1. 海洋垂直結(jié)構(gòu)

01

海底主要地貌類型

l 從大陸邊緣到大洋中心,，海底地形依次為大陸架,、大陸坡,、洋盆和洋中脊

l 大陸架：分布在大陸邊緣的淺海地區(qū),。

l 大陸坡：分布在大陸架的外緣。洋盆,、海溝,、海嶺分布在大洋底。

02

海底擴(kuò)張學(xué)說,、板塊構(gòu)造學(xué)說的主要觀點(diǎn)

l 海底擴(kuò)張學(xué)說認(rèn)為：大洋底部地殼是不斷生成——擴(kuò)張——消亡的過程,，是地幔中物質(zhì)對流的結(jié)果。洋中脊是地殼的誕生處,，新洋殼不斷生長,，隨著地幔物質(zhì)的對流向兩側(cè)推開，海底不斷擴(kuò)張形成洋盆,。

l 板塊構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為：地球巖石圈是由板塊構(gòu)成的,，形成六大板塊。板塊內(nèi)部相對穩(wěn)定,，很少發(fā)生變形,，板塊邊界則是全球最活躍的構(gòu)造帶。

l 大陸板塊與大洋板塊在交接處碰撞,，大洋板塊因密度大，位置較低,，向大陸板塊俯沖至地幔,，洋殼在高溫作用下融為巖漿。

l 板塊的俯沖帶動(dòng)洋底下傾,，陷落,，形成了地球表面最洼的地方——海溝。如太平洋西部的馬里亞納海溝

l 大陸板塊受擠上拱,，隆起形成島弧或海岸山脈,。如亞洲東部的庫頁島、日本群島,、臺灣島,、菲律賓群島等

l 在陸地上會形成海岸山脈，如北美洲西海岸的落基山脈、南美洲西海岸的安第斯山脈,。如果是大陸板塊與大陸板塊相碰撞,，都比較堅(jiān)硬，則形成高大的山脈,。如喜馬拉雅山脈就是亞歐板塊與印度洋板塊相碰撞產(chǎn)生的,。

03

海底地形的形成和分布規(guī)律

l 板塊在進(jìn)行碰撞擠壓，板塊邊界處于消亡狀態(tài),。如果是大洋板塊與大陸板塊相撞擠壓,，一軟一硬，在海上就會形成深海溝,，,；在海陸交界處會形成島弧或弧形列島，,；

04

海底地形的形成和分布規(guī)律

l 板塊在進(jìn)行碰撞擠壓,，板塊邊界處于消亡狀態(tài)。如果是大洋板塊與大陸板塊相撞擠壓,，一軟一硬,，在海上就會形成深海溝，,；在海陸交界處會形成島弧或弧形列島,，；

05

不同海區(qū)海水溫度隨水深的變化規(guī)律

l 海洋在垂直方向上,，由于太陽輻射首先到達(dá)海水表面,，海水導(dǎo)熱率又很低，海水的溫度隨深度增加而遞減,，只是在表層海水以下,，海水溫度隨水深變化不大，特別是1000米以下的水溫變化很小,，經(jīng)常保持著低溫狀態(tài),。

06

海洋表層鹽度的分布規(guī)律

l 鹽度按緯度呈“馬鞍形”分布的規(guī)律，即赤道附近低,，南北回歸線附近最高,，中緯度海區(qū)又隨緯度的增高而降低，到高緯度海區(qū)最低,。概括地說,，亦即從南北半球的副熱帶海區(qū)分別向兩側(cè)的高緯度和低緯度遞減。

07

海氣的相互作用及其對全球水,、熱平衡的影響

海－氣間的水分交換過程：海洋通過蒸發(fā)作用,，向大氣提供水汽,。大氣中約86%的水汽是由海洋提供的，因此,，海洋是大氣中水汽的最主要來源,。大氣中的水汽在適當(dāng)條件下凝結(jié)，并以降水的形式返回海洋,，從而實(shí)現(xiàn)與海洋的水份交換,。海洋的蒸發(fā)量與海水溫度密切相關(guān)，一般來說,，海水溫度越高,，蒸發(fā)量越大。因此,，低緯度海區(qū)和有暖流流經(jīng)的海區(qū),，海面蒸發(fā)旺盛，空氣濕度大,，降水也較豐富,，海—所間的水分交換也較為活躍,。

