海洋科學(xué)是研究海洋的自然現(xiàn)象、性質(zhì)及其變化規(guī)律,以及與開發(fā)利用海洋有關(guān)的知識(shí)體系。它的研究對(duì)象是占地球表面71%的海洋,包括海水、溶解和懸浮于海水中的物質(zhì)、海洋中的生物、海底沉積和海底巖石圈,以及海面上的大氣邊界層和河口海岸帶等。海洋科學(xué)的研究領(lǐng)域十分廣泛,其主要內(nèi)容包括對(duì)海洋的物理、化學(xué)、生物和地質(zhì)過程的基礎(chǔ)研究,海洋資源開發(fā)利用,以及海上軍事活動(dòng)等的應(yīng)用研究。
分支學(xué)科
海洋科學(xué)研究和科學(xué)理論呈現(xiàn)出日益增強(qiáng)的整體化趨勢(shì)。隨著海洋科學(xué)的發(fā)展,揭示的海洋現(xiàn)象越來越多,因此學(xué)科的劃分也就越來越細(xì),研究領(lǐng)域也越來越廣。近幾十年來對(duì)海洋現(xiàn)象和過程的深入研究發(fā)現(xiàn),各分支學(xué)科之間是彼此依存、相互交叉、相互滲透的,每一分支學(xué)科只有在整個(gè)海洋科學(xué)體系的相互聯(lián)系中才能得到重大發(fā)展。
現(xiàn)代海洋科學(xué)的研究體系,大體可以分為基礎(chǔ)性學(xué)科研究和應(yīng)用性技術(shù)研究?jī)刹糠帧;A(chǔ)性學(xué)科是直接以海洋的自然現(xiàn)象和過程為研究對(duì)象,探索其發(fā)展規(guī)律。應(yīng)用性技術(shù)學(xué)科則是研究如何運(yùn)用這些自然規(guī)律為人類服務(wù)。
海洋中發(fā)生的自然過程,按照內(nèi)秉屬性,大體上可分為物理過程、化學(xué)過程、地質(zhì)過程和生物過程四類,每一類又是由許多個(gè)別過程所組成的系統(tǒng)。對(duì)這四類過程的研究,相應(yīng)地形成了海洋科學(xué)中相對(duì)獨(dú)立的四個(gè)基礎(chǔ)分支學(xué)科:海洋物理學(xué)、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)和海洋生物學(xué)。
海洋物理學(xué)是以物理學(xué)的理論、技術(shù)和方法研究發(fā)生于海洋中的各種物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律的學(xué)科。主要包括物理海洋學(xué)、海洋氣象學(xué)、海洋聲學(xué)、海洋光學(xué)、海洋電磁學(xué)、河口海岸帶動(dòng)力學(xué)等。
物理海洋學(xué)主要研究海水的各類運(yùn)動(dòng)(如海流、潮汐、波浪、行星波、湍流和海水層的微結(jié)構(gòu)等),海洋同大氣圈和巖石圈的相互作用規(guī)律,海洋中聲、光、電的現(xiàn)象和過程,以及有關(guān)海洋觀測(cè)的各種物理學(xué)方法。
海洋化學(xué)是研究海洋各部分的化學(xué)組成、物質(zhì)分布,化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)過程的學(xué)科。研究的內(nèi)容主要是海洋水層和海底沉積以及誨洋一大氣邊界層中的化學(xué)組成、物質(zhì)的分布和轉(zhuǎn)化,以及海洋水體。海洋生物體和海底沉積層中的化學(xué)資源開發(fā)利用中的化學(xué)問題等。海洋化學(xué)包括化學(xué)海洋學(xué)和海洋資源化學(xué)等分支。
