第三章海水的物理性质•••纯水的特性•••纯水的特性•水的溶解力很强•水分子有很强的极性，容易吸引溶质表面的分子或离子，使其脱离溶质的表面进入水中•水可轻易将盐分解为离子状态纯水的特性••Array••••运动增强，导致体积膨胀，密度减小纯水的热性质••海水中的溶质•••主要成份海水组成恒定性•尽管不同样品的主要成分绝对量不同，但它们的比值不变。
即任何两种溶于海水中的主要成分比值不变，如CI-1/SO42-，Na+/K+•••••••••••••不是保守量，取决于植物和动物的丰富性和活动海水中的溶质••••最初的盐度定义：1kg海水中所包含的溶质•••Knudsen公式（化学方法）S ‰= 0.03 + 1.805 CI ‰CI ‰为氯度，即1kg海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数••1966年修改为S ‰= 1.80655 CI ‰海水的盐度（电导方法）••‰=为••有人认为这不是盐度的新定义，而只是给出了氯度是海水电导率与标准海水电导率之比的函数5154153152151532311.198624.567869.10 80832.1229720.2808996.0R R R R R −+−++−15R实用盐度标度•••32.C15)0,4356实用盐度计算公式••1/21515153/225/2151515150.00800.169225.3851 14.09417.0261 2.7081(,15,0)/(,15,0)242S KK KK K K C S C KCI S =−++−+=≤≤实用盐度计算公式•Lewis （1980）给出任意温度的盐度公式•上面公式又进一步推广到任意压力（Millero ，1996）1/23/225/21/23/225/20.00800.169225.3851 14.09417.0261 2.708115[0.00050.00560.00660.037510.0162(15)0.06360.0144](t t t t t t t t t t t S KK K K K St S K K K t K KK C S =−++−++Δ−Δ=−−−+−−−=00,,0)/(,,0)235t C KCI t C t C <<关于实用盐度•••世界各地海水盐度的测定••盐量的循环•由于海浪破碎或被风撕裂，形成海盐气溶胶进入大气中，饱和水汽以它为凝结核，形成雨滴落到陆地上，最后归聚河流又回海洋海洋海水的热容和比热容•海水温度升高（降低）1K （或1ºC ）时所吸收（放出）的热量称为热容，单位是焦尔每开尔文（J/K ）•单位质量海水的热容称为比热容，比热容又分为定压比热容（c p ）和定容比热容（c v ）•一般而言，c p /c v = 1~1.02•比热容是海水温度、盐度和压力的函数，一般而言，c p 随盐度的增大而减小，低温、低盐时，c p 随温度升高而减小，高温、高盐时，c p 随温度升高而增大海水的比热容•海水的比热容约为3.89X103J·kg-1·ºC-1,密度约为1025kg·m-3，而空气的比热容约为1.0X103J·kg-1·ºC-1，密度为1.29kg·m-3•海水和大气的比热容相差不大，而热容量相差巨大•1m3海水降低1ºC放出的热量可使3100m3的空气升高1ºC海水的膨胀•体积热膨胀系数为单位质量海水的体积，在海洋学上称为比容Sp Sp t t V V ,,11⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂=ααηηα海水的膨胀•••34231102.0101.1100.295.3(max)−−−−×+×−×−=S S S t ρ海水的压缩性•单位体积的海水，当压力增大1Pa 时，其体积的负增量称为压缩系数•定盐等温压缩系数•海水的压缩系数随温度、盐度和压力的增大而减小，海水压缩系数一般很小•海水的压缩性是声波传播的关键tS t p ,1⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=ααβ海水的绝热变化•什么叫绝热变化？•海水绝热下沉时，压力增大使体积缩小，温度升高，绝热上升时，压力减小使体积膨胀，导致温度降低。
•海水绝热温度变化随压力（深度）的变化率称为绝热温度梯度。
海洋的绝热温度梯度平均为0.11ºC/km海水的位温•位温和位密海洋中某一深度的海水微团，绝热上升到海面时所具有的温度称为该深度海水的位温，海水微团此时相应的密度称为位密。
•海水的位温显然比其现场温度低。
为什么？世界大洋深层水的位温和盐度柱状图盐度变化小，位温变化较大海水的蒸发潜热•比蒸发潜热使单位质量海水化为同温度的蒸汽所需的热量，称为海水的比蒸发潜热L。
•L受盐度影响很小，可只考虑温度的影响Dietrich(1980)给出如下计算公式（0~300C）×≤≤(3DL2502t=t−)30C9.J/kg.272010海水的饱和水汽压•饱和水汽压对纯水而言，饱和水汽压是指水分子有水面逃出和同时回到水中的过程达到平衡时，水面上水汽所具有的压力。