海－氣間的熱量交換過程：海洋吸收了到達(dá)地表太陽輻射的大部分,，并把其中85%的熱量儲存在海洋表層。海洋再通過潛熱,、長波輻射等方式儲存的太陽輻射能輸送給大氣?？梢哉f，海洋是大氣最主要的熱量儲存庫,。海洋向大氣輸送的熱量受海洋表面水溫的影響,，水溫高的海區(qū),，向大氣輸送的熱量多,。

與陸地相比，海洋增溫慢,，冷卻也慢,，從而調(diào)節(jié)著大氣溫度的變化,。一方面,，海洋的氣溫變化有滯后效應(yīng),。例如,，海洋對太陽輻射季節(jié)變化的影響要比陸地晚一個(gè)月左右。另一方面,，海洋使大氣的溫度變化比較和緩,。海洋影響較大的地區(qū)，氣溫的日較差和年較差都較小,。生活在沿海地區(qū)的人們，可以明顯地感受到海洋對大氣溫度的調(diào)節(jié)作用,。

?！?dú)馔ㄟ^長期的相互作用,，并在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，形成了運(yùn)動(dòng)方向基本一致的大氣環(huán)流和大洋環(huán)流,。大氣環(huán)流和大洋環(huán)流驅(qū)使著水分和熱量在不同地區(qū)的傳輸,，從而維持地球上水分和熱量的平衡。

08

厄爾泥諾,、拉尼娜現(xiàn)象及其對全球氣候的影響

南美西海岸（秘魯和厄瓜多爾附近）延伸至赤道太平洋向西至日界線附近的海面溫度異常增暖的現(xiàn)象,。

厄爾尼諾的發(fā)生機(jī)制正好相反，當(dāng)赤道太平洋信風(fēng)持續(xù)加強(qiáng)時(shí),，赤道東太平洋表面暖水被吹走,，深層的冷水上翻作為補(bǔ)充,，海表溫度進(jìn)一步變冷，從而形成拉尼娜,。拉尼娜常與厄爾尼諾交替出現(xiàn),，但其發(fā)生頻率要低于厄爾尼諾。例如,，80年代以來僅發(fā)生了3次拉尼娜,，是厄爾尼諾發(fā)生頻率的一半,。

厄爾尼諾對氣候的影響,，以環(huán)赤道太平洋地區(qū)最為顯著。在厄爾尼諾年,，印度尼西亞,、澳大利亞、南亞次大陸和巴西東北部均出現(xiàn)干旱,，而從赤道中太平洋島南美西岸則多雨,。許多觀測事實(shí)還表明，厄爾尼諾事件通過海氣作用的遙相關(guān),，還對相當(dāng)遠(yuǎn)的地區(qū),，甚至對北半球中高緯度的環(huán)流變化也有一定影響。

厄爾尼諾和拉尼娜是赤道中,、東太平洋海溫冷暖交替變化的異常表現(xiàn),，這種海溫的冷暖變化過程構(gòu)成一種循環(huán)，在厄爾尼諾之后接著發(fā)生拉尼娜并非稀罕之事,。同樣拉尼娜后也會接著發(fā)生厄爾尼諾,。但從1950年以來的記錄來看，厄爾尼諾發(fā)生頻率要高于拉尼娜,。

