4.2自然地理復(fù)習(xí)之海洋起源與海水理化性質(zhì)解析課件

1、4.2海洋起源與海水理化性質(zhì)第1頁，共59頁。第2頁，共59頁。第3頁，共59頁。一、海和洋的劃分地球上各海洋彼此聯(lián)系勾通形成一個連續(xù)而廣大的水域稱為世界大洋。根據(jù)水文物理特性和形態(tài)特征，可分為主要部分（主體部分）和附屬部分。主體部分是洋，附屬部分為海、海灣、海峽，它們處在與陸地毗鄰的位置，是洋的邊緣部分。第4頁，共59頁。第5頁，共59頁。（一）洋及其區(qū)分洋是世界大洋的主體，遠(yuǎn)離大陸，具有深度大，面積廣，不受大陸影響等特性，并具有穩(wěn)定的理化性質(zhì)、獨立的潮汐系統(tǒng)和強(qiáng)大的洋流系統(tǒng)的水域。世界大洋按岸線輪廓、洋底起伏、水文特征分成四個部分，即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。第6頁，共59頁。太平洋

2、the Pacific (Ocean)，世界第一大洋，面積約1.8億KM2，占世界大洋總面積一半，也是世界最深的大洋，它的平均深度4028m，世界上最深的馬里亞納海溝（11034m）位于太平洋西部。大西洋the Atlantic (Ocean)，位于歐、非大陸與南北美洲之間，大致呈S形，面積和最大深度居世界第二。面積0.93億KM2。印度洋the Indian Ocean，第三大洋，大部分位于熱帶和溫帶地區(qū)，其北、東、西分別為亞洲、大洋洲和非洲，南臨南極大陸。北冰洋the Arctic (Ocean)，位于亞歐大陸和北美洲之間，大致以北極為中心，是面積最小的大洋。第7頁，共59頁。各大洋間的分

3、界線四大洋間無天然界線，只能以水下海嶺或人定經(jīng)線為界。太平洋北邊通過白令海峽與北冰洋相通，東邊以通過南美合恩角的經(jīng)線（68W）到南極洲與大西洋分界，西邊與印度洋的分界：從馬來半島起，經(jīng)蘇門答臘、爪哇、帝汶等島，澳大利亞的倫敦德里角，再沿塔斯馬尼亞島的東南角至南極洲。印度洋與大西洋的分界線：從非洲南部厄加勒斯角起經(jīng)20E經(jīng)線至南極洲。北冰洋則大致以北極圈為界。第8頁，共59頁。（二）海及其分類海指位于大陸的邊緣（或大洋的邊緣），由大陸、半島、島嶼或島嶼群等在不同程度上與大洋主體隔開的水域。具有深度淺、面積小、兼受洋、陸影響的特性，并具有不穩(wěn)定的理化性質(zhì)，潮汐現(xiàn)象明顯，基本上不具有獨立的洋流系統(tǒng)和

4、潮汐系統(tǒng)，是大洋的附屬部分，即?？倧膶儆谝欢ǖ难?。據(jù)國際水道測量局統(tǒng)計，全球共有54個海（包括某些海中之海）。依據(jù)海與大洋分離程度和其他地理標(biāo)志，可以把海分成邊緣海、地中海和內(nèi)海。第9頁，共59頁。邊緣海又稱陸緣海、邊?；蚓壓?。位于大陸邊緣，以半島、島嶼或群島與大洋或鄰海相分隔，但直接受外海傳播來的洋流和潮汐的影響。如白令海、鄂霍次克海、日本海、黃海、東海和南海等。內(nèi)海又稱內(nèi)陸海、封閉海，指伸入大陸內(nèi)部，僅有狹窄水道（海峽）同大洋或邊緣海相通的海。例如我國的渤海、西亞的波斯灣、紅海、歐洲的波羅的海等。地中海以稱陸間海，指位于兩個或多個大陸之間的海。如亞、歐、非大陸之間的地中海，位于安的列斯群島

5、、中美地峽和南美大陸之間的加勒比海等。第10頁，共59頁。第11頁，共59頁。第12頁，共59頁。（三）海灣和海峽海灣bay,gulf，指洋或海的一部分伸入大陸，深度逐漸變窄的水域。海灣中的海水因其與鄰近海或洋相通，故海水性質(zhì)與相鄰海洋的性質(zhì)相似。海灣中的最大水文特點是潮差很大，原因是深度和寬度向大陸方向不斷減小。如杭州灣的錢塘江怒潮，潮差一般為68m。北美芬地灣潮差更達(dá)18m之最。海峽strait,channel，指位于兩塊陸地之間，兩端連接海洋的狹窄水道。如連結(jié)東海與南海的臺灣海峽等。第13頁，共59頁。海灣 海灣是海洋伸入大陸的部分，其深度和寬度向大陸方向逐漸減小的水域。一般以入口處海角

