1. 大陸海洋大氣三者之間的物質能量相互作用過程
海洋中有豐富的資源。在當今全球糧食、資源、能源供應緊張與人口迅速增長的矛盾日益突出的情況下,開發利用海洋中豐富的資源,已是歷史發展的必然趨勢。目前,人類開發利用的海洋資源,主要有海洋化學資源、海洋生物資源、海底礦產資源和海洋能源四類。
海水可以直接作為工業冷卻水源,也是取之不盡的淡化水源。發展海水淡化技術,向海洋要淡水,是解決世界淡水不足問題的重要途徑之一。
海水中已發現的化學元素有80多種。目前,海洋化學資源開發達到工業規模的有食鹽、鎂、溴、淡水等。隨著科學技術的發展,豐富的海洋化學資源,將廣泛地造福于人類。
海洋中有20多萬種生物,其中動物18萬種,包括16000多種魚類。在遠古時代,人類就已開始捕撈和采集海產品?,F在,人類的海洋捕撈活動已從近海擴展到世界各個海域。漁具、漁船、探魚技術的改進,大大提高了人類的海洋捕撈能力。海洋中由魚、蝦、貝、藻等組成的海洋生物資源,除了直接捕撈供食用和藥用外,通過養殖、增殖等途徑還可實現可持續利用。
在大陸架淺海海底,埋藏著豐富的石油、天然氣以及煤、硫、磷等礦產資源。在近岸帶的濱海砂礦中,富集著砂、貝殼等建筑材料和金屬礦產。在多數海盆中,廣泛分布著深海錳結核,它們是未來可利用的潛力最大的金屬礦產資源(圖3.14《深海錳結核》)。
海水運動中蘊藏著巨大的能量,它們屬于可再生能源,而且沒有污染。但是,這些能量密度很小,要開發利用它們,必須采用特殊的能量轉換裝置?,F在,具有商業開發價值的是潮汐發電和波浪發電,但是工程投資較大,效益也不高。
海洋漁業生產
海洋漁業資源主要集中在沿海大陸架海域,也就是從海岸延伸到水下大約200米深的大陸海底部分。這里陽光集中,生物光合作用強,入海河流帶來豐富的營養鹽類,因而浮游生物繁盛(圖3.15《大陸架剖面示意》)。這些浮游生物是魚類的餌料,它們在海洋中分布很不均勻,一般在溫帶海區比較多。
溫帶地區季節變化顯著,冬季表層海水和底部海水發生交換時,上泛的底部海水含有豐富的營養鹽類,這些營養鹽類來自海洋中腐爛的生物遺體。暖流和寒流交匯處或有冷海水上泛的地方,餌料比較豐富。這些地方通常是漁場所在地(圖3.16《世界主要漁業地區的分布》)。因此,盡管大陸架水域只占海洋總面積的7.5%,漁獲量卻占世界海洋總漁獲量的90%以上。
世界主要漁業國都分布在溫帶地區,這些溫帶國家魚產品消費量高,市場需求大。中國和日本是世界海洋漁獲量較多的國家。中國在充分利用近海漁場(圖3.17《舟山漁場的沈家門漁港》)和淺海灘涂大力發展海洋捕撈和海水增養殖業的同時,遠洋捕撈也獲得了較大的發展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水產品在食品結構中比重較大。
2. 大陸海洋大氣三者之間的物質能量相互作用過程的示意圖
人類對海洋帶來咯無盡的破壞
主要有兩個方面,(污染,過度捕撈)
1、石油及其產品(見海洋石油污染)。
2、金屬和酸、堿。包括鉻、錳、鐵、銅、鋅、銀、鎘、銻、汞、鉛等金屬,磷、砷等非金屬,以及酸和堿等。它們直接危害海洋生物的生存和影響其利用價值。
3、農藥。主要由徑流帶入海洋。對海洋生物有危害。
4、放射性物質。主要來自核爆炸、核工業或核艦艇的排污。
5、有機廢液和生活污水。由徑流帶入海洋。極嚴重的可形成赤潮。
6、熱污染和固體廢物。主要包括工業冷卻水和工程殘土、垃圾及疏浚泥等。前者入海后能提高局部海區的水溫,使溶解氧的含量降低 ,影響生物的新陳代謝,甚至使生物群落發生改變;后者可破壞海濱環境和海洋生物的棲息環境!
過度捕撈!