09

波浪,、潮汐、洋流等海水運(yùn)動(dòng)形式的主要成因及其作用

l 海水的波浪運(yùn)動(dòng),，就能量來源和產(chǎn)生原因來說,，有其能量來自風(fēng)能形成的風(fēng)浪，有其能量來自地震和火山爆發(fā)釋放出的地球內(nèi)能或熱帶風(fēng)暴引發(fā)的海嘯,，也有其能量來自天體引力使海水漲落形成的潮汐波,。然而，最常見的一種波浪是風(fēng)浪,。在風(fēng)力作用下,，海面波狀起伏，隨著風(fēng)速越大,，波浪的規(guī)模越大,，破壞力也越大，對沿海建筑,、航運(yùn),、漁業(yè)、海洋石油生產(chǎn)等有不利的影響。遇有巨大的風(fēng)浪襲擊時(shí),，應(yīng)采取加固海堤,、封航、休漁,、拋錨等措施,。

l 由月亮和太陽的引力驅(qū)動(dòng)，以及地─月─日系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)的影響,，海水呈現(xiàn)周期性的上下波動(dòng)，這種波動(dòng)稱作潮汐,。潮汐對航海等海上活動(dòng)以及近岸生態(tài)有著直接影響,。

2. 海洋的垂直結(jié)構(gòu)

在垂直方向上大多數(shù)群落具有明顯的分層現(xiàn)象。在陸地上,，由于各種生物對光照的利用的不同,。出現(xiàn)了不同的植物種群。這種垂直結(jié)構(gòu)顯著提高了群落利用陽光等環(huán)境資源的能力,。

窮樂中植物的垂直結(jié)構(gòu)用為動(dòng)物創(chuàng)造了多種多樣的棲息空間和食物條件,，所以植物也有了分層現(xiàn)象。

在海洋當(dāng)中,，由于光線穿透力的不同,。導(dǎo)致不同的植物有了分層現(xiàn)象。導(dǎo)致不同的植物有了分層現(xiàn)象,。

另外,，由于水城的不同，溶氧量不同,，導(dǎo)致動(dòng)物也有了分層現(xiàn)象,。

3. 海洋垂直結(jié)構(gòu)舉例

淺水區(qū)和深水區(qū)的構(gòu)成取決于海洋或湖泊的形狀和大小,，通常情況下，淺水區(qū)和深水區(qū)的構(gòu)成是水平結(jié)構(gòu),。

例如,，在太平洋的一個(gè)大型海洋湖,，其淺水區(qū)與深水區(qū)之間有一道堤壩,，這就會形成一個(gè)水平結(jié)構(gòu),。在大西洋或地中海的一個(gè)大型海洋湖,，淺水區(qū)和深水區(qū)之間可能沒有邊界,，這取決于地形和湖的形狀,，因此構(gòu)成可能是垂直或水平結(jié)構(gòu)。

淺水區(qū)和深水區(qū)的構(gòu)成取決于海洋或湖泊的形狀和大小,，可以是水平或垂直結(jié)構(gòu)。

4. 海洋垂直結(jié)構(gòu)示意圖

c海洋的垂直分層 大洋區(qū)的水層可垂直劃分為若干帶,。

①上層帶,，下限為浮游植物的補(bǔ)償深度,，即光合作用產(chǎn)生的氧恰與呼吸作用消耗的氧相等的深度,，其具體數(shù)值取決于光強(qiáng)和水的透明度,，一般10～120米,平均約為50米,。

②中層帶,，起于上層帶的下限,，下至200～300米深處,。

③次中層帶,，水深可達(dá)600～700米。

④半深帶,，水深由600～700米至2000～2500米,，幾乎無光。

⑤深層帶,，水深2500～6000米，無光,。

⑥深淵帶，水深在6000米以下,，無光。

5. 海洋垂直結(jié)構(gòu)名詞解釋

垂直物種是相同物種,，

垂直結(jié)構(gòu)是群落在空間中的垂直分化或成層現(xiàn)象,。群落中的植物各有其生長型，而其生態(tài)幅度和適應(yīng)性又各有不同,，它們各自占據(jù)著一定的空間，它們的同化器官和吸收器官處于地上的不同高度和地下的不同深度,，或水面下的不同深度,。它們的這種空間上的垂直配置，形成了群落的層次結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)構(gòu),。群落的垂直結(jié)構(gòu)具有深刻的生態(tài)學(xué)意義和實(shí)踐意義,。群落的垂直結(jié)構(gòu)是群落重要的形態(tài)特征，在這個(gè)意義上又可稱為形態(tài)結(jié)構(gòu)（morphologicalstructure）

