1. 大陸海洋大氣三者之間的物質(zhì)能量相互作用過程

海洋中有豐富的資源,。在當(dāng)今全球糧食、資源,、能源供應(yīng)緊張與人口迅速增長的矛盾日益突出的情況下,，開發(fā)利用海洋中豐富的資源，已是歷史發(fā)展的必然趨勢,。目前,，人類開發(fā)利用的海洋資源，主要有海洋化學(xué)資源,、海洋生物資源,、海底礦產(chǎn)資源和海洋能源四類。

海水可以直接作為工業(yè)冷卻水源,，也是取之不盡的淡化水源,。發(fā)展海水淡化技術(shù)，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(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素有80多種。目前,，海洋化學(xué)資源開發(fā)達(dá)到工業(yè)規(guī)模的有食鹽,、鎂、溴,、淡水等,。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，豐富的海洋化學(xué)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(yuǎn)古時(shí)代，人類就已開始捕撈和采集海產(chǎn)品?，F(xiàn)在,，人類的海洋捕撈活動已從近海擴(kuò)展到世界各個(gè)海域,。漁具、漁船,、探魚技術(shù)的改進(jìn),，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(yǎng)殖、增殖等途徑還可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)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(chǎn)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(chǎn),。在多數(shù)海盆中,，廣泛分布著深海錳結(jié)核，它們是未來可利用的潛力最大的金屬礦產(chǎn)資源(圖3.14《深海錳結(jié)核》),。

海水運(yùn)動中蘊(yùn)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(fā)利用它們,，必須采用特殊的能量轉(zhuǎn)換裝置?，F(xiàn)在，具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的是潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電,，但是工程投資較大,，效益也不高。

海洋漁業(yè)生產(chǎn)

海洋漁業(yè)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(qiáng),，入海河流帶來豐富的營養(yǎng)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(qū)比較多,。

溫帶地區(qū)季節(jié)變化顯著，冬季表層海水和底部海水發(fā)生交換時(shí),，上泛的底部海水含有豐富的營養(yǎng)鹽類,，這些營養(yǎng)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(yè)地區(qū)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(yè)國都分布在溫帶地區(qū),，這些溫帶國家魚產(chǎn)品消費(fèi)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(fā)展海洋捕撈和海水增養(yǎng)殖業(yè)的同時(shí),，遠(yuǎn)洋捕撈也獲得了較大的發(fā)展。日本可耕地有限,，人口密度高,，因此海洋水產(chǎn)品在食品結(jié)構(gòu)中比重較大。

2. 大陸海洋大氣三者之間的物質(zhì)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(gè)方面,，（污染,，過度捕撈）

1、石油及其產(chǎn)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(jià)值,。

3、農(nóng)藥,。主要由徑流帶入海洋,。對海洋生物有危害。

4,、放射性物質(zhì),。主要來自核爆炸、核工業(yè)或核艦艇的排污,。

5,、有機(jī)廢液和生活污水。由徑流帶入海洋,。極嚴(yán)重的可形成赤潮,。

6、熱污染和固體廢物,。主要包括工業(yè)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(qū)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(fā)生改變,；后者可破壞海濱環(huán)境和海洋生物的棲息環(huán)境！

過度捕撈,！

（1）人類有漫長的捕魚歷史,，錯(cuò)認(rèn)為海洋蘊(yùn)含著無盡的資源，漁業(yè)資源資源是取之不盡的,，對海洋魚類毫無節(jié)制毫無規(guī)劃地捕撈,。

（2）隨著機(jī)械、電子,、化工,、造船和整個(gè)科學(xué)技術(shù)水平的高度發(fā)展，捕魚的漁獲量大大增加,。

（3）食品,、營養(yǎng)保健、醫(yī)療,、工業(yè)生產(chǎn),、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(dǎo)致種群的滅絕 ,。

（2)可捕魚類質(zhì)量下降 。因過度捕撈,，近年來海洋捕撈漁獲物營養(yǎng)級年年下降,，漁獲品種低齡化、小型化日趨嚴(yán)重,，總體質(zhì)量也越來越差,。

（3）漁獲產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，海洋生態(tài)系統(tǒng)面臨災(zāi)難 ,。

（4）世界漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,，由捕撈轉(zhuǎn)向養(yǎng)殖 。但不善的水產(chǎn)養(yǎng)殖所造成的破壞包括生態(tài)破壞,，以及魚群中猖獗流行的疾病等,。