(1)人類有漫長的捕魚歷史,錯認為海洋蘊含著無盡的資源,漁業資源資源是取之不盡的,對海洋魚類毫無節制毫無規劃地捕撈。
(2)隨著機械、電子、化工、造船和整個科學技術水平的高度發展,捕魚的漁獲量大大增加。
(3)食品、營養保健、醫療、工業生產、科研等對海洋魚類的需求量加大。
(4)漁政管理不到位
過度捕撈的危害:
(1)種群滅絕,無魚可捕。 過度捕撈最直接的惡果就是導致種群的滅絕 。
(2)可捕魚類質量下降 。因過度捕撈,近年來海洋捕撈漁獲物營養級年年下降,漁獲品種低齡化、小型化日趨嚴重,總體質量也越來越差。
(3)漁獲產品結構發生變化,海洋生態系統面臨災難 。
(4)世界漁業產業結構發生變化,由捕撈轉向養殖 。但不善的水產養殖所造成的破壞包括生態破壞,以及魚群中猖獗流行的疾病等。
3. 大氣和海洋中的
產生差異原因主要在于生態效率,即能量轉化效率上。
因為陸地生態系統以腐食鏈為主,其凈的初級生產量中有很多是動物不能消化的纖維素,使得生態系統的食物鏈從第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率不到3%.而海洋凈的初級生產量主要是藻類,能量轉化效率高,所以海洋總的次級生產量遠高于陸地生態系統.所以造成了陸地和海洋上空單位面積的整層單位能量差異。
4. 海洋上空大氣能量的變化
海洋是地球上決定氣候發展的主要因素之一。它通過與大氣的能量物質交換和水循環等作用在調節和穩定氣候上發揮著決定性作用,被稱為地球氣候的“調節器”。
海洋的氣候調節功能
地球上的氣候變化莫測,其最主要的原因是大氣受熱的狀況和大氣中所含水汽的多與少。地球上的熱量來自太陽,這種說法并沒有錯。但前提條件是,它必須要經過海洋這個“調節器”才能影響地球氣溫,使地球溫度發生變化。
太陽光以短波輻射的方式照到地球,當它通過大氣時,只能一小部分被大氣直接吸收,大部分則照射在地球表面,使地球表面溫度增高。地球表面增溫后,會不斷向外發出輻射,這種輻射和太陽的短波輻射不同,不發光,只發熱,屬于長波輻射,也叫熱輻射。這種長波輻射正是大氣層容易吸收的,因而大氣溫度提高。
海洋占地球面積的2/3,它是大氣熱量的主要供應者;同時,海水的熱容量比空氣大得多,1cm3的海水溫度降低1℃放出的熱量,可使3000cm3的空氣溫度升高1℃。海水是透明的流體,太陽可以照射到較深的地方,使相當厚的水層貯存著熱量。如果全球100米厚的表層海水降溫1℃,釋放的熱量就能夠使全球大氣增溫60℃。所以,海洋長期積蓄著的大量熱能就像是一個“鍋爐”,通過能量的傳遞,對天氣與氣候產生一定的影響。
大氣中的水蒸氣主要來自于海洋。海水在蒸發時,會將大量水汽散發到大氣,海洋的蒸發量占地表總蒸發量84%左右,海洋平均每年可以把3.6萬億立方米的水化為水蒸氣??諝庵械乃魵夂慷嗔?,就會使空氣變得輕薄、新鮮些。
同時,海洋能夠吸收大氣中40%左右的二氧化碳,降低人類活動對環境造成的影響,能夠有效抑制全球變暖。
根據以上所述不難看出,海洋是地球大氣熱量和水汽的主要供應者。海洋的熱狀況和蒸發情況,直接影響著大氣的熱量和水汽的含量與分布。因此,說海洋是地球氣候的“調節器”一點都不夸張。
5. 造成陸地和海洋大氣能量差異的原因
海洋水體和陸地水體是通過水循環的方式聯系起來的。地球表面各種形式的水體是不斷地相互轉化的,水以氣態,液態和固態的形式在陸地、海洋和大氣間不斷循環的過程就是水循環。地球表面的水通過形態轉化和在地表及其鄰近空間(對流層和地下淺層)遷移。水循環的成因:形成水循環的外因是太陽輻射和重力作用,其為水循環提供了水的物理狀態變化和運動能量:形成水循環的內因是水在通常環境條件下氣態、液態、固態三種形態容易相互轉化的特性。降水、蒸發和徑流是水循環過程的三個最重要環節,這三個環節構成的水循環決定著全球的水量平衡,也決定著一個地區的水資源總量。水循環,將海洋的水和陸地的水聯系了起來。擴展資料水循環的主要作用表現在三個方面:
① 水是所有營養物質的介質,營養物質的循環和水循環不可分割地聯系在一起;
② 水對物質是很好的溶劑,在生態系統中起著能量傳遞和利用的作用;
③ 水是地質變化的動因之一,一個地方礦質元素的流失,而另一個地方礦質元素的沉積往往要通過水循環來完成。
6. 海洋大氣相互作用的基本特征
中國海洋大學
核心課程:
海洋學、近海區域海洋學、流體力學、海洋調查、衛星海洋學、物理海洋學、海洋要素計算、流體力學實驗、海洋調查實習、海洋環流。
專業特色課程:
