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环境海洋学 第二章 全球环境系统 2006年9月21日 回顾 海洋科学概论 海洋资源开发利用；四种海洋资源 全球变化研究；两个方面 维护海洋权益。 环境海洋科学（ Environmental Oceanography ） 联合国海洋法公约 专有名词与海域划分 海洋争端 2.1 地球的圈层构造 地球的几大圈层： （1）大气圈 Atmosphere （2）水圈(含冰雪圈) Hydrosphere, Cryosphere （3）生物圈(含人类圈或智能圈）[生态圈] Biosphere, Humosphere, Ecosphere （4）岩石圈(含土壤圈) Lithosphere, Pedosphere （5）地球内部圈层（地幔直至地心） （6）磁圈 Magnetosphere 外地圈：大气圈、水圈、生物圈； 内地圈：地壳、地幔、地核。 地球表面（广义）： 上自大气圈对流层顶部，下至岩石圈沉积岩层底部，厚度可达30~35km。 地球表面（狭义）： 指大气圈、岩石圈、水圈的交接面，上限离地面不超过100m，相当于对流层近地面摩擦层下部—地面边界层，下限为太阳辐射能可到达的深度；在陆地不超过地下30m，在海洋不超过水下200m（即真光层），所以狭义的地球表面的厚度，一般不超过200-300m 。 2.1.1 大气圈 1、大气中的五种气体： 氮气、氧气、氩气、二氧化碳和水汽（nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide and water vapor）占了大气圈中气体体积的99.9%。 NB: water vapor ≠ water droplets （1）14C 在上层大气（12-16公里）中的氮原子受到短波宇宙辐射后，可以产生一种不稳定的碳的同位素，即14C。 与正常二氧化碳的比例基本稳定在1：1012 。 12C：13C：14C = 98.89%:1.108%:1.2*10-10 是一种测量有机沉积物年代的方法。 14C总量为80吨，每年生成9.8千克。但近代有“原子弹-氢弹效应”（中子与氮气相互作用）。 （2）O3 氧在60km以下的大气中，基本以氧分子存在。臭氧(ozone)能够吸收短波长的辐射（紫外），它是由短于0.24?m波长的辐射将氧分子分离成氧原子后，再与分子氧结合后生成的。 O2 + h? ? O + O O + O2 + M ? O3 + M (M是大气层中的任何其他分子) 臭氧层基本在10 - 60km 的范围内，最大值出现在30 –40 km。臭氧的破坏有许多形式，但最有效的是 NO + O3 ? NO2 + O2 N O2 + O ? NO + O2 2、大气垂直结构 Hurricane Katrina on August 29, 2005 (Aug. 23 - 31, 2005) 3、科氏力（Coriolis force）与地转风（Geostrophic Wind） Coriolis force (Fc) = 2?? sin? Fc = -2 ? ? ? 其中?是纬度，?是地球转动矢量值7.29x10-5 （弧度/秒）。 科氏力是随着纬度而变化的。科氏力在极地最大，在赤道最小，为零。 February 19, 2002 in the southwestern Indian Ocean off the coast of Madagascar. 4、大气环流及全球风系 赤道地区，地球表面受热的空气上升到高层大气中，形成赤道辐合带（ITCZ—Intertropical Convergence Zone）。 上升的空气在到达15-20km 的高空后，分别向南北两极方向运动。其中一部分在南纬30和北纬30附近向地面下沉，形成副热带高压带(sub-tropical anticyclone)。 在极地上空向地面下沉的冷空气，则形成另一个地面高压带。在副热带高压区和极地高压区之间是低压带，其位置大约在南纬60和北纬60处，称为极地锋区。 在北半球，极地风向低纬度运动，形成极地东风(polar easterlies)。空气由副热带高压向赤道辐合带运动就形成东北信风 （低纬信风带）(trades) 。在其间即为中纬西风带（mid-latitude westerlies）径圈环流： 对应于地面在纬度0-30度的东北信风，其垂直结构构成哈得来环流圈Hadley cell。西风带对应middle latitude cell ，而在极地构成polar cell. 2.1.2 水圈 水圈是地球表层的水体，大部分汇集于海洋中，另一部分则分布在河流、湖泊、沼泽和表层岩石的孔隙和土壤中。 在沙漠的地下深处有水，在地球两极和山脉的雪线以上有固态水（冰），在大气下层