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海洋水文学

来源:海军百科 时间:2017-06-08 02:52:01

marine hydrology

haiyang shuiwenxue

海洋水文学

研究海水特性和海水运动发生发展规律,以及海洋与大气相互作用的学科。海洋学的分支,也是水文学研究的一个方面。在海洋学学科体系中,有的以其研究的内容,作为物理海洋学下属分支,与海洋气象学、海洋声学、海洋光学、海洋电磁学并列;有的将其与物理海洋学并列。海洋水文学与海洋科学和水文科学的各分支学科关系密切,与海洋气象学共同研究海洋与大气相互作用,涉及大气与海洋间的物质交换、能量交换和动量交换。大气作用于海洋,海洋反馈作用于大气,形成大气和海洋复杂的时空变化。成为大气科学和海洋科学共同研究的重要课题。

地位、作用 海洋水文学研究的对象是覆盖地球表面积70.8%的海洋水体,是人类和生物赖以生存和生活的海洋自然环境,与地球上的气候和天气的形成与变化、海洋生物的生存与生活、海洋中物质和热量的输送、海岸侵蚀、海底沉积物变化,以及海洋资源开发、交通运输、海岸防护、围海造田、渔业养殖、海洋工程、海洋污染、国防建设等有密切关系。军事上,与海军关系更为直接,对舰艇特别是潜艇作战和日常活动,舰载机、水中武器的使用,水下反潜监视系统,水中通信、导航、补给等设施及水中军事工程建设等至关重要。

研究简史 早在公元前3世纪,希腊学者毕塞亚斯在北海进行了潮汐观察。公元1世纪,中国汉代王充在《论衡·书虚》篇中阐明潮汐对月球的依赖关系。8世纪,唐代窦叔蒙在《海涛志》中,阐述潮汐的成因及高潮时刻的推算,制成《涛时推算图》。10世纪,北宋的燕肃经观察10年,撰《海潮论》,计算出高潮时刻与月中天的关系。1687年,英国Ⅰ.牛顿根据万有引力定律解释了潮汐现象。1740年,瑞士D.伯努利和1775年法国P.S.拉普拉斯分别创立潮汐静力学理论和潮汐动力学理论。1802年,捷克F.J.von格尔斯特纳最早提出深水表面波理论。1825年,澳大利亚E.韦伯和w.韦伯发表《波浪实验的研究》论文。1839年,英国G.格林建立小振幅波理论,导出以波长表示的相速公式。19世纪60年代,英国G.H.达尔文等研究潮汐计算取得进展,建立了近代潮汐预报的雏型。1898年,挪威V.皮耶克尼斯推广理想斜压流体环流定理。1900年前后,丹麦M.H.C.克努曾领导确定海水氯度和盐度的定义建立两者的关系与海水密度的关系。1902年,挪威J.W.桑德斯特勒姆和B.海兰-汉森在V.皮耶克尼斯研究基础上提出海流计算和海洋调查中广泛应用的动力计算方法。1905年,瑞典V.W.埃克曼提出著名的漂流理论,并计算出风压力向右手方向输送海水的埃克曼效应,随着深度增加,表面流按埃克曼螺旋线而减速。1924年,英国H.杰弗里斯的《风引起的表面波的形成》是研究波浪的划时代代表作。第二次世界大战期间,挪威H.U.斯韦尔德鲁普和美国W.H.蒙克提出风浪和涌浪的预报方法,根据风要素预报海浪要素的半经验半理论方法,被同盟国多次用于欧亚战区。50年代,英国G.纽曼和R.W.詹姆斯共同研究波谱和利用统计学预报海浪的方法。中国的文圣常教授将“谱”的概念与能量结合起来,发表《海浪谱理论》提出了一种海浪预报方法。60年代后,海洋新型细微结构观察仪器问世,海洋温度、盐度、密度等的细结构(铅直尺度为1~100米)和微结构(铅直尺度小于1米)的研究得到很大发展。

研究内容 ①海水的温度、盐度、密度、海冰等的时空变化、相互关系。②海流、海浪、潮汐等的形成、分类及发展规律,在各大洋的分布和特点。③世界大洋的环流和水团,主要是表层环流及水文特征、大洋暖水区的水团、冷水区的经向循环和水团、大洋水团特征等。④海洋与大气相互作用。⑤海洋水文要素和海水运动对海洋交通、资源开发、海洋工程等的影响。⑥海洋水文观测和预报,尤其是海冰、海浪、风暴潮和海啸等灾害性海洋水文预报。

展望 随着观测手段、设备的改进和基础理论研究的深化,海洋水文学研究,宏观上主要向大尺度运动发展,微观上向海水细微结构、热盐结构、各要素和运动间的相互关系深化,特别对一些灾害性波动,如海啸、风暴潮、内波的观测和预报,以提高观测精度和预报时效。防灾减灾,并在宏观、微观各方面获得更新的认识。

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