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1、第四章 海洋和陆地水,地球水的来源,学说一：含水星云降落地球说学说二：氢和氧合成说学说三：来源于地球的上地幔学说四：地球岩石熔化时，硅酸盐释放水分,第一节 地球水循环与水量平衡,一、地球上水的分布,存在形式 海洋、河流、湖泊、大气水分、冰雪、地下水、土壤水、化合水、结合水等水的总量 1970年国际水文学会(UNICEF)认为地球上水的总体积接近15108km3。当量深度：各部分水量在地球表面的平局深度。比如海水为2700-2800m。,地球水量估计,全球水循环过程和数量,二、水循环与水量平衡,水循环,水循环：地球水体通过运动和相变在不同地圈或空间之间相互转化的现象。大循环：海陆大循环小循环：陆
2、地内循环、海洋内循环动因：太阳辐射、地心引力环节：蒸发、降水、径流是水循环的三个重要环节。,水量平衡,水量平衡是水循环的数量表示。降水量、蒸发量、径流量是水量平衡的三个重要因素。,1、全球水量平衡方程：,PC+PO=EC+EO 式中：PC为大陆降水量 PO为海洋降水量 EC为大陆蒸发量 EO为海洋蒸发量。,P+R-E=0 或 P+R=E由此可见，地表径流入海是全球水量平衡的重要环节，而不是淡水资源的浪费。,2、年平均大洋淡水平衡方程：,（1）海陆降水量之和等于海陆蒸发量之和，说明全球水量保持平衡，基本上长期不变。（2）海洋蒸发量提供了海洋降水量的85和陆地降水的89，海洋是大气水分和陆地水的主
3、要来源。（3）陆地降水量中只有11来自陆地蒸发，说明大陆气团对陆地降水的作用远远不及海洋气团的作用。（4）海洋蒸发量大于降水量，陆地蒸发量小于降水量，海洋和陆地水最后通过径流达到平衡。,3、全球水量平衡特征：,全球降水量与蒸发量的纬度变化,赤道地区，特别是010 N一带水分过剩。南北纬1040 水分不足。南北纬4090 又出现水分过剩。需要指出的是：“过剩”只是表示水量平衡水平高，并不意味着有任何水的积累。,4、全球降水与蒸发的纬度变化特征：,我国水量平衡情况,第二节 海洋与海水理化性质,一、世界大洋及其区分,大洋：地球表面连续的广阔水体。世界大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。,大洋界线,
4、界线1：从南美合恩角沿68oW线至南极洲，是太平洋与大西洋的分界线。界线2：从马来半岛起通过苏门答腊、爪哇、帝汶等岛、澳大利亚的伦敦德里角，沿塔斯马尼亚岛的东南角至南极洲，是太平洋与印度洋的分界。界线3：从非洲好望角起沿20oE线至南极洲，是印度洋与大西洋的分界。界线4：北冰洋则大致以北极圈为界。,世 界 大 洋 的 面 积 和平 均 深度,二、海及其分类,海：大洋的边缘因为接近或伸入陆地而或多或少与大洋主体相分离的部分称为海。海是洋的组成部分。据国际水道测量局统计，各大洋共有海54个。分类：内海、边缘海、外海、岛间海。,海的分类,内海：四周几乎完全被陆地包围，只有一个或多个海峡与洋或邻海相通
5、。它位于一个大陆内部或两个大陆之间。如地中海、黑海、波罗的海、渤海等。边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或邻海相分隔，但直接受外海洋流和潮汐的影响。如白令海、黄海、东海、南海等。外海：虽位于大陆边缘，但与洋有广阔联系的海。如阿拉伯海、巴伦支海等。岛间海：大洋中由一系列岛屿所环绕形成的水域，称为岛间海。如爪哇海等。,内海,边缘海,外海,岛间海,三、海水的组成,化学成分海水是含有多种溶解固体和气体的水溶液，其中水约占96.5，其它物质占3.5。海水中还有少量有机和无机悬浮固体物质。通常把每升海水中含100mg以上的元素，叫常量元素，不足100mg的叫做微量元素。海水中溶解气体主要是O2和CO
