海洋科學導論教案9-10章

1、第九章 海洋氣象和災害,第一節(jié) 濕度和降水第二節(jié) 臺風第三節(jié) 寒潮第四節(jié) 風暴潮第五節(jié) 海嘯第六節(jié) 海平面上升第七節(jié) 赤潮,第一節(jié) 濕度和降水,一、濕度的概念和表示法 空氣中含有的水汽多少稱為濕度。影響濕度大小的主要因素是空氣的冷暖、氣壓的高低和水分的絕對量。 以下物理量可以用來表示濕度的大小。水汽壓（e）：大氣壓是由多種成分構成的混合壓，其中由水汽產生的分壓就稱為水汽壓，單位是毫米

2、汞柱（mmhg）、帕（pa）或g/cm²，例如海平面的氣壓約為760mmhg≈1013百帕≈1033g/cm²。,第一節(jié) 濕度和降水,在某一溫度下，空氣中所能容納的水汽量是有限度的，這個最大限度叫水汽飽和值（E）。0°空氣的E是6.11hpa，其他溫度的該值可以由瑪格努斯經驗公式求得。溫度越高此數(shù)值越高。2.絕對濕度（a）：單位容積的空氣中所含水汽的總質量。單位是g/m³。3.露點：一定水汽

3、含量的空氣，壓力不變，當溫度下降到某數(shù)值時，水汽量等于飽和值，繼續(xù)降溫就結露，該溫度稱為露點。,第一節(jié) 濕度和降水,4.相對濕度（r）：空氣中實際水汽壓與該溫度下的水汽飽和值之比叫相對濕度。 r=e/E×100% 水汽含量不變時，T升高，r就下降。二、我國沿岸的濕度 總體上呈南高北低、夏高冬低的態(tài)勢，南海最大濕度90%，渤海夏季80%，冬季50%，春秋兩季約65%。,第一節(jié) 濕度和降水,三、

4、降水 1.概念：從高空下降到地面的液態(tài)水和固態(tài)水的總和稱為降水。 2.表示法 降水量：一定時間內，無蒸發(fā)、無滲漏的情況下降水層總厚度，單位mm。 降水時數(shù)：降水持續(xù)的總時間。 降水強度：單位時間的降水量，通常是24個小時內的降水量。,地球的水循環(huán),第一節(jié) 濕度和降水,3.降水等級：按24小時內降水量大小，分為： 小雨：＜10mm 中雨：10~24.9mm

5、 大雨：25~49.9mm 暴雨：50~99.9mm 大暴雨：100~250mm 特大暴雨：≥250mm,第一節(jié) 濕度和降水,4.降雨的種類 對流雨：地面空氣受熱上升，升高到一定高度后降溫達到飽和，形成降雨。 地形雨：由于地形障礙地面濕熱空氣被迫抬升，降溫后形成降雨，如山坡的迎風面。 鋒面雨：在高空中暖而濕的空氣遇到干冷空氣團，迅速降溫至露點后形成降雨。,對流雨示意圖,地

6、形雨示意圖,第一節(jié) 濕度和降水,四、我國沿岸的降水有以下特點 1.南大北小，渤海年降水量大約500~700mm 黃海約600~900mm 東海約900~1300mm 南海在900~1800mm 2.山坡迎風面多于背風面。 3.同一緯度上，大陸沿岸降水多于島

7、嶼。因為島嶼一般地形簡單。 4.我國多數(shù)地區(qū)降水都集中在夏季。渤海夏季降水占全年的50~70%。,我國的降水量,第二節(jié) 臺風,臺風是發(fā)源于熱帶洋面的強大氣旋，中心附近風速超過33m/s。一、臺風的等級超強臺風：底層中心附近最大平均風速≥51.0米/秒，也即16級以上。強臺風：中心附近最大平均風速41.5-50.9米/秒，也即14-15級。臺風：中心附近最大平均風速32.7-41.4米/秒，也即12-13級。,第二節(jié)