6、之間的連線或灣口處的等深線作為洋或海的分界線。海灣的特點是潮差較大。 第14頁，共59頁。海峽 海峽是連通海洋與海洋之間狹窄的天然水道。如臺灣海峽、馬六甲海峽、直布羅陀海峽等。其水文特征是水流急，潮速大，上下層或左右兩側(cè)海水理化性質(zhì)不同，流向不同。 第15頁，共59頁。二、海水的組成與鹽度（一） 海水的化學(xué)組成海水是一種含有多種溶解固體和氣體，成分極其復(fù)雜的混合水溶液。其中水約占96.5%，其他物質(zhì)占3.5%。其他物質(zhì)大致可分為溶解物質(zhì)和不溶物質(zhì)兩大類。溶解物質(zhì)：包括各種溶解無機(jī)鹽類、有機(jī)化合物和溶解氣體。不溶物質(zhì)：一是以氣相存在于水體中的氣泡；二是固相物質(zhì)無機(jī)固體（巖屑、礦屑）、有機(jī)固體（各

7、種藻類、生物遺體等）和膠體顆粒。第16頁，共59頁。1、海水中的化學(xué)元素氫和氧是海水中最主要的元素。此外，就目前所知，海洋中已發(fā)現(xiàn)的天然化學(xué)元素有80多種，但含量差別極大。通常按含量大小及其與海洋生物的關(guān)系，海水中的無機(jī)鹽分可分為三類：（1）常量元素（大量元素、主要成分）指海水中除H、O外，含量大于100毫克/升（1毫克/千克、1PPM濃度）的元素。海水中含量大于100mg/l的元素有12種，即氯Cl、鈉Na、鎂Mg、硫S、鈣Ca、鉀K、溴Br、碳C、鍶Sr、硼B(yǎng)、硅Si、氟F。一般地，將硅以外的11種成分稱為海水的主要成分或常量元素。這11種成分的總含量占海水總鹽分的99.9%。第17頁，共

8、59頁。第18頁，共59頁。通過大量的海水分析結(jié)果表明：在任何海區(qū)，無論海水中含鹽量大小如何，各主要成分之間的濃度比例（含量比例）基本上是恒定的，為一常數(shù)。這種規(guī)律稱為“海水組成的恒定性”。因此，海水主要成分又稱為保守成分。海水組成恒定性規(guī)律為研究海水的鹽度提供了極為有利的條件。如果準(zhǔn)確地測出各主要成分之間的濃度比值，則可通過測定海水中某一種或幾種主要成分的含量，推算出其它各種主要成分的含鹽量和海水的總含鹽量，這是建立海水鹽度與氯度關(guān)系的重要依據(jù)。第19頁，共59頁。（2）營養(yǎng)元素（營養(yǎng)鹽、生原元素）指在功能方面與海洋生物過程有關(guān)，影響浮游生物產(chǎn)量，并為浮游生物大量攝取的元素。一般指N、P、S

9、i的無機(jī)化合物。N、P、Si元素，在海水中的含量主要受生物過程控制，當(dāng)它們含量很低時，會影響海洋生物的正常生長。（3）微量元素海水中，除11種主要成分和3種營養(yǎng)元素外，含量低于或等于1mg/l的元素稱為微量元素。如Li、I、Mo、U、Fe等。海水中的化學(xué)元素主要以離子形式存在，部分以不解離的無機(jī)化合物和氣體形式存在。第20頁，共59頁。第21頁，共59頁。凡是嘗過海水的人都知道，海水又咸又苦。原因是海水中的溶解鹽類，氯化物含量最高，達(dá)88.6%；其次是硫酸鹽，占10.8%；而其中氯化鈉占77.7%，氯化鎂占10.9%，含量很高。海水中的鹽分不僅種類多，而且總量大得十分驚人。據(jù)估算，若把世界大洋

10、的海水全部蒸發(fā)掉，整個大洋底將留下60m厚的鹽層，鹽分的總量達(dá)5.06億億噸（5.061016噸）。如果將大洋中的所有鹽分提取出來，平鋪在全球陸地上，全球陸地海拔將加高150m，若堆在印度半島上，整個半島將與珠穆朗瑪峰一樣高。第22頁，共59頁。2、海水中鹽類的來源對海水中鹽類的來源說法不一。一種說法是，海水中的鹽類是由河流帶來的?？墒呛铀c海水在目前所含的鹽類差別很大（表1-15）。雖然河水所含的碳酸鹽最多，但當(dāng)河水入海后，一部分碳酸鹽便沉淀；另一部分碳酸鹽被大海中的動物所吸收，構(gòu)成它們的甲殼和骨骼等，因此海水中的碳酸鹽大大減少。氮、磷、硅的化合物和有機(jī)質(zhì)也大量地被生物所吸收，故海水中這些物