6、2。,海水主要成分,盐度和氯度,盐度：是指海水中全部溶解固体与海水质量之比，通常以每千克海水中所含的克数表示,S。氯度：每千克海水中所含氯的克数，Cl。,盐度随纬度的变化,全球降水对盐度的影响,世界大洋盐度分布,世界盐度之最高41,位于副热带海区，降水少而蒸发旺盛，蒸发量大于降水量；两岸是干燥的沙漠地区，几乎没有陆地淡水注入；海域较封闭，与低盐度的海水交换少。,世界盐度之最低8,位于副极地多雨带，降水较多而蒸发量小，降水量大于蒸发量；四周陆地河流众多，有大量的淡水注入；海域较封闭，高盐度的海水流入少。,四、温度、密度和透明度,海水温度海水的温度决定于其热量收支状况。太阳辐射是海水最主要的热量来
7、源。热量消耗主要以海面蒸发为主。海水表层平均温度变化于1.730间，最高水温出现在赤道以北，水温从热赤道向两极逐渐降低。同时存在季节变化和日变化。,海水密度单位体积中海水的质量就是海水的密度。海水密度值约为1.0221.028g/cm3。温度升高时密度减小，盐度增加时，密度增大。,颜色与透明度海水的颜色取决于海水对阳光的吸收和反射状况。海水透明度以直径30cm的白圆盘投入水中的可见深度来表示。海水颜色、悬浮物质、浮游生物、海水涡动、入海径流，甚至天空的云量都对透明度有影响。,第三节 海水的运动,一、潮汐与潮流,潮汐：由月球和太阳的引力引起的海面周期性升降现象，称为潮汐。海面升高，海水涌上海岸，
8、叫涨潮。海面下降，海水从岸上后退，叫落潮。高潮：涨潮海水面最高处低潮：落潮海水面最低处潮差：大潮和小潮,潮汐能与潮汐发电,潮流：海水沿一定的方向，发生周期性水平流动的现象，称为潮流。主要是海水受月球和太阳的引力而发生潮汐的同时产生的，按周期分为半日潮流、混合潮流、全日潮流。,潮流,东 海,杭州湾地形,杭州,舟山,二、洋面流和水团运动,洋流：海水沿着一定方向有规律的水平运动。风是洋流的主要动力。水团：大洋中具有特别温度和盐度值的、性质相同的大团水体。,洋流的分类,按成因划分：摩擦流：风海流重力气压梯度流：倾斜流、密度流、补偿流潮流：涨潮流、落潮流按水温划分：暖流：黑潮暖流、墨西哥湾流寒流：亲潮寒
9、流、加利福利亚寒流,世界洋流,北大西洋暖流,西澳大利亚寒流,秘鲁寒流,澳大利亚西部,澳大利亚西部,澳大利亚西部,智利太平洋沿岸地区,第四节 海平面变化,一、7万年来的海平面变化,高海平面证据：近代在全球各个大陆发现的贝壳堤、海滩岩、珊瑚礁、牡蛎堤，以及取自钻孔剖面中的沉积物和生物遗迹标本，证明即使在最近地质历史时期，出现过远高于现代的海平面。低海平面证据：大量埋藏在今天的海水下的贝壳堤、海滩、海滨沼泽、村落遗址、河口三角洲和外陆架，证明过去确曾发生过海平面远低于现代海平面的情况。,主要原因,全球范围的海平面变化是全球气候变化的反映。冰期中冰盖和冰川的发展，使大量水体以固态形式储存于极地和其它大
10、陆的山地，全球水循环机制发生巨变，必然导致海平面降低。,二、近百年的海平面变化,由于气候变暖导致海洋热膨胀和冰川消融加剧，加上CO2排放量猛增形成的温室效应，全球海平面普遍呈上升趋势。许多研究者对海平面上升进行观测和估算，但所得结果差异悬殊。但是，对海平面上升这一点没有异议。,三、21世纪海平面上升预测,IPCC(政府间气候变化委员会)的预测（1）如果21世纪CO2 不受限制照常排放，21世纪海平面上升速度为20世纪的35倍。（2）如果 A、能源供应转向低碳燃烧；B、可再生能源与核能取代矿物燃料；C、2050年CO2排放量降到1985年的一半。那么，2050年全球海平面上升2031cm。,IP
11、CC1990年的21世纪海平面上升量估算,1992年，一批欧洲学者与中国学者合作，依据IPCC1992年的温室气体排放方案，提出2050年海平面上升最佳估计值为22cm，2100年为48cm。1993年中国科学院地学部以全球海平面2050年上升20到30cm为依据，估计我国珠江三角洲海面将上升4060cm，上海地区5070cm，天津地区70100cm，同时考虑了上述各地区地面下沉幅度的。,山东沿海海平面,马尔代夫,马尔代夫水下内阁会议,第五节 海洋资源和海洋环境保护,一、海洋资源,海洋资源：指与海水本身有直接关系的物质和能量。例如，溶解于海水的化学元素、海洋生物、海底矿藏、海水运动产生的能量，
