1,广溪与有琅 海洋空间的水平尺度很大，动辄数百、数千乃至10km的量 级，确非一般的湖泊水面能比拟。尤其在南纬50附近，环球一周 都是海弹；在南北方向上，从北极至有极海城可连绵贯通，难轻人 们常用广漠无垠米描述海洋。正因为海洋此广阁，跨越几个气候 带，所以从赤道向两极，海洋的热盐结构与水团特征便火有径庭， 这也是大洋热盐环流形成的内因之一，正因为海洋如此广绸，才使 得地转效应成为研究海水运动不可忽视的因素，从而导致大洋的 淘汐、流与湖泊、河流逍然不同也正囚为海洋如此广阁，所以在 研究海祥时，又常可把边界处理为“无远”，从而便于解析求解或 数值求解。 当然，实际的海洋绝非无：。它即被大陆分割成几个相对独立 的大洋，左各大洋的边缘部分，又被陆地、半岛、岛屿或岛弧等等， 分割为更具自己持征的水城一海和海湾.研究这些水域，当然是 有界的。即使对大洋而言，也因为大陆基本上是南北走向，就使各 大洋都行相应的哲边界和乐边界；而在东，西边界海域，海流则发 生独特的变化，假如大洋象环绕南极大陆的南大详部样没有东， 西边界的话，那么，世界大洋的环流就绝不是现今这番景象。 2.通达与阻隔 世界大洋习惯上分为4部分一太平洋、大西洋，印度洋和北 冰洋。这种划分的根据之一是，各大洋都有自身的发殿史，又各具 独特的形态。但是，前3个大祥在南半球是连在一起的，其分界线 只是人为地则定，并无多少科学根据。从图1一1看来，三大祥倒象 是绵延一体的南大洋向北伸出的3个大泻，而北冰洋又是大西洋 更向北的再伸展。这表明，地球上的1个大祥是彼此连在一起、可 以相互通达的一个整体，因此常常称之为世界大洋。世界大洋的各 部分既然可以相互通达，其对海水热盐性质及水团环流的影响之 大，就可想而知了。 2
然而，世 界大祥的各部 分，也不全是 畅通无阻的。 例如，北冰洋 与太平洋之 间，就仅靠宽 度约80km、深 度大多为18 ~10m的白令 海峡相通，不 言而喻，它们 的中层、深层 和底层水，彼 此就难以沟 通。在北冰禅 和大西祥之 间，虽非狭窄 的海峡，但位 于两个大洋分 界线上的冰高 一法罗岛海 脊，也限制了 两大洋深层和 底层水的交 换。在边缘海 图1-I和互通达的世界大带（据Tcheraia,19O) 和内陆海，水 交换所受的限 3
制有时会更大。这种既通达又阻隔的结果，就使得世界大祥的各 部分，既有均所具备的共性，又有干变万化的个性和特点。 3.深，摩与浅、薄 全球海洋的平均深度约为3795m,比陆地的平均高度(875m) 大得多。大洋中深逾6000m的海沟已发现有30多条，超过10'm 的海沟也有5处之多，最深的马利亚纳海沟可达1103m,比陆地 上最高的珠穆朗玛锋几乎多出2200m。因此，说海洋深、水层厚，这 是名符其实的，间且这也正是海洋水团形成和海洋环流充分发展 的必要条件之一。既然如此，在动力海洋学中，在某些情况下把海 洋处理为“无限深”，也就不无道理了。 但是，相对于海洋的水平尺度而言，其深度应该说是浅的，海 洋的平均深度只不过是地球平均半径的6×10~·，四而海洋在地 球上恰似薄薄的表皮。海洋学中常用的大洋新面图，水平尺度往往 都比铅直方向大数千倍，因此无法按实际比例绘图，只得为实用目 的而将海洋的深度“夸大”，所以在分析时应予注意。 1.1.?海洋与周围环境的相互作用 海而是海洋的上界面，海水在此与大气相交接，这是海洋与外 界沟通的主要窗口。