物理海洋学 第1卷PDF电子书下载

目 录 2

第一编海水的基本性质 2

？秀隆 西村 実菱田耕造 2

岩下光男 相马正树 2

第1章海水的物理及化学性质 2

1.1纯水的基本性质 2

1.1.1纯水的溶解力 2

1.1.2纯水的强缔合力与聚合 4

1.1.3 4℃左右纯水的最大密度 4

1.1.4结冰时水的体积最大 5

1.2.1海盐组成的恒定性 6

1.2海水的组成和盐度、氯度 6

1.1.5氢和氧同位素的发现 6

1.2.2海水的盐度与氯度 8

1.2.3电导盐度计 9

1.2.4海水中的微量成分 14

1.3海水的密度 14

1.3.1密度、比重与现场密度 14

1.3.2比容与现场比容 15

1.3.3现场比容与动力深度偏差 17

1.4海水的压缩性 18

1.5海水的粘滞性 21

1.6 表面张力 22

1.7 电导率 23

1.8渗透压 24

参考文献 27

第2章海水的热力学性质 29

2.1海水的热膨胀 29

2.2海水的最大密度与冰点下降 29

2.3海水的比热 32

2.4绝热温度变化 35

2.5热导系数 39

参考文献 40

第3章海水中声波的传播 41

3.1声波及其单位 41

3.2声波的传播损失 43

3.3.1海水中的声速 46

3.3声的传播速度 46

3.3.声速的垂直分布 48

3.3.3声速在测深中的应用 49

3.4声线的折射 50

3.5声波的吸收 52

3.5.1海水对声波的吸收 52

3.5.2气泡对声波的吸收 57

3.6声波的反射与散射 61

3.6.1反射、散射的量值 62

3.6.2海面的反射与散射 64

3.6.3海底的反射与散射 66

3.6.4深海散射层的散射 70

3.6.5小物体的反射 72

3.6.6鱼的反射 74

3.7海洋噪声 79

3.7.1定常噪声 80

3.7.2海上正常噪声的频谱 84

3.7.3近海噪声 84

3.7.4间歇噪声 86

参考文献 88

第4章光在海水中的传播 91

4.1海水的光学性质 91

4.2光在海水中的传播 101

4.3光的测量 115

4.4水色、透明度、水中视距 118

参考文献 126

第5章 海水中电磁场的特性 129

5.1海水的电特性 130

5.1.1电导率 130

5.1.2介电常数 132

5.1.3磁导率 133

5.2空间电磁场 134

5.3海面上电磁场的反射和折射 137

5.3.1垂直入射波的反射与折射 137

5.3.2倾斜入射波的反射与折射 140

5.3.3入射角和折射角 142

5.4海水中透射波的电磁场 143

5.4.1海水中电磁场的衰减 146

5.4.2海水中电磁波的波长 147

5.4.3海水的固有阻抗 149

5.4.4 由空间进入海水的透射波的性质 151

5.4.5 电磁波由空间向海水中传播的实际测量 152

5.5 由海水进入空间的透射波电磁场 153

5.6海表面上的电磁波通道 158

5.7雷达波的海面反射 159

参考文献 161

1.1.3海洋的热收支概况 163

1.1.1把大气、海洋和固体地球看作是一个能量系统 164

1.1作为热机的大气与海洋 164

第1章大气海洋系统中海面边界过程的意义及其研究目标 164

鸟羽良明 164

第二编海面边界过程 164

1.1.2大气海洋系统热量收支概况 166

1.2大气海洋系统的能量转换及其相互作用 168

1.2.1大气海洋系统的能量转换流程图 168

1.2.2作为单位过程的海面边界过程 170

1.3海面边界上的各种过程及其研究目标 170

1.3.1海面边界过程的各种机制 170

1.3.2海面边界过程的实质及选取方法 172

1.3.3尺度和参数化的概念 174

1.3.4近似方法 175

2.1.1边界层内的湍流输送 176

第2章边界层内流的结构和物理量的垂直输送 176

2.1 边界层内物理量的输送 176

2.1.2湍流输送的物理图像 178

2.1.3粘滞系数和扩散系数的大小 179

2.1.4垂直涡动粘滞系数和垂直涡动扩散系数 181

2.1.5整体公式的意义 182