8、臺風,強熱帶風暴：中心附近最大平均風速24.5-32.6米/秒，也即風力10-11級。熱帶風暴：中心附近最大平均風速17.2-24.4米/秒，也即風力8-9級。 熱帶低氣壓：中心附近最大平均風速10.8-17.1米/秒，也即風力為6-7級。臺風知識參考網址：http://www.weather.com.cn之災害預警,臺風示意圖,第二節(jié) 臺風,二、臺風的行進路線 ①西進型：臺風自菲律賓以東一直向西移動，經過南海最后在中國

9、海南島或越南北部地區(qū)登陸，這種路線多發(fā)生在10-11月。 ②登陸型：臺風向西北方向移動，穿過臺灣海峽，在中國廣東、福建、浙江沿海登陸，并逐漸減弱為低氣壓。這類臺風對中國的影響最大。7-8月基本都是此類路徑 ③拋物線型：臺風先向西北方向移動，當接近中國東部沿海地區(qū)時，不登陸而轉向東北，向日本附近轉去，路徑呈拋物線形狀，這種路徑多發(fā)生在5-6月和9-11月。,2005年7月18日強臺風海棠登陸,第二節(jié) 臺風,三、臺風的成因

10、 臺風形成的條件主要有兩個：一是比較高的海洋溫度；二是充沛的水汽。   在溫度高的海域內，正好碰上了大氣里發(fā)生一些擾動，大量空氣開始上升，使地面氣壓降低，這時上升海域的外圍空氣就源源不絕地流入上升區(qū)，又因地球轉動的關系，使流入的空氣像車輪那樣旋轉起來。當上升空氣膨脹變冷，其中的水汽冷卻凝成水滴時，要放出熱量，這又助長了低層空氣不斷上升，使地面氣壓下降得更低，空氣旋轉得更加猛烈，這就形成了臺風。,臺風的形成,

11、第三節(jié) 寒潮,一、概念 寒潮是指大規(guī)模冷空氣（在氣壓場上為冷高壓）由亞洲大陸西部或西北部侵襲中國時的強降溫天氣過程。在天氣預報中規(guī)定，因北方冷空氣入侵造成24小時內降溫10℃，并且過程中最低氣溫達5℃以下時定義為寒潮。有時北方冷空氣的入侵雖達不到這個標準，但降溫也很顯著，則一般稱為強冷空氣。在寒潮或冷空氣前鋒經過的地區(qū)常不僅有強烈的降溫，還時常伴有大風和降水（雨、雪）天氣現(xiàn)象。,第三節(jié) 寒潮,二、寒潮的成因

12、 造成寒潮天氣的主要原因，是北極地區(qū)由于太陽光照弱，地面和大氣獲得熱量少，常年冰天雪地。到了冬天，太陽光的直射位置越過赤道，到達南半球，北極地區(qū)的寒冷程度更加增強，范圍擴大，氣溫一般都在零下40℃—50℃以下。范圍很大的冷氣團聚集到一定程度，在適宜的高空大氣環(huán)流作用下，就會大規(guī)模向南入侵，形成寒潮天氣。,第三節(jié) 寒潮,三、寒潮的路線 入侵我國的寒潮主要有三條路徑：①西路：從西伯利亞西部進入我國新疆，經河西走廊向

13、東南推進；②中路：從西伯利亞中部和蒙古進入我國后，經河套地區(qū)和華中南下；③從西伯利亞東部或蒙古東部進入我國東北地區(qū)，經華北地區(qū)南下。,第四節(jié) 風暴潮,一、概念 風暴潮指由強烈大氣擾動，如熱帶氣旋（臺風、颶風）、溫帶氣旋等引起的海面異常升高現(xiàn)象。風暴潮又稱為氣象海嘯。風暴潮的空間范圍一般由幾十公里至上千公里，,第四節(jié) 風暴潮,二、風暴潮的危害 我國是世界上風暴潮災害非常嚴重的少數(shù)國家之一，風暴潮