6. 海洋垂直結(jié)構(gòu)的影響因素

1,、緯度——通過緯度影響溫度,，進(jìn)而影響植被。這是植被的緯度地帶性,。

2,、海陸分布——離海洋的遠(yuǎn)近決定了當(dāng)?shù)氐乃嗌伲M(jìn)而影響降水的多少,。由于海陸位置通常使得植物在地圖上呈縱向分布,，因此這叫做經(jīng)度地帶性,。

3,、海拔高度——海拔每上升100米降溫0.6攝氏度，使植被隨山地海拔的增高而出現(xiàn)垂直方向上的變化,，這被稱為垂直地帶性,。

主要就是以上三種地帶差異。其余的影響都是次要的了,。

7. 海洋是垂直結(jié)構(gòu)還是水平結(jié)構(gòu)

    海洋很大,，約占整個(gè)地球表面的71%，海洋的平均深度約3800米,，而人類只達(dá)到過5%海域的底部,。可以說,，絕大部分的海底,，人類是全然不知的。

     世界上最深的地方處于太平洋板塊和菲律賓板塊交界處的馬里亞納海溝,，最深處是海平面以下11034米,，裝下整個(gè)珠穆朗瑪峰也是綽綽有余,。而沒有任何生物可以在這樣的海底生活，因?yàn)闃O強(qiáng)的水壓足以壓碎任何海洋動(dòng)物,。生物的生存極限也僅有8000多米,。曾經(jīng)下潛過到該深度的《阿凡達(dá)》導(dǎo)演卡梅隆說，這里沒有什么生命,，顯得格外的荒涼,，仿佛來到了另一個(gè)星球

8. 海洋垂直剖面圖

我國新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船“科學(xué)”號，29日圓滿完成中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)“熱帶西太平洋海洋物質(zhì)能量交換及其影響”2017年南海綜合考察航次任務(wù),，抵達(dá)深圳補(bǔ)給,。本航次中，我國首次實(shí)現(xiàn)了纜控式和自治式水下機(jī)器人深海交匯拍攝,，不同類型裝備協(xié)同作業(yè),，同時(shí)對南海一冷泉區(qū)進(jìn)行了精細(xì)調(diào)查，取得了大量生物樣品,。

亮點(diǎn)一：水下機(jī)器人深?！凹s會”

在1000多米深的黑暗海底，一個(gè)根據(jù)預(yù)編程自主航行的機(jī)器人穿梭而過,，能用另外一個(gè)機(jī)器人在海底準(zhǔn)確找到它并跟蹤拍攝嗎,？我國科學(xué)家在本航次做到了！

7月26日,，“科學(xué)”號搭載的纜控式遙控?zé)o人潛水器“發(fā)現(xiàn)”號與自治式水下機(jī)器人“探索”號在南海北部實(shí)現(xiàn)深海交匯拍攝,，這也是我國首次實(shí)現(xiàn)上述兩類水下機(jī)器人交匯拍攝。

航次技術(shù)首席,、中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所副所長李碩說,，雖然看上去是一次簡單拍攝，但里面蘊(yùn)含了非常復(fù)雜的技術(shù)體系,，非常令人興奮,。

李碩介紹，“探索”號是自治式水下機(jī)器人,，下水后根據(jù)預(yù)編程自主航行,。在本潛次中，它保持距海底5米進(jìn)行光學(xué)拍照,。要實(shí)現(xiàn)這兩類水下機(jī)器人交匯拍攝,，“探索”號穩(wěn)定性和可靠性要非常高，航行位置和姿態(tài)控制要非常精準(zhǔn),，導(dǎo)航定位能力要非常強(qiáng),，這樣才能克服海底洋流和復(fù)雜地形影響，按照預(yù)設(shè)路徑和時(shí)間出現(xiàn)在預(yù)定位置,。

航次首席科學(xué)家孫松說,，要實(shí)現(xiàn)交匯拍攝,，還需要母船和遙控?zé)o人潛水器“發(fā)現(xiàn)”號的精準(zhǔn)配合。由于“發(fā)現(xiàn)”號和母船之間有一根纜相連,，因此母船要有非常精準(zhǔn)的動(dòng)力定位能力,，同時(shí)“發(fā)現(xiàn)”號要具備精準(zhǔn)導(dǎo)航定位能力，準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)確出現(xiàn)在相應(yīng)位置,，捕捉并跟蹤拍攝“探索”號,。

