海洋科学导论教案56章

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1、,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,,*,,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,*,,第五章 海水结冰现象,第一节 海水结冰的危害,,第二节 海水的冰点,,第三节 海水的结冰过程,,第四节 海冰的物理性质,,第五节中国近海冰清,第一节 海水结冰的危害,较大面积海水结冰会给沿岸人民的生产、生活造成危害甚至形成灾害，概括起来海冰的危害有以下几个方面。,,一、阻断航运。绝大多数运输船舶不具备破冰能力，因海水

2、结冰，航运被阻断，经济损失巨大。,,二、毁坏海上设施，包括油气开采及水产养殖用的网箱、浮筏。尚未冻结结实和次年融化中的流冰具有极大的冲击力，采油平台、网箱、浮筏常常深受其害。,第一节 海水结冰的危害,三、冰层以下无光，海洋植物〔单细胞藻类和大型经济藻类〕生长受到抑制，海洋生产力下降。,,四、阻碍了海水的流动，不利于营养盐的均匀分布。,,海冰除具有很大的危害外，有时也有下面的好处：,,结实的厚冰上面可以行驶车辆。,,海水结冰过程中促进上下对流，有利于底层营养盐的上浮。,,1969年我国遭遇特大冰灾，渤海海面3/4面积结冰，最厚的南堡海区厚达1m。为挽救船只，空军曾在60厘米厚的堆积冰层上投放30

3、公斤炸药包，结果还没有炸破冰层。,雪龙号考察船在冰面上卸货,俄罗斯,Yamal,号核动力破冰船,海面结冰,日本,Aurora,号破冰船,雪龙号破冰船,南极周围的海冰,北冰洋巨大的浮冰,第二节 海水的冰点,纯淡水在,1,个大气压下的冰点是,0,℃，海水因为结冰时必须析出盐分，结冰慢，冰点较低，随盐度而变化。,,,海水冰点、最大密度的温度与盐度的关系,,,S‰,0,5,10,15,20,24.7,25,30,35,冰点℃,0,-0.27,-0.53,-0.8,-1.07,-1.33,-1.35,-1.63,-1.91,T,ρ,大,4,2.93,1.86,0.77,-0.31,-1.33,-1.40

4、,-2.47,-3.52,海水冰点,海水冰点随盐度升高而下降。,,最大密度的温度也随盐度升高而下降，速度快于冰点。,,淡水表层4℃以上时上凉下热上下对流，上下均为4℃后继续降温，上凉下热不对流，直至结冰。,,海水盐度低于24.7‰时，与淡水相似，不对流时间稍短。,,盐度大于24.7‰时，对流一直进展，直至上下全部降至冰点。,海水冰点和最大密度的温度与盐度的公式,冰点,i,=-0.003-0.0527s-0.00004s²,,T,ρ,大,=3.975-0.2168s+0.0001282s²,,第三节 海水的结冰过程,一、结冰过程：海冰是淡水冰晶、“卤水〞和含有盐分的气泡混合体。按开展阶段，可分为

5、,,→初生冰：针状、细小、互相别离。,,→尼罗冰：冰针连结、厚2-3cm以内，海浪可打碎,,→ 饼冰：厚4-5cm，海浪打不碎。,,→ 冰板：厚5-15cm，可行驶车辆。,,→多年冰：多年不化，更大的厚度。,,二、海水的过冷却：由于海水过分清洁无晶核、运动等原因，降温至冰点仍不结冰的现象。大洋水的过冷却是一个普遍现象。,第三节 海水的结冰过程,三、海水比淡水难以结冰的原因,,海水冰点比淡水低。,,结冰之前上下水层一直对流，降温困难。,,水平方向的流动和波浪。,,海水一般较清洁，缺少晶核。,,四、海冰的类型,,按运动状态分为固定冰和浮〔流〕冰。前者与海岸、岛屿或海底冻结在一起，多分布于沿岸或岛屿

6、附近，其宽度可从海岸向外延伸数米至数百公里；后者自由漂浮于海面，随风、浪、海流而漂泊。冰层高于海面2m就称为冰架，高于海面5m以上就称为冰山。,南极的冰山,格陵兰岛的冰山,南极海域的浮冰,第四节 海冰的物理性质,一、海冰的盐度,,海冰的盐度是指其融化后海水的盐度，一般为 3～7 ‰左右。海水结冰时，是里面的水冻结，而将其中的盐分排挤出来，局部来不及流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶之间的空隙里形成“盐泡〞。此外， 海水结冰时，还将来不及逸出的气体包围在冰晶之间，形成“气泡〞。因此， 海冰实际上是淡水冰晶、卤汁和气泡的混合物。,海冰盐度上下取决于,,,冻结前海水的盐度,,冻结的速度,,在冰层中