14、災害一年四季均可發(fā)生，從南到北所有沿岸均無幸免。風暴潮往往帶來狂風惡浪，溯江河洪水而上，使其影響所及的濱海區(qū)域潮水暴漲，甚者海潮沖毀海堤海塘，吞噬碼頭、工廠、城鎮(zhèn)和村莊，使物資不得轉移，人畜不得逃生，從而釀成巨大災難。 年均損失數(shù)百億元。,2006年的一次風暴潮預警,風暴潮襲擊海岸,07年3月5日特大風暴潮襲擊煙臺海濱大堤,第五節(jié) 海嘯,一、海嘯的概念 當海底發(fā)生地震、火山爆發(fā)時，因震波的動力而引起海水劇烈的起伏，形成強

15、大的波浪，向前推進，將沿海地帶一一淹沒的災害，稱之為海嘯。,第五節(jié) 海嘯,二、海嘯的成因 海嘯通常由震源在海底下50千米以內、里氏地震規(guī)模6.5以上的海底地震引起。海嘯波長比海洋的最大深度還要大，在海底附近傳播也沒受多大阻滯，不管海洋深度如何，波都可以傳播過去，海嘯在海洋的傳播速度大約每小時五百到一千公里，而相鄰兩個浪頭的距離也可能遠達500到650公里，當海嘯波進入陸棚后，由于深度變淺，波高突然增大，它的這種波浪運

16、動所卷起的海濤，波高可達數(shù)十米，并形成“水墻”。,第五節(jié) 海嘯,三、海嘯的危害 劇烈震動之后不久，巨浪呼嘯，以摧枯拉朽之勢，越過海岸線，迅猛地襲擊著岸邊的城市和村莊，瞬時人們都消失在巨浪中。港口所有設施，被震塌的建筑物，在狂濤的洗劫下，被席卷一空。 地震海嘯給人類帶來的災難是十分巨大的。目前，人類對地震、火山、海嘯等突如其來的災變，只能通過預測、觀察來預防或減少它們所造成的損失，但還不能控制它們的發(fā)生。,2004年

17、印尼海嘯示意圖,海嘯示意圖,第六節(jié) 海平面上升,全球氣候變暖引起的海平面上升將使沿海地區(qū)變成海洋，給人類帶來災難。 在20世紀的100年間，平均氣溫升高了0.3~0.6℃，海平面約上升了10.5厘米。 其中，海水熱膨脹占4cm；格陵蘭島冰山融化占2cm；其他山岳冰川融化占4cm；南極冰蓋融化占0.5cm。 預計未來100年，海平面還會上升50~500cm。 氣溫每升高1℃，農作物即減產7~

18、10%。,溫室效應示意圖,1975~2005海平面上升情況,海平面上升預測,37,（a）過去140年的全球平均 溫度的變化?！?黑色平滑曲線代表長期的 變化趨勢。,（b）過去1000年的全球平 均氣溫變化?！锸怯蓸漭?、珊瑚、冰蕊、 歷史紀錄推估出來的資料。 ★黑色曲線為每50年平均值。,（來源：IPCC，2001),圖 1,38,（來源：IPCC，2001),,,1910~1

19、945,1976~2000,20世紀的增溫並不完全是線性的，主要的增溫發(fā)生於1910-1945年與1976-2000年兩個時期。,,20世紀的增溫程度是過去1000年來最大的,全球平均而言，1990年代與1998年分別是過去140年和過去1000年以來最溫暖的十年與單年年份。,,2003年中國沿海海平面與常年比較,中國海平面變化速率,第七節(jié) 赤潮,、赤潮的概念 赤潮是在特定的環(huán)境條件下，海水中某些浮游植物、原生