3. 大氣和海洋中的

產(chǎn)生差異原因主要在于生態(tài)效率，即能量轉(zhuǎn)化效率上,。

因?yàn)殛懙厣鷳B(tài)系統(tǒng)以腐食鏈為主,其凈的初級生產(chǎn)量中有很多是動物不能消化的纖維素,使得生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率不到3%.而海洋凈的初級生產(chǎn)量主要是藻類,能量轉(zhuǎn)化效率高,所以海洋總的次級生產(chǎn)量遠(yuǎn)高于陸地生態(tài)系統(tǒng).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(fā)展的主要因素之一。它通過與大氣的能量物質(zhì)交換和水循環(huán)等作用在調(diào)節(jié)和穩(wěn)定氣候上發(fā)揮著決定性作用,，被稱為地球氣候的“調(diào)節(jié)器”,。

海洋的氣候調(diào)節(jié)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(cuò)。但前提條件是,，它必須要經(jīng)過海洋這個(gè)“調(diào)節(jié)器”才能影響地球氣溫,，使地球溫度發(fā)生變化。

太陽光以短波輻射的方式照到地球,，當(dāng)它通過大氣時(shí),，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(fā)出輻射,，這種輻射和太陽的短波輻射不同,，不發(fā)光，只發(fā)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(yīng)者；同時(shí),，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(dāng)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(gè)“鍋爐”,，通過能量的傳遞，對天氣與氣候產(chǎn)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(fā)時(shí)，會將大量水汽散發(fā)到大氣,，海洋的蒸發(fā)量占地表總蒸發(fā)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(shí),，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(huán)境造成的影響,，能夠有效抑制全球變暖。

根據(jù)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(yīng)者,。海洋的熱狀況和蒸發(fā)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(diào)節(jié)器”一點(diǎn)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(huán)的方式聯(lián)系起來的。地球表面各種形式的水體是不斷地相互轉(zhuǎn)化的,，水以氣態(tài),，液態(tài)和固態(tài)的形式在陸地、海洋和大氣間不斷循環(huán)的過程就是水循環(huán),。地球表面的水通過形態(tài)轉(zhuǎn)化和在地表及其鄰近空間（對流層和地下淺層）遷移,。水循環(huán)的成因：形成水循環(huán)的外因是太陽輻射和重力作用，其為水循環(huán)提供了水的物理狀態(tài)變化和運(yùn)動能量：形成水循環(huán)的內(nèi)因是水在通常環(huán)境條件下氣態(tài),、液態(tài),、固態(tài)三種形態(tài)容易相互轉(zhuǎn)化的特性。降水,、蒸發(fā)和徑流是水循環(huán)過程的三個(gè)最重要環(huán)節(jié),，這三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的水循環(huán)決定著全球的水量平衡，也決定著一個(gè)地區(qū)的水資源總量,。水循環(huán),，將海洋的水和陸地的水聯(lián)系了起來。擴(kuò)展資料水循環(huán)的主要作用表現(xiàn)在三個(gè)方面：

① 水是所有營養(yǎng)物質(zhì)的介質(zhì),，營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和水循環(huán)不可分割地聯(lián)系在一起,；

② 水對物質(zhì)是很好的溶劑，在生態(tài)系統(tǒng)中起著能量傳遞和利用的作用,；

③ 水是地質(zhì)變化的動因之一,，一個(gè)地方礦質(zhì)元素的流失，而另一個(gè)地方礦質(zhì)元素的沉積往往要通過水循環(huán)來完成,。

6. 海洋大氣相互作用的基本特征

中國海洋大學(xué)

核心課程：

海洋學(xué),、近海區(qū)域海洋學(xué)、流體力學(xué),、海洋調(diào)查,、衛(wèi)星海洋學(xué)、物理海洋學(xué),、海洋要素計(jì)算,、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、海洋調(diào)查實(shí)習(xí),、海洋環(huán)流,。

專業(yè)特色課程：

海浪、海洋內(nèi)波,、物理海洋實(shí)驗(yàn),、風(fēng)暴潮、潮汐,、極地海洋學(xué),、海洋-大氣相互作用、海洋臺站實(shí)習(xí)。

7. 海洋和大氣之間也存在著持續(xù)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(yùn)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(qiáng),，遠(yuǎn)大于分子運(yùn)動的交換強(qiáng)度,。大氣湍流的存在同時(shí)對光波、聲波和電磁波在大氣中的傳播產(chǎn)生一定的干擾作用,。

