国际海水热力学方程-2010PDF电子书下载

1简介（Introduction） 1

1.1 1978—2009年的海洋学惯例 1

1.2更新海水热力学公式的原因 1

1.3 SCOR/IAPSO127工作组及其采用的研究方法 2

1.4 TEOS-10手册指南 4

1.5关于计量单位的注释 5

1.6建议 5

2基本热力学属性 7

2.1 ITS-90温度 7

2.2海水压强 7

2.3实用盐度 7

2.4基准成分和基准成分盐标 8

2.5绝对盐度 9

2.6海水的Gibbs函数 13

2.7比容 15

2.8密度 16

2.9化学势 16

2.10熵 18

2.11内能 18

2.12焓 18

2.13 Helmholtz能 18

2.14渗透系数 18

2.15 等温压缩率 19

2.16等熵等盐压缩率 19

2.17声速 19

2.18热扩散系数 20

2.19盐浓缩系数 20

2.20等压热容 21

2.21等容热容 21

2.22绝热温度递减率 22

3导出参数 23

3.1位温 23

3.2位焓 23

3.3保守温度 24

3.4位势密度 25

3.5密度偏差 25

3.6位势密度偏差 26

3.7比容偏差 26

3.8热压系数 26

3.9混合增密系数 27

3.10浮频率 28

3.11中性切面 29

3.12地转、静水力学和“热成风”方程 30

3.13中性螺旋 30

3.14中性密度 32

3.15 稳定率 32

3.16 Turner角 32

3.17沿位势密度面的属性梯度 33

3.18位势密度面斜率与中性切面斜率的比较 33

3.19实测密度面和比容偏差面的斜率volume an 34

3.20位势涡度 34

3.21穿越海表面的垂直流速 36

3.22淡水含量和淡水通量 36

3.23热输运 36

3.24重力势 37

3.25总能量 38

3.26伯努利函数 38

3.27动力高度偏差 38

3.28蒙哥马利地转流函数 39

3.29 Cunningham地转流函数 40

3.30近似中性面上的地转流函数 41

3.31比容高度 42

3.32 压强与深度的换算 43

3.33冰点温度 43

3.34融化潜热 45

3.35升华压强 46

3.36升华焓 47

3.37水汽压 49

3.38沸点温度 50

3.39蒸发潜热 50

3.40相对湿度和逸度 52

3.41渗透压强 55

3.42最大密度对应的温度 55

4结论 57

附录A：海水Gibbs函数的应用背景和理论基础 59

A.1 ITS-90温度 59

A.2海水压强，校正压强和绝对压强 62

A.3基准成分和基准成分盐标 63

A.4绝对盐度 65

A.5海水成分的空间变化 70

A.6海水的Gibbs函数 73

A.7基本热力学关系 74

A.8“守恒”和“等压守恒”属性 74

A.9“势”属性 76

A.10证明θ=θ（SA，η）和？=？（SA，θ） 78

A.11各种比焓等压导数 78

A.12 η，θ，？和SA之间的微分关系 80

A.13热力学第一定律 81

A.14平流“热”能量与扩散“热”通量 84

A.15 αθ，βθ α？，和β？计算公式的推导 86

A.16熵的非守恒增量 87

A.17位温θ的非守恒增量 91

A.18保守温度的非守恒增量 93

A.19密度和位势密度的非守恒增量 96

A.20海洋数值模式中盐度的表征 96

A.21湍流大洋中S，SA，SR和？的随体导数 101

A.22密度和局地基准位势密度的随体导数；穿越中性面的速度e 105

A.23水团转换方程 107

A.24位势密度坐标系下的守恒方程 108

A.25穿越常规面的垂直速度 109

A.26位势密度的随体导数 110

A.27（在没有旋转混合张量情况下）分层海洋模式中穿越密度面的速度 111

A.28正压密度的随体导数 112

A.29中性密度的随体导数 113

A.30海水密度关于？和θ的25项表达式 114

附录B热力学第一定律的导出 117

B.1动机 117

B.2基本热力学关系 118

B.3重力势能 118

B.4动量演变方程 119

B.5动能演变方程 119

B.6动能和重力势能之和的演变方程 119

B.7忽略分子通量时总能量E的守恒方程 120

B.8考虑分子通量和再矿化时总能量的守恒方程 120

B.9总能量守恒方程的另外两种形式 121

B.10通过相减得到热力学第一定律 122

附录C：描述海水、冰和湿空气的TEOS-10热力变量的文献 124

附录D：基本常数 128

D.1科氏参数 131

D.2重力加速度 131

附录E：计算实用盐度的算法 132

E.1根据K15计算实用盐度Sp 132

E.2在海洋温度和压强范围内计算实用盐度Sp 132

E.3通过已知的实用盐度Sp计算电导率R 133

E.4利用ITS-90计算实用盐度 134

E.5对于实用盐度和绝对盐度测量过程的标准计量单位描述 134

附录F流体水的IAPWS -95 Helmholtz函数系数（适用范围低至50K） 137

附录G IAPWS -09纯液态水Gibbs函数的系数 141

附录H IAPWS -08海水Gibbs函数的系数 143

附录I IAPWS -06中Ih冰Gibbs函数的系数 144

附录J IAPWS-10中湿空气Helmholtz函数系数 146

附录K关于？和θ的25项海水密度公式的系数 150

附录L推荐的海洋学术语、符号和计量单位 152

L.1推荐术语 152

L.2当变量是η、θ和？的函数时的推荐符号 157

附录M海水-冰-空气的计算机软件库[Seawater-Ice-Air（SIA）librry of computer software] 159

附录N Gibbs软件库（GSW） 172

附录O根据原始热力学数据验证海水的Gibbs函数 175

附录P基于g（SA，t，p）、h（SA，η，P）、h （SA，θ，P）和h（SA，？，P）的热力学属性 178

参考文献 183