20、動物或細菌爆發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。赤潮并不一定都是紅色。赤潮發(fā)生的原因、種類、和數(shù)量的不同，水體會呈現(xiàn)不同的顏色，有紅顏色或磚紅顏色、綠色、黃色、棕色等。值得指出的是，某些赤潮生物（如膝溝藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起赤潮有時并不引起海水呈現(xiàn)任何特別的顏色。,第七節(jié) 赤潮,二、赤潮的危害 1、破壞漁場的鉺料基礎，造成漁業(yè)減產。 2、赤潮生物可引起魚、蝦、貝等經濟生物鰓的堵塞，造成這些生物窒息而死。

21、　3、赤潮生物大量死亡后，在細菌分解作用下，海區(qū)會嚴重缺氧或者產生硫化氫等有害物質，使海洋生物缺氧或中毒死亡。 4、有些赤潮生物的體內或代謝產物中含有生物毒素，能直接毒死魚、蝦、貝類等生物。,第七節(jié) 赤潮,三、赤潮的成因 由于城市工業(yè)廢水和生活污水大量排入海中，使營養(yǎng)物質在水體中富集，造成海域富營養(yǎng)化。此時，水域中氮、磷等營養(yǎng)鹽類；鐵、錳等微量元素以及有機化合物的含量大大增加，促進赤潮生物的大量繁殖。赤潮檢

22、測的結果表明，赤潮發(fā)生海域的水體均已遭到嚴重污染和富營養(yǎng)化。氮磷等營養(yǎng)鹽物質大大超標。,赤潮水,赤潮遠景,世界范圍的赤潮分布,第十章 部分海洋水溫要素的觀測,一、水深的測定二、水溫的測定三、比重和鹽度的測定四、透明度和鹽度的測定,第十章 部分海洋水溫要素的觀測,一、水深的測定 ①若水深＜10米，可以使用木桿或鐵桿直接測量水深，注意保持木桿鐵桿垂直入水。也可以使用自制繩索測深，注意繩索下端系上鉛錘。測量準確度0.1米。

23、②若水深＞100米，必須使用回聲測深儀等電子設備測深。測量準確度為米。,③水深在10~100米之間時，要使用鋼絲繩測深器測深。注意鉛錘大于5公斤，保證鋼絲繩基本垂直入水，傾斜角度小于10°，可以不進行傾角校正，大于10°時必須使用傾角儀進行校正。當鉛錘剛剛接觸海底發(fā)生松弛時，即在繩上浸水處做標記然后提起鋼絲繩，在船上或陸上用卷尺測量鋼絲繩的浸水總長度即得水深。準確度0.1米。,一、水深的測定,第十章 部分海洋水溫要

24、素的觀測,二 、水溫的測定 表層水溫計可以測定＜1米的表層海水溫度。 風浪不大時： ① 將水溫計放入水中，感溫1分鐘，提出海面倒掉溫度計內的海水。 ② 再次將水溫計垂直放入水中，感溫5分鐘后提起來，迅速讀數(shù)，先讀小數(shù)，后讀整數(shù)風浪較大時必須使用采水桶兩次采水，水溫計儲水杯不離開水面讀取數(shù)值。,海水溫度計,第十章 部分海洋水溫要素的觀測,三、比重和鹽度的測定 比重計是一個中空的玻璃管，在不同比重的

25、海水內漂浮程度不同。① 將海水倒入量筒內。② 將比重計平穩(wěn)放入量筒內，待穩(wěn)定后水平讀取水面所在刻度，準確度0.001③測定2次，取平均值。④按以下公式計算鹽度 S‰=（d-1）1305+（t-17.5）0.3,海水比重計,,四、透明度和水色的觀測①準備好直徑30厘米的海水用透明度盤，選擇風浪較小天氣晴朗的日子。②觀測者站立在背光處進行測定。③將透明度盤緩緩下沉，目光直視，當隱約看不見時，即提起透明度盤。④用皮尺測