海洋地質(zhì)學(xué)是研究地球被誨水淹沒部分的特征和變化規(guī)律的學(xué)科。主要研究?jī)?nèi)容為:海岸和海底地形,海洋沉積的組成和形成過程,大洋地層學(xué)、洋底巖石的巖性、礦物和地球化學(xué),海底地殼構(gòu)造和大洋地質(zhì)歷史,海底的熱流、重力異常、磁異常和地震波傳播速度等地球物理學(xué)特性。海洋地質(zhì)學(xué)當(dāng)前研究的重大課題是海底礦產(chǎn)資源的分布和成礦規(guī)律,大陸邊緣(包括島弧——海溝系)和大洋中脊為主的板塊構(gòu)造,以及古海洋學(xué)等。
海洋生物學(xué)是研究海洋中一切生命現(xiàn)象和過程及其規(guī)律的學(xué)科,主要研究海洋中生命的起源和演化,海洋生物的分類和分布、形態(tài)和生活史、生長(zhǎng)和發(fā)育、生理和生化、遺傳,特別是生態(tài)的研究,以闡明海洋生物的習(xí)性和特點(diǎn)與海洋環(huán)境之間的關(guān)系,揭示海洋中發(fā)生的各種生物學(xué)現(xiàn)象及其規(guī)律,為開發(fā)、利用和發(fā)展海洋生物資源服務(wù)。海洋生物學(xué)包括生物海洋學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)等分支學(xué)科。
如同自然科學(xué)中的其他學(xué)科一樣,海洋科學(xué)的各個(gè)基礎(chǔ)分支學(xué)科不僅互相聯(lián)系,互相依存,而且互相滲透,不斷萌生出許多新的分支學(xué)科,如海洋地球化學(xué)、海洋生物化學(xué)、海洋生物地理學(xué)、古海洋學(xué)等。
另一方面,海洋科學(xué)的研究,特別是在早期,具有明顯的自然地理學(xué)方向,著重于從自然地理的地帶性和區(qū)域性的角度研究海洋現(xiàn)象的區(qū)域組合和相互聯(lián)系,以揭示區(qū)域特點(diǎn)、區(qū)域環(huán)境質(zhì)量、區(qū)域差異和關(guān)系,形成了區(qū)域海洋學(xué)。
由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快,海洋資源開發(fā)技術(shù)與日俱新,因此需要專門研究如何把基礎(chǔ)理論研究成果應(yīng)用到實(shí)踐中去,解決生產(chǎn)技術(shù)問題。這樣,在海洋科學(xué)研究中就逐漸分化出一系列技術(shù)性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科和專業(yè)技術(shù)研究領(lǐng)域。
如海洋工程,它始于為海岸帶開發(fā)服務(wù)的海岸工程。到了20世紀(jì)后半期,世界人口和經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng),人類對(duì)蛋白質(zhì)和能源的需求量也急劇增加,因此海洋工程又增加了深海采礦、經(jīng)濟(jì)生物的增養(yǎng)殖、海水淡化和綜合利用、海洋能的開發(fā)利用、海洋水下工程、海洋空間開發(fā)等內(nèi)容。
海洋科學(xué)研究成果的應(yīng)用,由于服務(wù)對(duì)象不同,還相應(yīng)地形成一些相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用性學(xué)科,如海洋水文氣象預(yù)報(bào)、航海海洋學(xué)、漁場(chǎng)海洋學(xué)、軍事海洋學(xué)等。
但是,如同其他自然科學(xué)研究一樣,任何學(xué)科分類和體系都不是最終的封閉系統(tǒng),隨著對(duì)海洋研究的深化和擴(kuò)展,海洋科學(xué)的學(xué)科分類和體系將不斷地有所更新和發(fā)展。
海和洋的區(qū)分
廣闊的海洋,從蔚藍(lán)到碧綠,美麗而又壯觀。海洋,海洋。人們總是這樣說,但好多人卻不知道,海和洋不完全是一回事,它們彼此之間是不相同的。那么,它們有什么不同,又有什么關(guān)系呢?
