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物理海洋学  074M4001H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:杨海军等
课程编号: 074M4001H 课时: 51 学分: 3.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:杨海军等
英文名称: Physical Oceanography

教学目的、要求

培养学生对海洋学的兴趣,使学生掌握物理海洋学的最基本知识。 

预修课程

教 材

主要内容

描述性物理海洋学是针对有一定物理、数学和地学基础的低年级研究生开设的一门了解海洋物理特征的基础课程。这门课程从最简单的对地球海洋的大小、形状和海底地形的描述出发,将带领学生系统地认识海水的物理特性(包括温度、盐度、密度和海水的声光电学属性),海水质量、盐度和热量的收支,不同大洋里的海洋水团分布以及环流状况,包括影响全球天气和气候的厄尔尼诺现象,以及和人类生活最密切相关的近岸海洋,如沿岸上升流、海湾环流和潮汐、珊瑚礁等等。这门课程将为有志于从事海洋学研究的学生提供最基础也是最重要的知识。
1. 引言
海洋学研究的基本目标就是清楚系统地描述海洋,并且能够做到充分定量地描述海洋,从而使我们能够在某种程度上预报未来海洋的行为。对海洋的物理描述是海洋学研究的一个方面,可以通过两种方式达成:一个是概要或描述性方法,通过对某特定现象的观测,我们可以用尽量简单的特定术语来描述这种现象;另一种是动力或理论的方法,把已经知道的物理规律应用到海洋,把海洋看做是力的受体,通过求解数学方程来得到海洋运动的信息。
2. 海洋的大小、形状和海底地形
海洋覆盖了地球表面大约71%的面积,只有29%的表面是陆地。不同半球海路面积对比不同,海洋的深度也有很大差异。本章介绍海底山脉、海岸、大陆架、陆架坡折,深海地形等等。
3. 海水的物理属性
海水的物理属性包括温度、盐度、传导性、密度、声光电学特性、海水的颜色等等。海水的密度在很大程度上决定了海水的运动,温度、盐度和压力决定了海水密度,而压力还对海水的温度影响很大。
4. 海水特性的典型分布
本章主要介绍海洋温度、盐度和密度分布。温度分布包括表层海温、上层海温和温跃层、上层海温的时间变化、深水位温。盐度分布包括表层盐度、上层盐度和深水盐度和盐度时间变化。密度分布包括表层密度、次表层密度和等密度面、静力稳定度、密度的地理分布。
5. 海水质量、盐度和热量收支
本章主要介绍海水的体积守恒、盐分守恒以及热能守恒。首先明确守恒所需遵循的原则。通过举例说明海水盐分守恒的原则。海水热量收支包括短波太阳辐射、长波辐射、潜热通量和感热通量,各个分量受哪些因素制约,如云、海冰和雪盖对长波辐射的影响。计算热量收支各个分量应该注意的事项;热量收支的地理分布,如太平洋和大西洋等等。
6. 海洋测量仪器和方法
本章简要介绍用于测量海洋的仪器和方法。如对海水温度、盐度和密度的测量,以及对应的仪器。测量海水流速以及海气界面的方法和仪器,海水年纪的估计,海洋测量平台等等。
7. 海洋环流和水团
本章是这门课程的重点。首先介绍风生环流、深水环流、海水混合过程等形成原因和机制,然后逐个介绍不同大洋里的主要环流。南方海洋的划分、水团性质和南极亚南极区域环流;太平洋环流、赤道环流系统及其时间-空间变化,北太平洋环流和黑潮;南太平洋环流;赤道东边界流,秘鲁沿岸流,厄尔尼诺和南方涛动;太平洋水团性质等;大西洋环流,北大西洋环流和墨西哥湾流;北冰洋环流等等。
8. 沿岸海洋学
本章介绍沿岸上升流,Ekman层和Ekman输送,浅水Ekman环流;海湾类型和小尺度海湾环流;珊瑚礁等等。

参考文献

1. Descriptive Physical Oceanography, An Intruduction. George L. Pickard, William J. Emery, Butterworth Heinemann. 1990.
2. Ocean Circulation, 2nd Edition. Open University, Colling, Angela (editor), Butterworth-Heinemann. 2001.
3. Introductory Oceanography, 9th Edition. Harold V. Thurman and Elizabeth A. Burton, Prentice Hall, 2001. Website: http://www.prenhall.com/thurman 
4. Introduction to Physical Oceanography, 2nd Edition. John A. Knauss, Prentice Hall, 1996.
5. Geophysical Fluid Dynamics, 2nd Edition. Pedlosky, J., Springer-Verlag. 1987.
6. Introduction to Dynamical Oceanography. Pond, S. and G. L. Pickard, Pergamon, 1983.
7. Atmosphere-Ocean Dynamics. Gill, A. E., Academic Press. 1981.

授课时间: 星期二, 第5、6、7节
授课地点: 教2-327
授课周次: 3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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