11、質(zhì)的含量也減少。硫酸鹽近于平衡狀態(tài)。唯有氯化物到大海中被消耗得最少，因長年日積月累，其含量不斷緩慢增多。另一種說法是，由于海底火山活動使海洋中的氯化物和硫酸鹽增多。第23頁，共59頁。第24頁，共59頁?？傊?，海水的成分是在悠久的地質(zhì)年代中形成的，海底火山把大量鹽分從地下帶給海水，河水和地下水匯集入海，也把陸地上溶解的鹽分帶入海洋。由于海水的不斷運動，不同區(qū)域海水進(jìn)行混合，使海水的成分比較均勻和穩(wěn)定，而蒸發(fā)和降水只能改變?nèi)軇┧康亩嗌?，不能改變成分之間的相對比例，河流等外部的影響也是局部的，都不足以使其主要成分發(fā)生很大的變化，這就是海水組成恒定性的原因。第25頁，共59頁。（二）海水的鹽度和氯

12、度從化學(xué)中知道，反映溶液溶質(zhì)含量大小，常用濃度表示。而海水濃度則用鹽度和氯度表示。1、鹽度和氯度的定義（1）鹽度海水中溶解鹽的濃度，指海水中溶解鹽的質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值，通常以每千克海水中所含溶解鹽的總克數(shù)來表示。其符號S、S ，單位為克/千克、 和103。（2）氯度概念根據(jù)海水組成恒定性規(guī)律，只要測出其中一種主要成分的含量，便可按比例求出其他主要成分的含量，進(jìn)而求出海水的鹽度。海洋學(xué)上選用了氯離子來作為推求鹽度的元素。由于在海水的11種主要成分中，氯離子占55%，含量大，而且可使用硝酸銀滴定法簡單而又準(zhǔn)確地測定它，于是產(chǎn)生了氯度的概念。第26頁，共59頁。在使用AgNO3滴定海水的氯含量時，

13、海水中的溴、碘離子也同時參與反應(yīng)。生成鹵化銀沉淀物，因而所得的結(jié)果并非真正的氯含量，而包含溴和碘的量。所以氯度可定義為：在每千克海水中，將溴和碘以氯代替后，所含氯的總克數(shù)，稱為氯度，單位：克/千克、 和103，符號Cl%。（3）鹽度和氯度的關(guān)系式克努森公式：鹽度0.0301.805氯度近年國際多采用公式：鹽度1.8065氯度第27頁，共59頁。2、鹽度的地理分布世界大洋的平均鹽度約35 ，即標(biāo)準(zhǔn)海水的氯度為19.381 ，但不同海區(qū)的鹽度是不一樣的，甚至同一海區(qū)在不同時間也有差異。這與影響鹽度的因素有關(guān)。（1）影響鹽度的因素第28頁，共59頁。第29頁，共59頁。氣候因素蒸發(fā)量和降水量的差值（

14、EP）氣候是影響鹽度的主要因素，海水鹽度主要取決于蒸發(fā)量與降水量的差值（EP）。蒸發(fā)使海水濃縮，鹽度增加；降水使海水稀釋，鹽度降低，鹽度與蒸發(fā)量和降水量的差值（EP）成正相關(guān)。鹽度34.60.0175（EP）洋流的性質(zhì)暖流的水溫和鹽度較高，寒流的水溫和鹽度相對較低。在同緯地帶，暖流經(jīng)過的海區(qū)，鹽度值偏高；寒流經(jīng)過的海區(qū)，鹽度值偏低；寒暖流交匯處，鹽度的水平梯度大。第30頁，共59頁。高緯海區(qū)的結(jié)冰和融冰結(jié)冰過程要排除鹽分，增加附近海區(qū)的鹽度；反之，融冰將降低海水鹽度。冰晶中只保持37 的鹽分。沿岸海區(qū)，大陸淡水的注入，鹽度降低另外，海水的渦動、對流混合也將影響鹽度的變化，含鹽沉積物的溶解也會使

