遵從“熱脹冷縮”。最大密度時溫度是4度v沸點和融點、比熱、蒸發(fā)潛熱等熱性質(zhì)比氧的同族化合物高二二 海水的化學(xué)性質(zhì)及鹽度海水的化學(xué)性質(zhì)及鹽度v組成：組成：11種主要無機(jī)鹽，占99.99%；混合溶液=淡水+無機(jī)鹽+有機(jī)物+懸浮質(zhì)+v1鹽度：鹽度：近似的表示海水的含鹽量v（1）1902年，1kg海水中的碳酸鹽全部轉(zhuǎn)化為氧化物，溴和碘以氯當(dāng)量置換，有機(jī)物全部氧化之后所剩固體物質(zhì)的總克數(shù)v（2）1891年，馬賽特

2、發(fā)現(xiàn)“海水組成恒定性”，測定出其中某一主要成分的含量，便可推算出海水鹽度。海水中含氯最多，采用“氯度”，標(biāo)準(zhǔn)海水v（3 ）電導(dǎo)鹽度計：測定鹽度和電導(dǎo)比，根據(jù)公式推算v2、海水的熱力學(xué)性質(zhì)、海水的熱力學(xué)性質(zhì)v1)熱容、比熱容v熱容：熱容：海水溫度升高1K所吸收的熱量。（單位：J/K）v比熱容：比熱容：單位質(zhì)量海水的熱容。單位：J/(Kkg) v定壓比熱容定壓比熱容Cp:在一定壓力下測定的比熱容。v定容比熱容定容比熱容Cv:在一定體積下測定的比熱容。v海水比熱容在所有固體和液體物質(zhì)中是名列前茅的：對氣候影響大；溫度變化緩慢v2)熱膨脹v熱膨脹系數(shù):溫度升高1K單位體積海水的增量。是T、S、P的函數(shù)

3、。v海水的熱膨脹系數(shù)比純水的大，且隨溫度、鹽度和壓力的增大而增大；v在大氣壓力下，低溫、低鹽海水的熱膨脹系數(shù)為負(fù)值，說明當(dāng)溫度升高時海水收縮。由正轉(zhuǎn)負(fù)對應(yīng)的密度最大。v遠(yuǎn)小于空氣的熱膨脹系數(shù)，溫度變化導(dǎo)致密度變化導(dǎo)致海水的運動速度小于大氣v3)壓縮性絕熱變化，位溫壓縮性絕熱變化，位溫v壓縮系數(shù)：壓縮系數(shù)：單位體積海水，壓力增加1Pa體積的負(fù)增量。隨溫度、鹽度和壓力的增大而減小。v若海水微團(tuán)在被壓縮時，因和周圍海水有熱量交換而得以維持其水溫不變，則稱為等溫壓縮等溫壓縮。v若海水微團(tuán)在被壓縮過程中，與外界沒有熱量交換，則稱為絕熱壓縮絕熱壓縮。v絕熱變化絕熱變化：絕熱提升時，壓力減小，體積膨脹，對外

4、做功，消耗內(nèi)能導(dǎo)致溫度降低；絕熱下沉?xí)r，壓力增加，體積減小，對力對海水微團(tuán)做功，增加其內(nèi)能使溫度增加。v位溫位溫：某一深度海水絕熱上升到海面時溫度稱該深度海水的位溫。比現(xiàn)場溫度低v4)蒸發(fā)潛熱和飽和水氣壓v比蒸發(fā)潛熱：比蒸發(fā)潛熱：使單位質(zhì)量海水化為同溫度的蒸汽所需的熱量，以L表示，單位是J/kg或J/g。v飽和水氣壓：飽和水氣壓：是指水分子由水面逃出和同時回到水中的過程達(dá)到動態(tài)平衡時，水面上水汽所具有的壓力。v鹽度的存在，單位面積水分子數(shù)目少，飽和水汽壓降低，限制了海水的蒸發(fā)，因蒸發(fā)而損失的水量和熱量相對減少v5)熱傳導(dǎo)v熱傳導(dǎo)：相鄰海水溫度不同時，熱量由高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移。v分子熱傳導(dǎo)：分子

5、熱傳導(dǎo)：由分子的隨機(jī)運動引起的熱傳導(dǎo)，主要與海水的性質(zhì)有關(guān)。v渦動熱傳導(dǎo)：渦動熱傳導(dǎo)：由海水塊體的隨機(jī)運動所引起，主要和海水的運動狀況有關(guān)。v6)沸點升高、冰點降低v海水的沸點和冰點與鹽度有關(guān)，即隨著鹽度的增大，沸點升高而冰點下降。三海水的力學(xué)性質(zhì)v1)粘滯性：粘滯性：v當(dāng)相鄰兩層海水作相對運動時，由于水分子的不規(guī)則運動或者海水塊體的隨機(jī)運動(湍流)，在兩層海水之間便有動量傳遞，從而產(chǎn)生切應(yīng)力。v2)滲透壓：滲透壓：v在海水與淡水之間放置一個半滲透膜，水分子可以透過，但鹽分子不能透過。那么，淡水一側(cè)的水會慢慢地滲向海水一側(cè)，使海水一側(cè)的壓力增大，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。此時膜兩邊的壓力差，稱為滲透壓