洋,是海洋的中心部分,是海洋的主體。世界大洋的總面積,約占海洋面積的89%。大洋的水深,一般在3000米以上,最深處可達(dá)1萬多米。大洋離陸地遙遠(yuǎn),不受陸地的影響。它的水溫和鹽度的變化不大。每個(gè)大洋都有自己獨(dú)特的洋流和潮汐系統(tǒng)。大洋的水色蔚藍(lán),透明度很大,水中的雜質(zhì)很少。世界共有4個(gè),即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋。
海,在洋的邊緣,是大洋的附屬部分。海的面積約占海洋的11%,海的水深比較淺,平均深度從幾米到二三千米。海臨近大陸,受大陸、河流、氣候和季節(jié)的影響,海水的溫度、鹽度、顏色和透明度,都受陸地影響,有明顯的變化。夏季,海水變暖,冬季水溫降低;有的海域,海水還要結(jié)冰。在黃河入海的地方,或多雨的季節(jié),海水會(huì)變淡。由于受陸地影響,河流夾帶著泥沙入海,近岸海水混濁不清,海水的透明度差。海沒有自己獨(dú)立的潮汐與海流。海可以分為邊緣海、內(nèi)陸海和地中海。邊緣海既是海洋的邊緣,又是臨近大陸前沿;這類海與大洋聯(lián)系廣泛,一般由一群海島把它與大洋分開。我國的東海、南海就是太平洋的邊緣海。內(nèi)陸海,即位于大陸內(nèi)部的海,如歐洲的波羅的海等。地中海是幾個(gè)大陸之間的海,水深一般比內(nèi)陸海深些。世界主要的海接近50個(gè)。太平洋最多,大西洋次之,印度洋和北冰洋差不多。
海洋的形成
海洋是怎樣形成的?海水是從哪里來的?
對(duì)這個(gè)問題目前科學(xué)還不能作出最后的答案,這是因?yàn)椋鼈兣c另一個(gè)具有普遍性的、同樣未徹底解決的太陽系起源問題相聯(lián)系著。
現(xiàn)在的研究證明,大約在50億年前,從太陽星云中分離出一些大大小小的星云團(tuán)塊。它們一邊繞太陽旋轉(zhuǎn),一邊自轉(zhuǎn)。在運(yùn)動(dòng)過程中,互相碰撞,有些團(tuán)塊彼此結(jié)合,由小變大,逐漸成為原始的地球。星云團(tuán)塊碰撞過程中,在引力作用下急劇收縮,加之內(nèi)部放射性元素蛻變,使原始地球不斷受到加熱增溫;當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到足夠高時(shí),地內(nèi)的物質(zhì)包括鐵、等開始熔解。在重力作用下,重的下沉并趨向地心集中,形成地核;輕者上浮,形成地殼和地幔。在高溫下,內(nèi)部的水分汽化與氣體一起沖出來,飛升入空中。但是由于地心的引力,它們不會(huì)跑掉,只在地球周圍,成為氣水合一的圈層。
位于地表的一層地殼,在冷卻凝結(jié)過程中,不斷地受到地球內(nèi)部劇烈運(yùn)動(dòng)的沖擊和擠壓,因而變得褶皺不平,有時(shí)還會(huì)被擠破,形成地震與火山爆發(fā),噴出巖漿與熱氣。開始,這種情況發(fā)生頻繁,后來漸漸變少,慢慢穩(wěn)定下來。這種輕重物質(zhì)分化,產(chǎn)生大動(dòng)蕩、大改組的過程,大概是在45億年前完成了。
地殼經(jīng)過冷卻定形之后,地球就像個(gè)久放而風(fēng)干了的蘋果,表面皺紋密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各種地形一應(yīng)俱全了。
在很長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期內(nèi),天空中水氣與大氣共存于一體;濃云密布。天昏地暗,隨著地殼逐漸冷卻,大氣的溫度也慢慢地降低,水氣以塵埃與火山灰為凝結(jié)核,變成水滴,越積越多。由于冷卻不均,空氣對(duì)流劇烈,形成雷電狂風(fēng),暴雨濁流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通過千川萬壑,匯集成巨大的水體,這就是原始的海洋。