15、鹽度增加。第31頁，共59頁。（2）鹽度的分布規(guī)律（特點）世界大洋表面的鹽度具有從亞熱帶海區(qū)（副熱帶海區(qū)）分別向低緯度海區(qū)和高緯度海區(qū)遞減，并呈馬鞍形分布的規(guī)律。即是說，赤道附近海區(qū)鹽度較低，為34.5；南北回歸線附近的亞熱帶海區(qū)鹽度最高，達(dá)35.7；中緯海區(qū)，又隨緯度增加而降低，到高緯海區(qū)最低。 請思考原因是什么？第32頁，共59頁。第33頁，共59頁。 規(guī)律一在南半球中高緯海區(qū)尤其明顯。原因是南半球陸地面積小，尤其南緯40S以南三大洋幾乎連成一片，成為廣闊的海洋。 邊緣海區(qū)，尤其大河口地區(qū)受大陸徑流注入影響，海水鹽度比大洋中部低。但是個別邊緣海區(qū)，如紅海、地中海和波斯灣等，由于位處亞熱帶，

16、受副高控制，蒸發(fā)旺盛，降水和徑流量都很小，與鄰近大洋水分交換又不通暢，所以鹽度特別高。大洋深層和底層海水鹽度為中等鹽度，變幅小。第34頁，共59頁。三、海水的物理性質(zhì)（一）海水的溫度海水的溫度是表示海水冷熱程度的物理量，是海水重要而又基本的物理性質(zhì)之一。1、影響海水溫度的因素海水的溫度取決于海水的熱量收支狀況（如表1-2 ）。當(dāng)收入熱量大于支出熱量時，海水熱量有盈余，內(nèi)能增加，水溫升高；反之，收入熱量少于支出熱量時，熱量虧損，內(nèi)能減少，水溫下降。第35頁，共59頁。第36頁，共59頁。（1）海水熱量的收入有太陽輻射、大氣對海面的長波輻射（大氣逆輻射）、海面水汽凝結(jié)釋放的熱量、暖于海水的降水和大

17、陸徑流帶入的熱量，地球內(nèi)部通過海底傳導(dǎo)給海水的熱量、海洋中物理、化學(xué)、生物的反應(yīng)產(chǎn)生的熱量以及海水的對流、平流和混合運動所得的熱量等，其中太陽短波輻射和大氣長波輻射最為重要 ，太陽輻射是海水熱量最主要的來源。洋流帶來的熱量只對局部海區(qū)有較大影響，其它方式所提供熱量較少 。第37頁，共59頁。（2）海水的熱量支出有海面蒸發(fā)、海面長波輻射、海洋傳給大氣的亂流熱，海洋內(nèi)部的對流、平流和混合所失去的熱量等。熱量的支出以海面輻射和蒸發(fā)更為重要，在局部海區(qū)由洋流帶走的熱量對水溫變化也有較大影響 。對高緯海區(qū)，結(jié)冰和融冰對水溫也有一定影響。第38頁，共59頁。2、世界大洋表層水溫水平分布特點 世界大洋表層水

18、溫年平均變化于1.730之間。其分布特點：（1）世界大洋表層水溫最高值出現(xiàn)在熱赤道， 由熱赤道向兩極遞減。 第39頁，共59頁。（2）大洋東西兩側(cè)水溫明顯不同 中低緯海區(qū)西側(cè)水溫高于東側(cè)， 中高緯海區(qū)則相反。 原因：洋流對局部海區(qū)水溫影響的結(jié)果。請同學(xué)從地圖上舉例分析第40頁，共59頁。世界大洋表面水溫分布具有如下規(guī)律：第41頁，共59頁。（3）南北半球水溫有較大差異南半球等溫線比較規(guī)則，尤其高緯度海區(qū)幾乎與緯線平行。原因是陸地集中于北半球，而南半球海洋遼闊，尤其在高緯度海區(qū)三大洋幾乎連成一片成為廣闊的海洋。同緯度相比，北半球水溫略高于南半球。原因有三個：一是熱赤道北移，位于北緯57；二是北半

19、球暖流勢力強(qiáng)大，一直影響到高緯海區(qū)；三是南半球海洋開闊，與南極大陸相接，冷卻效果明顯。第42頁，共59頁。（4）夏季海面水溫普遍高于冬季，但南北水溫梯度冬季大于夏季 原因是：夏季不僅太陽高度角大，而且日照時間（白晝時間）長，則太陽總輻射量多，水溫高。冬半年不僅太陽高度隨緯度增加而減小，而且白晝時間也隨緯度增加而縮短（極圈內(nèi)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象），則南北輻射梯度大，所以水溫南北梯度也大；但是，夏半年，盡管太陽高度隨緯度增加而減小，而白晝時間卻隨緯度增加而增長（極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象），所以太陽輻射的南北梯度小，水溫的南北梯度比冬半年小。 第43頁，共59頁。3、大洋水溫的垂直分布大洋水溫的垂直分布，從海面向