在大氣運(yùn)動過程中,，在其平均風(fēng)速和風(fēng)向上疊加的各種尺度的無規(guī)則漲落。 這種現(xiàn)象同時(shí)在溫度,、濕度以及其他要素上表現(xiàn)出來,。大氣湍流最常發(fā)生的3個(gè)區(qū)域是：

① 大氣底層的邊界層內(nèi)。

②對流云的云體內(nèi)部,。

③大氣對流層上部的西風(fēng)急流區(qū)內(nèi),。

大氣湍流的條件

大氣湍流的發(fā)生需具備一定的動力學(xué)和熱力學(xué)條件：其動力學(xué)條件是空氣層中具有明顯的風(fēng)速切變；熱力學(xué)條件是空氣層必須具有一定的不穩(wěn)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(fēng)速切變較強(qiáng)時(shí)，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(rèn)為，大氣湍流運(yùn)動是由各種尺度的渦旋連續(xù)分布疊加而成,。其中大尺度渦旋的能量來自平均運(yùn)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(guān)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(nèi),，可觀測分析到最大尺度渦旋約為 1千米到數(shù)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(nèi)各組成部分之間不停的運(yùn)動著,構(gòu)成全球范圍的海陸間循環(huán)（大循環(huán)）,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(gè)循環(huán)的主線,意義最重大.

在太陽能的作用下,海洋表面的水蒸發(fā)到大氣中形成水汽,水汽隨大氣環(huán)流運(yùn)動,一部分進(jìn)入陸地上空,在一定條件下形成雨雪等降水,；大氣降水到達(dá)地面后轉(zhuǎn)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(tài)循環(huán).水循環(huán)分為海陸間循環(huán)（大循環(huán)）以及陸上內(nèi)循環(huán)和海上內(nèi)循環(huán)（小循環(huán)）.從海洋蒸發(fā)出來的水蒸氣,被氣流帶到陸地

上空,凝結(jié)為雨,、雪,、雹等落到地面,一部分被蒸發(fā)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(fù)運(yùn)動過程,稱為水的大循環(huán).僅在局部地區(qū)(陸地或海洋)進(jìn)行的

稱為水的小循環(huán).環(huán)境中水的循環(huán)是大、小循環(huán)交織在一起的,并在全球范圍內(nèi)和在地球上各個(gè)地區(qū)內(nèi)不停地進(jìn)行著.

9. 海洋大氣之間可以交換什么物質(zhì)

所有波浪或海流將能量釋放在海岸時(shí),，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(nèi)，海平面以上10公尺通常是潮汐或是風(fēng)暴系統(tǒng)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(fēng)暴的作用時(shí)，也會變得非常微弱,。在這狹窄的20公尺以外,，海水對海岸產(chǎn)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(gè)海岸，但是卻能夠在千年或萬年的尺度內(nèi),，持續(xù)地影響全球的海岸,。

當(dāng)?shù)厍虻钠骄鶞囟认陆担虮阌写罅康乃衷谀媳睒O冰帽與大陸冰川中形成,，而使得海平面下降,；當(dāng)?shù)厍驕囟壬撸@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(dá)100公尺,，因此造就了一系列的海岸侵蝕地形,。當(dāng)海平面移動到一新而未被雕琢的海岸時(shí)，波浪開始在其上釋放能量,，逐漸產(chǎn)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(qū)獲得的凈輻射能多于高緯度地區(qū),，要保持熱量平衡，必須有熱量從低緯度地區(qū)向高緯度地區(qū)輸送,。地球上高低緯度間的熱量輸送主要是通過大氣運(yùn)動和洋流共同實(shí)現(xiàn)的,。

在0°~30°N地區(qū)，海洋輸送的熱量超過大氣輸送的熱量,；在30°以北地區(qū),，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(dāng)多的熱量輸送給大氣,，再由大氣環(huán)流向更高緯度輸送。通過?！?dú)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(xiàng)新的研究警告稱，全球海洋吸收的熱量遠(yuǎn)比人們以前認(rèn)為的要多得多,。研究人員指出,，研究結(jié)果顯示，這些水體對污染的敏感度可能高于預(yù)期,，這對IPCC 2014年氣候變化評估構(gòu)成了挑戰(zhàn),。為此，來自普林斯頓大學(xué)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(shù)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(xiàng)研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)海洋吸收的熱量比過去估算的要多出60%,。