12、以及贮藏在海水中的热量等。,（一）化学资源,海水中有80多种化学元素。全世界的河流每年从陆地搬运到海洋中的可溶解物质达30-50亿吨之多。这些物质再加上生物遗体在内，溶解之后，就成为海水化学资源。,盐场,（二）矿产资源,大陆架和浅海区有石油和天然气；大陆边缘海区有磷钙石、海绿石和煤、铁、铜、硫等；深海底有锰结核和含金属泥质沉积物。在目前海底矿产资源开发中，产值仅次于石油的海滨砂矿。,石油钻进平台,（三）动力资源,太阳能是海水动力能量的主要供应者。潮流、海流、海水温差、压力差、浓度差都是可以利用的巨大能量。,潮汐发电,（四）生物资源,海洋中有20多万种生物。海洋向人类提供食物的能力是全球农产品的
13、1000倍。,二、海洋对地理环境的影响,海洋是到达地球表面的太阳能的主要接收者和蓄积者。海水冷却时将向空气中散发大量的热，增温时则将从空气中吸收大量的热。海洋借助自己与大气的物质和能量交换过程间接影响气候和受气候影响的各种自然现象。,第六节 河流,一、河流、水系和流域,河流：在重力作用下经常或周期地沿流水本身造成的洼地流动的水流。分为内流河和外流河。水系：指一条干流及其所属各级支流共同组成的河流系统。树枝状水系、格状水系、长方形水系扇状水系、羽状水系、向心水系,流域：河流及其水系的集水区域。一般流域面积的大小会直接影响水量的大小。分水岭：两个流域之间的分水高地。河网密度：流域中干支流总长度和流
14、域面积之比。,二、河流的分段,河源：指河流最初具有地表水流形态的地方。上游：指紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、侵蚀烈、多急滩和瀑布的河段。中游：水量逐渐增加，比降已较和缓；下游：河谷宽广，河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲。河口：是河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三角洲。,尼罗河三角洲,三、水情要素,水位流速流量水温与冰情,水位,水位：河流中某一标准基面或测站基面上的水面高度。河流水位具有年际变化和季节变化，以及日变化。特征水位：平水位（常水位）丰水位（洪水位）枯水位,流速和流量,流速：单位时间内水流移动
15、的距离。流量：单位时间内通过某水断面的水量。,水温和冰情,河流的补给特征是影响水温的主要因素。冰雪补给湖泊补给地下水补给降水补给高纬度地区的河流在冬季一般都有一定时间的封冻期。,四、河川径流,径流形成和集流过程停蓄阶段漫流阶段河槽集流阶段,特征径流洪水枯水,五、河流补给,降水补给融水补给地下水补给湖泊和沼泽补给人工补给,六、我国河流的分类,我国流域面积在100km2以上的河流约有50000条，其中长江是我国最长的河流，全长6380km，为世界第三大河。绝大多数河流分布在东部和南部，以属太平洋流域的为最多、最大；属印度洋流域的较少；属于北冰洋的最少。内陆流域面积占我国总面积的36.4%，而径流量
16、则仅占全国的4.39%。,分类,东北型河流华北型河流华南型河流西南型河流西北型河流内蒙古型河流青藏高原型河流,东北型河流,通常每年4月份形成春汛，但流量较小。春汛与夏汛之间没有明显低水位。补给以降水和冰雪融水为主。包括东北的大多数河流。黑龙江、松花江等。,华北型河流,每年有两次汛峰、两次枯水，有春汛和夏汛。夏汛出现在6-9月份，春汛和夏汛之间没有明显枯水期。补给主要为降水和冰雪融水。包括辽河、海河、黄河以及淮河北侧各支流。,华南型河流,雨季长、汛期长，5-6月有梅汛、7-8月有台汛。水量充沛，补给为降水补给。包括淮河南侧支流，长江中下游干支流浙、闽、粤沿海及台湾省各河，以及除西江上游以外的珠江
17、流域大部分。,西南型河流,径流与降水变化规律一致。7-8月份洪峰最高、流量最大，2月份流量最小。包括中下游干支流以外的长江、汉水、西江上游以及云贵高原的河流。,西北型河流,3-4月份有不明显的春汛，7-8月份出现洪峰。主要依靠高山冰雪融水补给。包括新疆和甘肃河西地区发源于高山的河流。黑河、疏勒河、党河等,内蒙古型河流,河流存在冰冻期，夏季径流集中。地下水补给为主，兼有降水补给。,青藏高原型河流,春末洪水与夏汛相连，7-8月份流量最大。内部河流冰雪补给为主，东南边缘河流降水补给。,六、河流与地理环境的相互影响,河流是所在区域内自然地理背景下的产物。河流的地理分布受气候的严格控制；流域的海拔高度坡