•对海水而言，由于盐度存在，则单位面积海面上平均水分子数目要少，限制了海水蒸发，使饱和水汽压降低•海面的蒸发量与海面上水汽压与饱和水汽压的差成正比，饱和水汽压小不利于蒸发海水蒸发与天气••为何不见海面降低？••生成海水的热传导•相邻海水温度不同时，由于海水分子或海水块体的交换，会使热量由高温向低温处转移，称为热传导•单位时间内通过某一截面的热量，称为热流率。
•单位面积的热流率称为热流率密度，单位Wm -2.为热传导系数nt q ∂∂−=λλ海水的传导性•由分子的随机运动引起的热传导，称为分子热传导，海水分子热传导系数为10-1量级•若海水的热传导是由海水块体运动的随机运动所引起，称为涡动热传导或湍流热传导，其热传导系数的量级为102~103•涡动热传导与海水的运动状况有关•海水盐量扩散与上述情形类似，但分子盐扩散系数仅为分子热传导系数的0.01左右（为什么？）海水的沸点升高和冰点下降•海水最大密度温度随盐度增加而降低•海水沸点和冰点与盐度有关•随着盐度增大，沸点升高而冰点下降•在海洋中更关心冰点随温度的变化（如下式）pS S S t f 8242/331053.710154996.210715023.10575.0−−−×−×−×+−=海水的粘滞性•海水的粘滞性当相邻两层海水做相对运动时，由于水分子的不规则运动或海水块体的随机运动（湍流），在两层海水之间便有动量传递，产生切应力为动力学粘性系数，单位为Pa·s为运动学粘性系数，单位为m 2/s•单纯由分子运动引起的粘性系数非常小，一般可忽略，而湍流引起的涡动粘性系数较大•分子粘性对海-气界面物质交换过程非常重要nv ∂∂=μτμρμ/海水的力学性质•海水的渗透压被半渗透膜（）分开的海水和淡水，由于淡水一侧的水慢慢地渗向海水一侧，使海水一侧的压力增大，直到达到平衡状态，此时膜两边的压力差，称为渗透压，它随海水盐度的增高而增大•海洋生物的细胞壁就是一种半渗透膜，渗透压对海洋生物的生存十分重要！•海水的表面张力在液体的自由表面上，由于分子之间的吸引力所形成的合力，使自由表面趋向最小，这就是表面张力。
海水的表面张力随温度的升高而减小，随盐度的增大而增大•表面张力对海面毛细波和海浪的生成至关重要！海水的密度•海水密度•海水比容•上述二者均为海水温度、盐度和压力的函数•密度超量ρρα1=-3m kg 1000•−=ργ海水的密度和状态方程•比容偏差•热比容偏差•海水状态方程是海水状态参数温度、盐度、压力与密度或比容之间相互关系的数学表达式•一个大气压下国际海水状态方程•高压国际海水状态方程),0,35(),,(p p t S ααδ−=)0,0,35()0,,(),(αα−=Δt S t S 22/3)0,,(CS BS AS w t S +++=ρρ1)0,,(),(⎥⎤⎢⎡−=np t S p S ρρ海冰•定义：••海冰的分类•••••海冰•海冰的形成•当盐度大于24.695时，海冰冰点高于最大密度温度，只有当对流混合层的温度同时达到冰点时，海水才会结冰(为什么？)•海水的结冰→纯水冻结→盐分排出→冰下海水密度增大→对流增强→冰点降低，同时冰层阻碍其下海水热量的散失→减缓冰下海水继续冻结的速度•结冰时，一些海水被困在冰中，结冰速度越快，俘获的海水越多海洋中的海冰••••••1/4～1/3。
•流冰会影响船舰航行和危害海上建筑物海冰的盐度••••••导致盐度降低，在极地的多年老冰中，盐度几乎为零。
••••的蒸发失热大为减少，从而形成了海洋的保护层。
••••射率平均只有0.07，而海冰可高达0.5～0.7。
海冰的漂移••无风时，漂移方向与速率大致与海流相同•单纯由风引起的漂移速度约为风速的1/50~1/40，方向偏风矢量之右（北半球）或之左（南半球）（为什么？）•1912年4月14日，269米长的Titanic游轮在纽芬兰岛南部被冰山撞沉，2224人中1513人遇难。
1985年9月，Woods Hole海洋研究所的Robert Ballard在3844米水下发现沉船位置。
海冰的分布••••••入海而成的。
出现在南半球水域里的冰山，长宽可达有几百公里，高几百米。
海冰的分布•格陵兰岛是北半球冰山的主要发源地，每年约有7500座冰山由此进入海洋•北极冰山向南运动的平均界限为400N。
•南大洋海域经常有22万座冰山，太平洋、印度洋和大西洋的流冰界限分别为500S 、450S、430S。
•南大洋中冰山的平均寿命为13年，是北半球冰山平均寿命的4倍多海冰与海况•结冰过程利于铅直对流混合→表层高溶解氧海水向下输送→底层含营养盐类的海水上升→利于生物的大量繁殖•海冰对潮汐、潮流和波浪影响极大•南极大陆架上海水的大量冻结，使冰下海水增盐、低温且高密，沿陆架下沉可至底层，并向三大洋散布•对人类活动的影响：航行、港口（泰坦尼克号1912.4.12）2006年1月，莱州湾遭遇20多年来未遇的冰冻。