“兩種不同類型的水下機(jī)器人和母船由三個(gè)不同團(tuán)隊(duì)操控，這次交匯拍攝體現(xiàn)了三個(gè)團(tuán)隊(duì)高水平的操控能力,，以及相互之間的配合能力,。”李碩說,。

亮點(diǎn)二：不同類型探測裝備協(xié)同“作戰(zhàn)”

航次第二航段開始后,，科考隊(duì)員率先將“探索”號自治式水下機(jī)器人布放到海水中，它隨即開始進(jìn)行大范圍地形掃描和拍照,。

基于“探索”號探測資料,，科考隊(duì)員選擇了最想要調(diào)查的區(qū)域，連夜將“發(fā)現(xiàn)”號遙控?zé)o人潛水器布放到水中,。

在“發(fā)現(xiàn)”號即將結(jié)束作業(yè)時(shí),，科考隊(duì)員又將深海著陸器布放到海底?！鞍l(fā)現(xiàn)”號準(zhǔn)確找到著陸器位置,，將其移動(dòng)到科學(xué)家最想觀測位置。深海著陸器將拍攝冷泉區(qū)生物三個(gè)月的生活習(xí)性和變化,。

這只是“科學(xué)”號搭載的系列海洋探測裝備協(xié)同作業(yè)一個(gè)縮影,。本航次中，還實(shí)現(xiàn)了高通量深海海水采集及分級過濾系統(tǒng),、海洋生物光學(xué)剖面測量系統(tǒng)和船舶自身海洋探測裝備的協(xié)同作業(yè),?？瓶缄?duì)員在本航次還布放了12臺水下滑翔機(jī),，開展組網(wǎng)同步觀測，可測得流體溫度,、鹽度,、濁度、含氧量,、海流強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)方向等數(shù)據(jù)和資料,。

孫松說，此次利用“科學(xué)”號搭載我國自主研發(fā)系列海洋探測裝備開展協(xié)同作業(yè),，提高的不僅是科考效率,，更重要的是有利于解決海洋中的重大科學(xué)問題,。

亮點(diǎn)三：探秘南海冷泉“海怪”

我們都知道萬物生長靠太陽，但在深海的冷泉區(qū),，這里漆黑,、高壓，到處都是甲烷等化學(xué)物質(zhì),，但卻有非常繁茂的生物生存,，這讓科學(xué)家非常感興趣。

冷泉是指來自海底沉積界面之下,，含有硫化氫,、甲烷及其他富碳?xì)浠衔锏牧黧w的滲漏活動(dòng)，這些流體與海底溫度相近,。1983年美國科學(xué)家查理斯首次在墨西哥灣佛羅里達(dá)陡崖發(fā)現(xiàn)冷泉,，之后世界范圍內(nèi)不斷涌現(xiàn)有關(guān)冷泉的報(bào)道，現(xiàn)已在全球大陸邊緣海底發(fā)現(xiàn)上千個(gè)活動(dòng)冷泉,。

在本航次中,，“發(fā)現(xiàn)”號遙控?zé)o人潛水器在南海一冷泉區(qū)采集到了100多只白色的潛鎧蝦、棕色的貽貝和少量阿爾文蝦等,，有些生物到船上還活著,，這讓科學(xué)家非常興奮。

中國科學(xué)院海洋研究所副研究員蔣維說,，冷泉區(qū)生物和常見的近海生物有很大區(qū)別,，它們生活在海底，沒有光,，所以眼睛都退化了,。同時(shí)，它們身上或者體內(nèi)都附著了很多微生物,，它們就依靠食用這些微生物而生存,，而這些微生物是依靠甲烷等化能而生存。

“我們將用這些生物樣品開展極端環(huán)境下生物進(jìn)化與演變,、生物多樣性,、基因測序，以及冷泉生物與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系等方面的研究,?！笔Y維說。