18、度、切割密度直接影响着径流汇聚条件；地表组成物质决定着径流下渗情况；植被则通过降水的截留影响径流。河流对地理环境也有显著的影响。河流是水循环中的重要的、不可或缺的环节，河流可输送热量，调节气温；河流可塑造各种河流地貌；河流流经沙漠地区可形成绿洲等。,第七节 湖泊与沼泽,一、湖泊,地面洼地积水形成较为宽广的水域，称为湖泊。,湖泊的成因和类型,湖盆是形成湖泊的必要条件，水则是形成湖泊不可或缺的物质基础。湖泊的分类：按照湖水来源：海迹湖、陆面湖；依据湖水与径流的关系：内陆湖、外流湖；根据湖水的矿化程度：淡水湖、咸水湖；按湖水温度状况：热带湖、温带湖、极地湖；按湖水存在时间：间歇湖、常年湖。,按成因划
19、分构造湖：滇池、洱海堰塞湖：镜泊湖河迹湖：洪湖海迹湖：西湖岩溶湖：威宁草海冰川湖：哈纳斯湖火山湖：白头山天池,二、沼泽,通常把较平坦或稍低洼而过度湿润的地面，称为沼泽。,形成过程,水体沼泽化：沿湖岸水生植物或漂浮植毡向湖中央生长，使全湖布满植物，大量有机物质堆积于湖底，形成泥炭，湖渐变浅，最后形成沼泽。低洼平原的河流沿岸沼泽化过程与此相似。陆地沼泽化：主要表现为森林沼泽化和草甸沼泽化。此外，海滨高低潮位间反复被海水淹没的平坦海岸带，也可形成沼泽。,第八节 地下水,一、地下水,埋藏和运动于地面以下各种深度含水层中的水，称为地下水。,二、分类,按埋藏条件可分为：上层滞水潜水承压水按储存空隙的种类可
20、分为：孔隙水裂隙水岩溶水,上层滞水,上层滞水是存在于包气带中局部隔水层之上的重力水。上层滞水的分布范围不广，补给区与分布区基本上一致，主要补给来源为大气降水和地下水，主要耗损方式是蒸发和渗透。上层滞水接近地表，受气候、水文影响较大，故水量不大而季节变化强烈。,潜水,潜水是埋藏在地表下第一个稳定隔水层上具有自由表面（潜水面）的重力水。从地表到潜水面的距离称为潜水埋藏深度。潜水面到下伏隔水层之间的岩层称为含水层，隔水层就是含水层的底板。大多数情况下，潜水补给区和分布区是一致的。,承压水,承压水是指充满两个隔水层之间的水。承压水水头高于隔水顶板，在地形条件适宜时，其天然露头或经人工凿井喷出地表称为自
21、流水。隔水顶板妨碍含水层直接从地表得到补给，故自流水的补给区和分布区常不一样。,第九节 冰川,一、冰川,冰川是指发生在陆地上，由大气固态降水演变而成的，通常处于运动状态的天然冰体。雪线触及地面是发生冰川的必要条件。冰川是极地气候和高山冰雪气候的产物。,二、成冰作用,过程：新雪snow粒雪firn冰川冰glacier ice类型：压力成冰作用(重结晶作用)速度慢，冰川冰密度小、透明度低等热力成冰作用(再冻结作用)速度快，冰川冰密度大，透明度高等,三、冰川类型,按照发育规模、运动性质及地貌条件山岳冰川大陆冰川根据冰川温度状况暖冰川冷冰川按照冰川的物理性质海洋性冰川大陆性冰川,山岳冰川mountai
22、n glacier,分布：中、低纬高山地带。类型：按形态、发育阶段和地貌特征悬冰川 hanging glacier冰斗冰川 cirque glacier山谷冰川 valley glacier山麓冰川 piedmont glacier平顶冰川（冰帽）ice cap,悬冰川,冰斗冰川,山谷冰川,山麓冰川,平顶冰川,分布：南极和格陵兰等地。南极冰盖格陵兰冰盖,大陆冰川continental glacier,四、冰川对地理环境的影响,在极地和中低纬高山冰川区，冰川本身就是自然地理要素之一，并形成独特的冰川景观。作为一种特殊的下垫面，冰盖的扩展将大大增强地球的反射率，从而促使地球进一步变冷，并影响气团性质和环流特征。冰川对径流也有调节作用。冰川的推进和退缩，将改变其经过的地区的自然带的分布。冰川的侵蚀和堆积作用显著改变地表形态，形成特殊的冰川形态。,