20、海底呈不均勻遞減的趨勢。在南北緯40之間，海水垂直結(jié)構(gòu)可分兩層，即表層暖水對流層（一般深度達(dá)6001000米）和深層冷水平流層。表層暖水對流層的最上一層（約0100米）受氣候影響明顯，紊動混合強(qiáng)烈，對流旺盛，水溫垂直分布均勻，垂直梯度極小，故稱為表層擾動層。在此層下部與冷水之間形成一個溫躍層，水溫垂直梯度遞減率達(dá)最大值。第44頁，共59頁。原因：太陽輻射是海水最主要的熱量來源。而太陽輻射首先到達(dá)海面，然后通過熱傳導(dǎo)、海水垂直渦動、對流向深處傳輸，隨深度增加，太陽輻射 迅速減少。則從海面向海底，水溫呈不均勻遞減。第45頁，共59頁。世界大洋水溫的垂直分布規(guī)律是：從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢；在

21、南北緯400之間，海水可分為表層暖水對流層和深層冷水平流層（圖531）。 第46頁，共59頁。4、海水溫度的時間變化1）水溫的日變影響水溫日變的因素有：太陽輻射、季節(jié)變化、天氣狀況（風(fēng)、云）、潮汐和地理位置等。大洋表面水溫日變一般很小，日較差不超過0.4。水溫的日變隨緯度的增加而減小。在靠近大陸淺海區(qū)日較差可達(dá)34以上。最高、最低水溫出現(xiàn)的時間各地不同，但最高水溫每天出現(xiàn)在1416時，最低水溫則出現(xiàn)在46時。第47頁，共59頁。2）水溫的年變影響水溫年變的因素有：太陽輻射、洋流性質(zhì)、季風(fēng)和海陸位置。水溫年變的地理分布為：表層水溫的年變化，一般比氣溫年變化落后12個月，北半球月平均最高水溫出現(xiàn)在

22、89月，最低水溫出現(xiàn)在23月。在赤道、熱帶海區(qū)以及寒帶海區(qū)年變化較小，一般只有23，溫帶海區(qū)較大，為510。南北兩半球相比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球，見表1-3。第48頁，共59頁。第49頁，共59頁。（二）海水的密度海水密度是指單位體積海水的質(zhì)量，以表示，其單位為g/cm3。但是習(xí)慣上使用的密度是指海水的比重，即指在一個大氣壓力條件下，海水的密度與水溫3.98時蒸餾水密度之比。因此在數(shù)值上密度和比重是相等的。海水的密度狀況，是決定海流運動的最重要因子之一。 第50頁，共59頁。1、影響海水密度的因素海水的密度是水溫、鹽度與壓力的函數(shù)。(1)海水的密度隨鹽度值的增加而增大，與鹽度成線性

23、正相關(guān)；(2)海水具有一定的可壓縮性，則壓力加大，海水密度增加，即與壓力成正相關(guān)；(3)海水的密度隨溫度的變化比較復(fù)雜。我們知道，純水在4 （ 3.98）密度最大，而海水最大密度溫度是個變值，隨鹽度值增加而降低。據(jù)測定，當(dāng)海水鹽度是37時，最大密度所對應(yīng)的溫度為-1.332 ，一般來講，海水的最大密度溫度低于0 。因此，一般地，隨海水溫度的降低，海水的密度是增加的。,第51頁，共59頁。關(guān)于海水密度的問題海峽：海峽是連通海洋與海洋之間狹窄的天然水道。特點是：上下層海水的流動方向是有區(qū)別的，通常都是方向相反。直布羅陀海峽：直布羅陀海峽位于西班牙最南部和非洲西北部之間。是連接地中海和大西洋的重要門戶，全長約90公里。該峽最窄處僅14公里，其西面入峽處最寬，達(dá)43公里；最淺處水深301米，最深處水深1181米，平均深度約375米；自大西洋經(jīng)直布羅陀海峽流向地中海的海流速為每小時4公里。 第52頁，共59頁。第53頁，共59頁。第54頁，共59頁。（三）水色與透明度1水色水色，是指自海面及海水中發(fā)出于海面外的光的顏色，是海水質(zhì)點及懸浮物質(zhì)對太陽光的選擇性吸收和散射作用的綜合結(jié)果。它并不是太陽光線透人海水中的光的顏色，也不是日常所說的海水的顏色。它取決于海水的光學(xué)性質(zhì)和光線的強(qiáng)弱，以及