原始的海洋,海水不是咸的,而是帶酸性、又是缺氧的。水分不斷蒸發(fā),反復(fù)地形云致雨,重又落回地面,把陸地和海底巖石中的鹽分溶解,不斷地匯集于海水中。經(jīng)過億萬年的積累融合,才變成了大體勻的咸水。同時(shí),由于大氣中當(dāng)時(shí)沒有氧氣,也沒有臭氧層,紫外線可以直達(dá)地面,靠海水的保護(hù),生物首先在海洋里誕生。大約在38億年前,即在海洋里產(chǎn)生了有機(jī)化合物,先有低等的單細(xì)胞動(dòng)物。在6億年前的古生代,有了海藻類,在陽光下進(jìn)行光合作用,產(chǎn)生了氧氣,慢慢積累的結(jié)果,形成了臭氧層。此時(shí),生物才開始登上陸地。
總之,經(jīng)過水量和鹽分的逐漸增加,及地質(zhì)歷史上的滄桑巨變,原始海洋逐漸演變成今天的海洋。
研究機(jī)構(gòu)
中國科學(xué)院海洋研究所(青島)
中國科學(xué)院南海海洋研究所(廣州)
中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所(煙臺(tái))
國家海洋局第一海洋研究所(青島)
國家海洋局第二海洋研究所(杭州)
國家海洋局第三海洋研究所(單位網(wǎng)址鏈接 廈門市)
中國水產(chǎn)科學(xué)院黃海水產(chǎn)研究所(青島)
中國水產(chǎn)科學(xué)院東海水產(chǎn)研究所(上海)
中國水產(chǎn)科學(xué)院南海水產(chǎn)研究所(廣州)
青島海洋地質(zhì)研究所
中國海洋大學(xué)(青島)
同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院
浙江大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)系
北京大學(xué)大氣與海洋科學(xué)系(籌)
中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院
華東師范大學(xué)河口海岸科學(xué)研究院
大連理工大學(xué)海洋工程研究所
國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
國家海洋局海洋發(fā)展戰(zhàn)略研究所(北京)
山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所(青島)
國家海洋技術(shù)中心(天津)
國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心(北京)
國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心(北京)
國家海洋信息中心(天津)
國家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心(大連)
國家海洋局北海分局(青島)
國家海洋局東海分局(上海)
國家海洋局南海分局(廣州)
及各漁業(yè)局下屬水產(chǎn)研究機(jī)構(gòu)、海洋環(huán)境預(yù)報(bào)和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)站
簡(jiǎn)史
人類認(rèn)識(shí)海洋的歷史,是在沿海地區(qū)和海上從事生產(chǎn)活動(dòng)開始的。古代人類已具有關(guān)于海洋的一些地理知識(shí)。但直到19世紀(jì)70年代,倫敦皇家自然知識(shí)促進(jìn)學(xué)會(huì)組織的“挑戰(zhàn)者”號(hào)完成首次環(huán)球海洋科學(xué)考察之后,海洋學(xué)才開始逐漸形成為一門獨(dú)立的學(xué)科。20世紀(jì)50~60年代以后,海洋學(xué)獲得大發(fā)展,形成為一門綜合性很強(qiáng)的海洋科學(xué)。
從古代到18世紀(jì)末是海洋知識(shí)的積累時(shí)期,也是海洋學(xué)萌芽時(shí)期。