6、。v3)表面張力：表面張力：液體的自由面上，由于分子之間的吸引力所形成的合力使自由表面趨向最小。四四 海冰海冰v海冰：海水凍結(jié)形成的冰，廣義的包括：大陸冰川，河流及湖泊滑入海中的淡水冰。v1、海冰的影響：港口，航運，海上礦藏油氣開發(fā)，海洋水文現(xiàn)象v2、結(jié)冰條件：冰點溫度，結(jié)晶核v3、結(jié)冰過程：v鹽度低于24.695時，與淡水結(jié)冰相同v鹽度大于24.695時，結(jié)冰前一直對流混合，然后混合層都達(dá)冰點時一起結(jié)冰v3、海冰分類v初生冰 尼羅冰 餅狀冰 初期冰 一年冰 老年冰v固定冰 流冰v開闊水面 無冰區(qū) 稀疏流冰 密集流冰v4、海冰的分布：v格陵蘭島是北半球主要冰山發(fā)源地v南極大陸是世界上最大的天然

7、冰v5、海冰漂流的影響因素：風(fēng)，海流v6、海冰物理性質(zhì)v6.1鹽度：1kg海冰融化后海水的鹽度。v決定鹽度高低的因素：凍結(jié)前海水的鹽度、凍結(jié)的速度和冰齡等因素。v6.2密度：與S有關(guān)，與冰內(nèi)的氣泡有關(guān)。浮在海面上v6.3比熱：比純水冰大，且隨鹽度增高而增大。因內(nèi)含氣泡，受溫度的影響大，隨溫度降低而降低。v6.4熱傳導(dǎo)系數(shù)：比純水冰小，受氣泡影響，海水天然保溫層。v6.5熱膨脹系數(shù)：低鹽海水：隨溫度降低，開始膨脹然后收縮；高鹽海水：隨溫度降低，始終膨脹v6.6抗壓強(qiáng)度：約為醇水冰的3/4v6.7對太陽輻射的反射率：比海水大近10倍 四四 世界大洋的熱量世界大洋的熱量v4.1海面熱收支v（一）、通

8、過海面進(jìn)入海洋的太陽輻射Qsv總輻射能=直達(dá)輻射+散射輻射v影響因素：影響因素：太陽高度，大氣透明度，天空中的云量、云狀v特點：特點：v接收的太陽輻射，低緯度大于高緯度；中午前后大于早晚v北半球水溫南北方向的梯度冬季大于夏季v月輻射總量的最大值出現(xiàn)在副熱帶海域v（二）、海面有效回輻射v1、定義：海面向大氣的長波輻射與大氣向海洋的長波輻射之差。v2、影響因素：海面水溫，空氣中的濕度，云量、云狀v3、分布：v表面水溫和海洋上層的相對濕度的日變化和年度變化相對較小，故隨緯度及季節(jié)變化小。v（三）、蒸發(fā)潛熱（三）、蒸發(fā)潛熱Qev1、蒸發(fā)耗熱：海面蒸發(fā)，熱量進(jìn)入大氣，大氣水汽凝結(jié)，熱量留在大氣v2、影響

9、因素：水汽溫差，大氣中水汽垂直分布，風(fēng)速v3、分布及變化：v(a)經(jīng)向（南北）：v赤道蒸發(fā)量?。ㄏ鄬穸却?，風(fēng)速?。?；高緯度海區(qū)小（溫度低，水汽含量少）；副熱帶和信風(fēng)帶海區(qū)大氣流下沉，空氣干燥，氣溫高，風(fēng)大，蒸發(fā)量大v(b)季節(jié)變化：v冬季最強(qiáng)（風(fēng)速大，水汽壓差大，水溫高于氣溫，空氣層結(jié)不穩(wěn)）v（四）、感熱交換Qh(exchange)v1、海氣溫度不等，通過熱傳導(dǎo)也有熱量傳遞。v2、有兩個影響因素：海面風(fēng)速和海氣溫差。v3、分布：寒暖流區(qū)較強(qiáng)v4、季節(jié)變化：冬季強(qiáng)，夏季較小v（五）、世界大洋海面年平均熱收支隨緯度變化五五 海洋中的水量平衡海洋中的水量平衡v一、影響因子：v1、蒸發(fā)：v熱量、水量消耗的過程。44萬立方千米。124126cm/av2、降水：41萬立方千米,113.7cm/a。各大洋分布不均勻。與大氣環(huán)流有關(guān)。v3、大陸徑流、地下水：2.92萬km3,大西洋最多，亞馬遜(第一徑流)，密西西比(第二大河)，剛果(第二大徑流)，全部注入大西洋，可使海面上升23cm/a.印度洋次之，太平洋最少。長江(第三徑流)只及亞馬遜18.9%。全部注入，使太平洋海面上升7cm/a。v4、結(jié)冰與融冰:局地影響v5、海流:整個大洋是可逆的，局部海區(qū)有影響