2.2中性层结边界中流的结构及动量的垂直输送 184

2.2.1本节讨论的前提 184

2.2.2平滑面上的流速分布 184

2.2.3粗糙面上的流速分布 189

2.2.4平滑面与粗糙面的条件 190

2.2.5几个注意事项 191

2.3热量的垂直输送与非中性边界层结构 192

2.3.1热量的垂直输送和湍流Richardson数 192

2.3.2流速分布的形状、稳定度长度 195

2.3.§温度、水汽的分布 198

2.3.4强迫对流、自由对流 200

第3章海面的动量交换 203

3.1海面风应力的测定 203

3.1.1平均风速的垂直分布法 203

3.1.2观测平台 207

3.1.3 Reynolds应力直接测定法 208

3.1.4风速扰动能量谱法 210

3.1.6倾斜水面法 211

3.1.5地转风偏差法 211

3.1.7单分子膜法 212

3.1.8测定海面摩擦系数值 213

3.2支配海面风应力的因素 215

3.2.1波与流的动量 215

3.2.2动量输入海中的过程 217

3.2.3历史的展望 217

3.2.4粗糙度Reynolds数 222

3.2.5几点补充 224

3.3风向波、流的动量输送与风浪的破碎 226

3.3.1动量向波与流的分配 226

3.3.2前人对风浪破碎的研究 227

3.3.3风浪破碎与粗糙度Reynolds数 228

3.3.4风浪破碎的实况、表示水面扰动的Reynolds数 230

3.3.5风浪的破碎与过剩动量的去向 233

第4章海面上气泡和海水滴的形成 234

4.1海水表面上水滴的形成过程 234

4.1.1从气泡到水滴的形成过程 235

4.1.2水滴的化学成分、电荷 237

4.2气泡、海水滴的生成率及其在边界层的分布 238

4.2.1海水滴在海面上大气边界层的分布 238

4.2.2海水滴的生成率 243

4.2.3水中的气泡 245

4.2.4海盐粒子的测定方法 246

4.3.1海盐粒子在海面以上大气中的分布 248

4.3海盐粒子的输送过程 248

4.3.2向陆上的输送过程 249

4.3.3干沉降与降水沉降 255

第5章海面蒸发和海面热量交换 257

5.1海面蒸发与海面热量交换过程 257

5.1.1引言 257

5.1.2与海水温度、盐度相平衡的水汽密度 258

5.1.3表皮水温和表皮盐度 259

5.1.4海面上水汽、温度的分布结构，整体公式 263

5.1.5海面蒸发和热量交换的测定 267

5.1.6辐射引起的热量交换 270

5.2海面蒸发条件下的风浪破碎、海水滴的效应问题 271

5.3世界海洋表面的蒸发和热量交换 275

结束语 279

参考文献 281

第三编海洋湍流和扩散 292

大久保 明 292

第1章海洋湍流 292

1.1序言 292

1.2湍流的定义 293

1.3海洋湍流的特性 298

1.4海洋湍流的发生 299

1.5湍流场的描述 304

1.6湍流的积矩、相关函数、能量谱函数 307

1.7各向同性湍流场 313

1.8海洋湍流的基础方程式 317

1.9海洋湍流的动力学 322

1.10海洋湍流的观测 336

1.11海洋中的微细构造及其同湍流的关系 345

1.12温度等其他物理量的变动谱 350

第2章海洋扩散 352

2.1 扩散 352

2.1.1随机走动 352

2.1.2 Fick扩散方程 354

2.2扩散场的描述 355

2.3根据Taylor的连续运动建立的扩散理论 357

2.4两个粒子的相对扩散（Richardson法则） 361

2.5许多粒子围绕重心的扩散 366

2.6湍流扩散方程式 367

2.7海洋扩散研究的简史 371

2.8海洋扩散的基本解 371

2.9瞬间点源产生的海洋扩散（其一：圆形碎片理论） 372

2.10瞬间点源产生的海洋扩散的实验结果 378

2.11 瞬间点源产生的海洋扩散（其二：平流扩散理论） 382

2.12固定连续源产生的扩散 394

2.13根据叠加原理解连续扩散的方法 398

2.14垂直扩散率的估算 406

2.15 结束语 407

附录张量计算 409

参考文献 415