在科學(xué)不發(fā)達(dá)的古代,人們對(duì)海洋自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和探索,主要依靠很不充分的觀察和簡(jiǎn)單的邏輯推理。雖然當(dāng)時(shí)只限于直觀地、籠統(tǒng)地把握海洋的一些性質(zhì),但也提出了不少精彩的見解。例如,公元前7~前6世紀(jì)古希臘的泰勒斯認(rèn)為,水是萬物的本源,而大地則浮在浩瀚無際的海洋之中。公元前11~前6世紀(jì)中國的《詩經(jīng)》中,已有江河“朝宗于海”的記載。公元前四世紀(jì),古希臘思想家中知識(shí)最淵博的亞里士多德在《動(dòng)物志》中,已描述和記載170多種愛琴海的動(dòng)物。公元一世紀(jì),中國東漢王充曾科學(xué)地指出了潮汐運(yùn)動(dòng)和月亮運(yùn)行的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
從15世紀(jì)到18世紀(jì)末,自然科學(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)了海洋知識(shí)的積累。這時(shí)的海洋知識(shí)以遠(yuǎn)航探險(xiǎn)等活動(dòng)所記述的全球海陸分布和海洋自然地理概況為主。1405~1433年中國明朝鄭和率領(lǐng)船隊(duì)七次橫渡印度洋;1492~1504年意大利航海家克里斯托弗·哥倫布4次橫渡大西洋,并到達(dá)美洲;1519~1522年葡萄牙帝國航海家斐迪南·麥哲倫等完成了人類歷史上第一次環(huán)球航行;1768~1779年英國詹姆斯·庫克在海洋探險(xiǎn)中最早進(jìn)行科學(xué)考察,取得了第一批關(guān)于大洋表層水溫、海流和誨深以及珊瑚礁等資料。
這些活動(dòng)和成果,不僅使人們弄清了地球的形狀和海陸分布的大體形勢(shì),而且直接推動(dòng)了近代自然科學(xué)的發(fā)展,為海洋學(xué)各個(gè)主要分支學(xué)科的形成奠定了基礎(chǔ)。如1670年英國羅伯特·波義耳研究海水含鹽量和海水密度的變化關(guān)系,開創(chuàng)了海洋化學(xué)研究;1674年荷蘭列文虎克在荷蘭海域最先發(fā)現(xiàn)原生動(dòng)物;1687年,英國艾薩克·牛頓用引力定律解釋潮汐,奠定了潮汐研究的科學(xué)基礎(chǔ);1740年瑞士科學(xué)家貝努利提出潮汐靜力學(xué)理論;1772年法國安托萬-洛朗·德·拉瓦錫首先測(cè)定海水成分;1775年法國皮埃爾-西蒙·拉普拉斯首創(chuàng)大洋潮汐動(dòng)力學(xué)理論,等等。
19世紀(jì)初到20世紀(jì)中,機(jī)器大工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展,有力地促進(jìn)了海洋學(xué)的建立和發(fā)展。
英國科學(xué)家、生物進(jìn)化論的創(chuàng)始人查爾斯·達(dá)爾文在1831~1836年隨“貝格爾”號(hào)環(huán)球航行,對(duì)海洋生物、珊瑚礁進(jìn)行了大量研究,于1842年出版《珊瑚礁的構(gòu)造和分布》,提出了珊瑚礁成因的沉降說;于1859年出版《物種起源》,建立了生物進(jìn)化理論。
英國生物學(xué)家福布斯在19世紀(jì)40、50年代提出了海洋生物分布分帶的概念,出版了第一幅海產(chǎn)生物分布圖和海洋生態(tài)學(xué)的經(jīng)典著作《歐洲海的自然史》。美國學(xué)者莫里為海洋學(xué)的建立作出了更為顯著的貢獻(xiàn),其1855年出版的《海洋自然地理學(xué)》被譽(yù)為近代海洋學(xué)的第一本經(jīng)典著作。
1872~1876年,英國“挑戰(zhàn)者”號(hào)考察被認(rèn)為是現(xiàn)代海洋學(xué)研究的真正開始。“挑戰(zhàn)者”號(hào)在12萬多公里航程中,作了多學(xué)科綜合性的海洋觀測(cè),在海洋氣象、海流、水溫、海水化學(xué)成分、海洋生物和海底沉積物等方面取得大量成果,使海洋學(xué)從傳統(tǒng)的自然地理學(xué)領(lǐng)域中分化出來,逐漸形成獨(dú)立的學(xué)科。
