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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