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物理海洋学 广东海洋大学 海洋与气象学院 李杰 （7788lijie@163.com） 什么是物理海洋学？ 《中国大百科全书》海洋科学卷（1987） 运用物理学的观点和方法，研究海洋中的力场、热盐结构及其因之而生的各种机械运动的时空变化，并研究海洋中的物质交换、动量交换、能量交换和转换的学科。 全国科学技术名词审定委员会公布的《海洋科技名词》（2版） 狭义：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产生的各种运动的时空变化，海洋中的物质交换、能量交换和转换的学科。 广义：以物理学的理论、方法和技术，研究海洋中的物理现象及其变化的规律，并研究海洋水团与大气圈、岩石圈和生物圈的相互作用的学科。 例：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。 决定洪灾的主要因素 全球大气中水汽的分布； 海水的蒸发； 海表温度对大气运动的控制； 海流、海洋的热盐结构。 发展简史 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，3次航行，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。首次完成环南极航行。 发展简史 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。 1872--1876年英国皇家学会组织了 “挑战者”号在大 西洋、太平洋和印度洋历时3年5个月的环球海洋考察开始的。 “挑战者”号的航行是第一次对海洋进行全面的研究 继英国挑战者号之后 ，德国流星号于 1925～1927 年对南大西洋进行了考察，历时2年零3个月。电子技术和其他近代科学方法得应用。发现了纵贯整个大西洋的中央海岭，首次推算出深海区海水中悬浮物质在洋底的沉积速率。这次考察还揭示了海洋环流和大洋热量、水量平衡的概况。调查的结果总结成16卷考察报告出版，包括海底地质地貌、 海洋物理、海洋化学、海洋生物、海洋气象，以及内波等内容。 发展简史 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 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 1980年以后，出现多项国际性海洋考察计划： “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； “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。 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。 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 当前的研究热点 传统的物理海洋问题仍然具有生命力； 卫星观测资料对物理海洋的推动； 数值模拟； 从数学上讲，强非线性过程是研究热点。 海洋 面积占地球面积71%（3.61X108km2） 海洋总体积1.37X109km3 平均深度3.7km（最深Mariana 11022m） 平均温度3.5oC 平均盐度34.7 面积分配：太平洋 49.8%，大西洋和北冰洋29.4%，印度洋 20.7% 南半球占水体体积80.9%（面积占57%） 研究内容 研究内容大致可分为三个方面： 海水宏观运动(如海流、海浪、潮汐) 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) 海水与全球变化等大尺度现象的相互作用 。 宏观运动 海浪：研究其生消机制，预报，对海运和海上建筑物的影响。 宏观运动 海流：研究其变化规律，对气候的影响。 宏观运动 潮汐：研究其产生机制，预报