1925~1927年,德國“流星”號(hào)在南大西洋的科學(xué)考察,第一次采用電子回聲測(cè)深法,測(cè)得七萬多個(gè)海洋深度數(shù)據(jù)等資料,揭示了大洋底部并不是平坦的,它像陸地地貌一樣變化多端。同時(shí),海洋物理學(xué)、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)和海洋生物學(xué)等各基礎(chǔ)分支學(xué)科的研究也取得顯著進(jìn)展,發(fā)現(xiàn)和證實(shí)了一些海洋自然規(guī)律。
1957年,海洋研究科學(xué)委員會(huì)(SCOR)和1960年政府間海洋學(xué)委員會(huì)(IOC)的成立,促進(jìn)了海洋科學(xué)的迅速發(fā)展。美國的深潛器“的里雅斯特2”號(hào)1960年曾深潛到10919米的海洋深處,美國核潛艇“鸚鵡螺”號(hào)1950年從冰下穿越北極,表明海洋的任何部分都能為人類所征服。但是,1963年美國潛艇“脫粒機(jī)”號(hào)和1960年“蝎子”號(hào)失事,全體乘員喪生,又從反面證明海洋環(huán)境仍然是難以掌握的。事實(shí)上,從技術(shù)的角度來說,人類要在深海海底上行走比在月球上漫步還要困難。
現(xiàn)代海洋學(xué)對(duì)于具體的海洋自然現(xiàn)象或特定海區(qū)的研究,普遍地從傳統(tǒng)的靜態(tài)定性描述和簡(jiǎn)單的因果分析向著動(dòng)態(tài)定量分析發(fā)展,重視基礎(chǔ)理論、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和功能模擬研究。
海洋科學(xué)各分支學(xué)科之間、海洋科學(xué)和相鄰基礎(chǔ)科學(xué)之間的相互結(jié)合、相互滲透,并逐步形成了一系列跨學(xué)科的有高度綜合性的研究課題。例如,海洋-大氣相互作用和長(zhǎng)期氣候預(yù)報(bào)、海洋生態(tài)系統(tǒng)、海洋中的物質(zhì)循環(huán)和轉(zhuǎn)化、洋底構(gòu)造以及有關(guān)海洋與地球的起源,海洋生命起源這樣一些根本問題。
深海鉆探和海洋地球物理學(xué)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展,使海洋科學(xué)(特別是海洋地質(zhì)學(xué))以及地球科學(xué)的研究方法和理論出現(xiàn)新的突破。例如,被譽(yù)為20世紀(jì)地球科學(xué)最重大成就之一的板塊構(gòu)造理論,主要就是通過對(duì)海洋地質(zhì)和地球物理探測(cè)成果的研究建立起來的。
20世紀(jì)60年代以來海洋科學(xué)中所有的重大進(jìn)展都同新的觀測(cè)儀器、研究手段和方法的研制成功,以及廣泛而密切的國際合作有關(guān)。例如,卓有成效的海洋觀測(cè),數(shù)據(jù)傳輸、處理系統(tǒng)的應(yīng)用,航天遙感、遙測(cè)技術(shù)和水聲技術(shù)的應(yīng)用,國際地球物理年、國際印度洋考察、黑潮及鄰近水域的合作研究、國際海洋考察十年、全球大氣研究計(jì)劃大西洋熱帶實(shí)驗(yàn)、深海鉆探計(jì)劃,以及世界(海洋科學(xué))資料中心的建立等國際性海洋科學(xué)合作研究。
研究特點(diǎn)
海洋科學(xué)具有明顯的區(qū)域性特征,即使是同一區(qū)域,海洋、水文、化學(xué)要素及生物分布也是互相各異、多層次性的。因此,很難在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)各類海洋現(xiàn)象和過程,以及它們之間的相互作用進(jìn)行精細(xì)的實(shí)驗(yàn),也不能只靠數(shù)學(xué)分析和數(shù)學(xué)模擬來進(jìn)行研究,而是要充分利用科學(xué)設(shè)備在自然條件下進(jìn)行觀察研究。