海浪、海洋內波、物理海洋實驗、風暴潮、潮汐、極地海洋學、海洋-大氣相互作用、海洋臺站實習。
7. 海洋和大氣之間也存在著持續的動量熱量和什么的交換
大氣湍流是大氣中的一種重要運動形式,它的存在使大氣中的動量、熱量、水氣和污染物的垂直和水平交換作用明顯增強,遠大于分子運動的交換強度。大氣湍流的存在同時對光波、聲波和電磁波在大氣中的傳播產生一定的干擾作用。
在大氣運動過程中,在其平均風速和風向上疊加的各種尺度的無規則漲落。 這種現象同時在溫度、濕度以及其他要素上表現出來。大氣湍流最常發生的3個區域是:
① 大氣底層的邊界層內。
②對流云的云體內部。
③大氣對流層上部的西風急流區內。
大氣湍流的條件
大氣湍流的發生需具備一定的動力學和熱力學條件:其動力學條件是空氣層中具有明顯的風速切變;熱力學條件是空氣層必須具有一定的不穩定度,其中最有利的條件是上層空氣溫度低于下層的對流條件,在風速切變較強時,上層氣溫略高于下層,仍可能存在較弱的大氣湍流。理論研究認為,大氣湍流運動是由各種尺度的渦旋連續分布疊加而成。其中大尺度渦旋的能量來自平均運動的動量和浮力對流的能量;中間尺度的渦旋能量,則保持著從上一級大渦旋往下一級小渦旋傳送能量的關系;在渦旋尺度更小的范圍里,能量的損耗起到了主要的作用,因而湍流渦旋具有一定的最小尺度。在大氣邊界層內,可觀測分析到最大尺度渦旋約為 1千米到數百米;而最小尺度約為1毫米。
8. 海洋和大氣之間的熱量交換
太陽輻射.在太陽輻射和地球引力的推動下,水在水圈內各組成部分之間不停的運動著,構成全球范圍的海陸間循環(大循環),并把各種水體連接起來,使得各種水體能夠長期存在.海洋和陸地之間的水交換是這個循環的主線,意義最重大.
在太陽能的作用下,海洋表面的水蒸發到大氣中形成水汽,水汽隨大氣環流運動,一部分進入陸地上空,在一定條件下形成雨雪等降水;大氣降水到達地面后轉化為地下水、土壤水和地表徑流,地下徑流和地表徑流最終又回到海洋,由此形成淡水的動態循環.水循環分為海陸間循環(大循環)以及陸上內循環和海上內循環(小循環).從海洋蒸發出來的水蒸氣,被氣流帶到陸地
上空,凝結為雨、雪、雹等落到地面,一部分被蒸發返回大氣,其余部分成為地面徑流或地下徑流等,最終回歸海洋.這種海洋和陸地之間水的往復運動過程,稱為水的大循環.僅在局部地區(陸地或海洋)進行的
稱為水的小循環.環境中水的循環是大、小循環交織在一起的,并在全球范圍內和在地球上各個地區內不停地進行著.
9. 海洋大氣之間可以交換什么物質
所有波浪或海流將能量釋放在海岸時,造成的影響大約是侵蝕或是輸送沉積物,這些作用分布的垂直距離大約是海平面上下各10公尺的范圍內,海平面以上10公尺通常是潮汐或是風暴系統影響的上限,而海流輸送沉積物的力量在海平面下10公尺,且沒有風暴的作用時,也會變得非常微弱。在這狹窄的20公尺以外,海水對海岸產生的形塑作用,主要就是海平面變化的影響。雖然海平面的變化不像地震造成的海嘯,可在瞬間改變一個海岸,但是卻能夠在千年或萬年的尺度內,持續地影響全球的海岸。
當地球的平均溫度下降,全球便有大量的水分在南北極冰帽與大陸冰川中形成,而使得海平面下降;當地球溫度升高,這些冰層又將融化,海水面又因而上升。在這樣的變化之間,海平面的變動幅度可達100公尺,因此造就了一系列的海岸侵蝕地形。當海平面移動到一新而未被雕琢的海岸時,波浪開始在其上釋放能量,逐漸產生新的地貌及不同型式的各式海岸,這樣的情形可以在許多的海岸觀察到。
10. 海洋與大氣之間熱量傳遞
在地球表面,低緯度地區獲得的凈輻射能多于高緯度地區,要保持熱量平衡,必須有熱量從低緯度地區向高緯度地區輸送。地球上高低緯度間的熱量輸送主要是通過大氣運動和洋流共同實現的。
在0°~30°N地區,海洋輸送的熱量超過大氣輸送的熱量;在30°以北地區,大氣輸送的熱量超過海洋輸送的熱量;在50°N附近,海洋把相當多的熱量輸送給大氣,再由大氣環流向更高緯度輸送。通過?!獨獾南嗷プ饔煤蛯崃康娜蜉斔?,維持了地球上的熱量平衡。
11. 海洋大氣相互作用及影響
一項新的研究警告稱,全球海洋吸收的熱量遠比人們以前認為的要多得多。研究人員指出,研究結果顯示,這些水體對污染的敏感度可能高于預期,這對IPCC 2014年氣候變化評估構成了挑戰。為此,來自普林斯頓大學和斯克利普斯海洋研究所的研究小組使用了另外一種不同的技術來測量海洋儲存的熱量。
研究由美國國家海洋與大氣管理局(NOAA)資助。在這項研究中,科學家們發現海洋吸收的熱量比過去估算的要多出60%。