通过这一窗口，海洋接受了来自太阳的辐射能 址，这是海洋，进而也是大气能量的最主要的来源，通过这-一界面， 海弹与大气圈之间，又进行着物质、动量和能量的交换，从而影响 制约着海水性质及海水运动的分布和变化。 淘 “+洋的下界而，这是海洋与岩石圈的交接而，这里也进 行着 与能量的交换，尽管从地球内部穿过海底地壳输向 海洋的 -海底热流，平均只有(6.87士4.65)×10-2w/m2, 但海底火山，：作巾首、海岭及某些海底深湖等处的海底热泉，对 局部海域的影响却不容忽视，例如盆海中央的阿特兰蒂斯-一【号 深渊的2000m深处，高温高盐卤水层厚达200m,温度高达0℃， 4
盐度高达310，在21N的东太平洋海隆，热液温度更高，可达(380 土30》℃（中国大百科全书，1987）.热液特殊的组分，必然对海水化 学成分有影响。海水与海底的物质交换，通过漫长的地质年代，对 海水组分所施加的影响，显然也是不可忽视的，如果说海底热液仅 影响局部海域的话，那么洋底地形的大尺度的变化，对大洋深层和 底层环流的影响则是大范围的，而一些重要的海槛和洋中背断裂 带，又对深、底层水团的分布和海水交换，起了至关重要的作用（译 见§3.3.3)。 沿岸带是海洋和陆地的过度带，可视为海洋的侧边界，常有物 质经比输入海洋，海洋能量也主要在此耗散，岸线的变化对海流的 制约是毋府置疑的，而岛屿的存在，不仅使海水运动更加复杂化， 并且由于使研究海域形成了“多连通域”，从而增加了解析或数值 研究的难度，因此成了动力海洋学中倍加关注的问题。 除了上述“有形”的环境影向之外，海洋还处于“无形”的环境 因素约影响之中。万有引力场对海洋的作用，既不必通过直接接 触，又无时不在无所不至。重力的作用，在海水动能与势能的和互 转化中显露其重要性，而天体对海水的引力，则直接对海洋潮汐起 着主导作用，天体的引力同样也引起地潮与气潮，它们与海潮之间 又发生相互作用及影响。 将弹赖以存在的地球，是一个旋转的球体，这又使海洋处于一 个非惯性系统的环境之中，广滇海洋中的大尺度运动和低领运功， 受地转效应的影响是极为显著的。从第三章开始，尤在第四章之 后，释一再提到它的重要作用。 §1.2 水的特性 水对于入类生存繁衍的蓝要性，已为人们所熟知我国古代的 思想家把水列为“五行”之一，古希腊的先哲有的把水作为“4元 5
素”之一，有的甚至认为“水是万物的始基”，随着人类社会的进步、 工农业和交通航运的发达，人类更酒向海、湖、河水边聚居，日常生 活几乎每时每刻都与水打交道。可能是司空见惯之故，人们似乎觉 得水是再普通不过的液态物质了，其实水与其他液态物质相比，性 质却是频为特殊的。这些特殊性质的产生，可用水分子结构的特殊 生予以解释。 1.2.1水分子的结构特殊 在水分子中，假若两个氢原子和氧原子如图1一2那样简单地 结合在一起，则正，负电荷的极性可恰好张消。伺是水分子的结构 却如图1一3那样笔不对称结构，正、负极性不能相互抵消，因而水 图1一2氧原子和：源子的简单配置图1一3水分子的结构 分子是极性分子。这样以来，各水分子又可因极性而互相结合，形 成比校复杂的水分子，但水的化学性质并未改变，这种现象称为水 分子的缔合.水分子的缔合还与温度的变化有明显的关系，从面导 致水与其他液体或其他氧族元索氢化物相比，在性质上多有异常。 【.2.2水的溶解能力很强 水是一种很好们溶剂，与其他液体如油类等相比，其溶解能力 很强，原因是水分子有很强的极性，很容易吸引溶质表面的分子或 离子，使之脱离溶质表面而进入水中，继而通过扩散作用进一步在 水中散布，形成均匀的溶液。在农业生产和科学研究中，人们广 6