直接的觀察研究,既為實(shí)驗(yàn)室研究和數(shù)學(xué)研究的模式提供確切的可靠資料,又可以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室和數(shù)學(xué)方法研究結(jié)論的可靠性。因此,在自然條件下進(jìn)行長(zhǎng)期的、周密的、系統(tǒng)的海洋考察是海洋科學(xué)研究的基本方法。
在海洋科學(xué)研究中,海洋觀測(cè)儀器和技術(shù)設(shè)備起著重要的作用,有時(shí)甚至是決定性的作用。海水深而廣,具有大密度和流動(dòng)性,給人們的直接觀測(cè)帶來極大困難。從海面向下大約每增加10米,壓力就要增加一個(gè)大氣壓,在萬米深處,海水的壓力作用可以把潛水鋼球的直徑壓縮幾個(gè)厘米,人類很難在這樣大的深處活動(dòng)。即使在海洋上層,海水處于不斷的流動(dòng)和波動(dòng)狀態(tài),依靠一個(gè)點(diǎn)上的觀測(cè)資料,也很難說明面上的情況。因此,只有大力發(fā)展海洋觀測(cè)儀器和技術(shù)設(shè)備,才能取得所需要的大量海洋資料,以推動(dòng)海洋科學(xué)的發(fā)展。
20世紀(jì)60年代以來,海洋科學(xué)的發(fā)展表明,幾乎所有主要的重大進(jìn)展都和新的觀察實(shí)驗(yàn)儀器、裝備的建造,新的技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用,觀察實(shí)驗(yàn)的精度,以及數(shù)據(jù)處理能力的提高有緊密關(guān)系。例如,浮標(biāo)觀測(cè)技術(shù)、航天遙感技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用,促成了關(guān)于海洋環(huán)流結(jié)構(gòu)、海-氣相互作用、中尺度渦旋、鋒區(qū)、上升流、內(nèi)波和海洋表面現(xiàn)象等理論和數(shù)值模型的建立;回聲測(cè)深、深海鉆探、放射性同位素和古地磁的年齡測(cè)定、海底地震和地?zé)釡y(cè)量等新技術(shù)的興起和發(fā)展,對(duì)海底擴(kuò)張說和板塊構(gòu)造說的建立作出了重要貢獻(xiàn)。
海洋科學(xué)的觀察主要是在自然條件下進(jìn)行的,因而受到自然條件的限制。各種海洋現(xiàn)象和過程,有的“時(shí)過境遷”,有的“浩瀚無際”,有的因時(shí)間尺度太長(zhǎng),短時(shí)間的觀測(cè)資料不足以揭示其歷史演變規(guī)律。加之其中各種作用相互交叉、隨機(jī)起伏,因此在自然條件下的觀察只能獲得關(guān)于海況的一些片斷的、局部的信息。即使獲得某一海區(qū)近百年的海況和海洋生物種群動(dòng)態(tài)的觀測(cè)序列,那也只是整個(gè)海洋生態(tài)環(huán)境和生物種群動(dòng)態(tài)總體中的一個(gè)小小的樣本。
所以在海洋科學(xué)研究中比較著重于從信息論、控制論和系統(tǒng)論的觀點(diǎn),研究海洋現(xiàn)象和過程的行為與動(dòng)態(tài),并根據(jù)已有的信息,通過系統(tǒng)功能模擬模型進(jìn)行研究,對(duì)未來海況作出預(yù)測(cè)。
參考資料 >
海洋科學(xué).廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院.2023-11-21
海洋科學(xué)專業(yè)導(dǎo)覽.浙江大學(xué)海洋學(xué)院.2023-11-21
報(bào)考資訊(9)| 海洋科學(xué)專業(yè)的研究領(lǐng)域、專業(yè)方向、主要課程.搜狐網(wǎng).2023-11-21