7、的位置,,冰龄等因素。 冻结前海水的盐度越高，海冰的盐度也高，在南极大陆附近海域测得的 海冰盐度高达,22,～,23‰,。结冰时气温越低，结冰速度越快，来不及流出而被包 围进冰晶中的卤汁就越多，海冰的盐度自然要大。在冰层中，由于下层结冰 的速度比上层要慢，故盐度随深度的加大而降低。当海冰经过夏季时，冰面 融化也会使冰中卤汁流出，导致盐度降低，在极地的多年老冰中，盐度几乎 为零。,不同气温下海冰的盐度,结冰时的气温℃,-16,-28,-40,海冰盐度,‰,5.6,8.0,10.2,冰层厚度,m,0,0.13,0.45,0.95,海冰盐度,‰,6.74,5.31,4.37,3.17,某海区不同位置

8、处海冰的盐度,,二、海冰的密度 纯水冰 0℃时的密度一般为 0.917g/cm-3，海冰中因为含有气泡，密度一般低于此值，新冰的密度大致为 0.914～0.915。冰龄越长，由于冰中卤汁渗 出，密度那么越小。夏末时的海冰密度可降0.860 左右。由于海冰密度 比海水小，所以它总是浮在海面上。,,按0.86计算，海面上漂浮的冰山水面以上局部和水面下局部之比为1：5,三、海冰的热性质和其它物理性质,,海冰的比热容比纯水冰大，且随盐度的增高而增大。,,海冰的融解潜热也比纯水冰的大。,,海冰的热传导系数比纯水冰小，因为海冰中含有气泡，而空气的热传导系数是很小的。,,海冰的抗压强度约为纯水冰

9、的 3/4，这显然是因其存在许多空隙造成的。,第五节 中国近海冰清,我国仅在渤海和黄海的局部海区出现结冰现象，冰清并不严重。主要结冰区是渤海三湾和黄海北部沿岸海区。结冰期为12月~翌年2月约三个多月。,,辽东湾冰区宽度数百至数千米，厚度10~30cm,冰期120天。,,渤海湾冰期100天，冰区宽度200-2000m，厚30cm以下。,,莱州湾时间和面积均较小。,2000,年黄渤海结冰区,秦皇岛海域结冰,2007,年,2,月辽东湾冰区图,2007,年莱州湾结冰区域,第六章 波浪,第一节 波浪的要素和分类,,第二节 波浪的等级,,第三节 中国近海的波浪,第一节 波浪的要素和分类,一

10、、波浪与海洋渔业的关系,,由于受到风力、海底地震、火山爆发、潮汐等因素的影响，一般各海区都要形成波浪。,,波浪较大的海区海水混合剧烈，海水中溶解气体丰富，藻类生长繁茂，鱼贝类也较多。但波浪太大不但威胁船只平安，而且可能破坏养殖浮筏和网箱。,第一节 波浪的要素和分类,二、波浪的要素,,表示波浪形态特征的物理量称为波浪要素,,波高：一个完整波浪最高点和最低点的垂直距离,,波峰和波谷：高于平均水面局部称波峰，反之称波谷,,波顶和波底：波形最高点和最低点。,,波长：两个相邻波顶的水平距离，单位米。L,,周期：某一水质点从一个波峰到下一波峰的时间。单位秒。t,,振幅：波峰到静止水面间的距离，即波高的1

11、/2.,,波速：波长/周期，c,,第一节 波浪的要素和分类,波陡：波高/波长。,,波向：波浪传来的方向,,,,,,,,,第一节 波浪的要素和分类,由于海洋中的波浪形态很复杂，实际常用以下指标描述海区波浪情况。,,平均波高：很多波形的波高平均数，也叫平均浪高。,,有效浪高：取观测波浪数的前1/3大波进展平均。一般情况下，平均浪高为0.63时，有效浪高为1。海浪预报的平均浪高是指有效浪高。,,海水波浪各要素关系通常为,,L=1.56t² L=0.64c²,波浪模型图,第一节 波浪的要素和分类,三、波浪的分类,,按照成因，分为风浪、潮汐浪、海啸。,,风浪和涌浪。在风力的直接作用下形成

12、的波浪，称为风浪；当风停顿，过当波浪离开风区时，这时的波浪便称为涌浪。,,按照位置，分为外表波和内波。,,按照运动形式，分为前进波和驻波〔水质点上下运动〕,,按周期分为毛细波〔周期＜1s〕、重力波〔1~30s〕、潮波〔12或24h〕、海啸〔数分钟〕,第二节 波浪的等级,一、决定风浪大小的因素有,,1.风速 2.风时〔风吹过海面的时间〕,,,二、波浪等级,级别,有效浪高,m,名称,1,＜,0.1,微浪,2,0.1~0.5,小浪,3,0.5~1.25,轻浪,4,1.25~2.5,中浪,5,2.5~4.0,大浪,6,4~6,巨浪,7,6~9,狂狼,8,9~14,狂涛,9,＞,14,怒涛,巨大的海浪,海面一般波浪,波浪检测用浮漂,第三节 中国近海波浪情况,一、中国近海外海海域波浪,,,我国海区风向受季风影响，冬季多偏北风，夏季多偏南风。所以，冬季海区为北向浪，夏季为南向浪。春秋两季波向混乱。浪高多在,3m,以内。东南海较大，台湾海峡最大,9m,，东海东部最大,10m,。,,二、沿岸波浪,,,渤海沿岸，渤海海峡，黄海沿岸，东南海沿岸,1m,左右。,