内容正文:
主题十六
海水性质
第一部分 基础知识
海 洋
地球虽然被称为“地”球,但海洋所占面积约为71%,要比陆地面积多得多,所以地球实际上更像一个“水球”。
地球上这么多的海水,其存在一定会对沿岸大气环流、气候等自然地理环境以及沿海生产、生活等人文环境产生巨大影响。而这在很大程度上,与海水的性质密切相关。在介绍海水产生的众多影响之前,我们首先探索一下海水所具有的基本性质。地球海陆面积占比
海水的温度、盐度和密度是海水最重要的理化性质。
探索一 温度
1、分布规律图1:大洋表层水温随纬度变化
图2:不同纬度海区水温随深度变化
(1)水平分布:
① 空间:表层水温由低纬向高纬递减,相同纬度水温大致相同。(如图1)
② 时间:同海区,夏季普遍高于冬季。
(2)垂直分布:
① 总趋势:海水温度随深度增加而降低。
② 不同深度特点:表层附近随深度增加水温变化小;向下至1000m,温度随深度增加下降幅度大,称为温跃层;1000m以下,温度随深度增加下降幅度小。达到一定深度,水温基本恒定。(如图2)
③ 不同纬度特点:纬度越高,表层、深层水温差异越小,高纬度地区温度线近似一条垂线,温跃层不明显。(图2中四条线所示海域,纬度由低到高排序为:①<②<③<④。)
④ 不同时间特点:同海区,夏季上下层差异大,冬季差异小。
2、影响因素
(1)纬度(太阳高度):纬度低,太阳辐射强,水温高;纬度高,太阳辐射弱,水温低。问题:为什么纬度高,水温低?
简单回答就是纬度越高,太阳高度越小,太阳辐射弱,因此水温低。详细影响因素有:
① 当等量的太阳辐射量照射到地球上,斜射时阳光分摊到地面的面积更大,那么单位面积接收的光照较少。
② 高纬度地区,阳光斜射至地面将穿过更厚的大气层,大气对光照削弱更强。
③ 极地附近冰雪覆盖多,地面反射多,地面接收辐射量更少。
④ 高纬度地区,入射光线与地面夹角较小,水面对光照的反射率更高。
【以上解释可联系“大气受热过程”主题内有关知识】
(2)季节:不同季节水温不同,原因与上一条相似,是由于不同季节太阳高度(太阳辐射量)存在差异。
(3)海陆分布:近岸水温易受陆地影响。夏季,陆地比海水升温快,那么近岸海水受此影响导致温度高,向外水温降低;冬季,陆地比海水降温快,那么近岸海水受此影响导致温度低,向外水温升高。
(4)大气运动:如冬季时,受强劲干冷的冬季风影响,我国东部某些海域水温会降低。
(5)海水运动:局部海域有暖流流经,水温升高,如下图1中红圈内海域,受日本暖流影响。局部海域有寒流流经,水温降低,如下图1中蓝圈内海域,分别受加利福尼亚寒流、秘鲁寒流影响。
(6)深度:主要影响垂直方向水温,深度增加,水温降低。图2:世界大洋8月表层海水盐度分布
图1:世界大洋8月表层海水温度分布
3、对人类的影响
① 影响鱼类分布、渔业:海水温度的季节性变化会导致海洋生物发生季节性游动,以寻求更适宜的温度。
② 影响航运:纬度高,海水结冰期长,通航时间短。
③ 使沿海地区气温季节变化和日变化比内陆小。因为海水温度的变化幅度比陆地小,同样会导致海洋上方大气温度变化也比陆地小。
④ 表层水温升高,会使台风、飓风等灾害增多。
探索二 盐度
海水盐度,指溶解于海水中的盐类物质与海水质量的比值。其中的盐指可溶解盐(如NaCl、MgSO3等),不包括有机物、悬浮颗粒物。世界海洋平均盐度约为35‰。
1、分布规律
(1)水平分布:
由副热带海域向赤道、两极递减。(呈马鞍形,如图1)
(2)垂直分布:
① 不同深度特点:表层附近随深度增加盐度变化小;向下至1000m,盐度变化明显,称为盐跃层;1000m以下,盐度变化减小。
(注:盐度只是随深度变化,增大还是减小与纬度有关)
② 不同纬度特点:中低纬,表层盐度高,随深度增加盐度降低;高纬度,表层盐度低,随深度增加盐度升高。(如图2中,①线为赤道低纬度海域,②为副热带中纬度海域,③为寒带高纬度海域。
③ 极地附近特点:北极附近比南极附近海域盐度低。
图1:大洋表层盐度随纬度变化
④ 不同海域特点:盐度较高的海域——红海,盐度超过40‰,是世界上盐度最高的海域;地中海,盐度普遍高于35‰,也是一个高盐度海域。
盐度较低的海域——波罗的海,盐度不超过10‰,是世界上盐度最低的海域。
图2:不同纬度海区海水盐度随深度变化
2、影响因素
为什么海水盐度会呈现上述特点,与以下因素密切相关:
(1)降水:降水多,对海水稀释作用强,盐度低;降水少,对海水稀释作用弱,盐度高。
(2)蒸发:蒸发强,盐分浓度增大,盐度高;蒸发弱,盐度较低。
【现实情况下,某海域降水和蒸发都是相伴发生的,既有降水又有蒸发,此时要看两者量的平衡:蒸发<降水,盐度低;蒸发>降水,盐度高。】
(3)河流径流:有河流注入,盐度高;无河流注入,盐度高。(河流为淡水)
(4)水体交换:封闭海域,水体交换弱,内部更易产生盐度偏高或偏低的情况。
(5)温度:温度高,海水溶解度更强,盐度偏高;温度低,海水溶解度低,盐度偏低。
【上面谈到的蒸发也是与温度有关,温度高,蒸发强。这里强调温度对溶解度的影响。】
(6)洋流:暖流流经,蒸发强,溶解度高,盐度高;寒流流经,蒸发弱,溶解度低,盐度低。
【在上面温度的基础上理解该点。】
用影响因素解释盐度分布特点:
① 为什么赤道附近蒸发最强,但盐度低:受赤道低气压带影响,上升气流,降水多,降水大于蒸发;大量淡水河注入,降低盐度。
② 为什么副热带海域盐度最高:受副热带高气压影响,气流下沉,不易形成降水,蒸发大于降水。
③ 为什么高纬地区盐度低:高纬海水温度低,蒸发弱;融冰降低盐度。
④ 为什么红海、地中海盐度高:受副热带高压影响,降水少,蒸发强,蒸发大于降水;河流补给少;海域封闭,与外界低盐度海水交换少;
⑤ 为什么波罗的海盐度低:位于温带海洋气候区,受西风影响,降水多;纬度偏高,蒸发弱;海域四周河流众多,注入淡水量大,海域封闭,与外界高盐度海水交换少。
3、对人类的影响
(1)利用海水晒盐,提取海水中的重要元素,如镁、溴、碘等。【我国三大盐场:长芦盐场(河北、天津渤海沿岸)、布袋盐场(台湾西南沿海,位于台湾山脉背风坡)、莺歌海盐场(海南岛西南,位于背风坡)】
(2)渔业。盐度的突然升高或降低影响渔业产量:如暴雨增多使水域盐度降低,影响渔业产量;河流径流减少,对河口稀释作用减弱,盐度升高,影响河口渔业产量。
(3)海水淡化,可提供淡水。
(4)海水倒灌,受海水盐度影响,沿海地区引发土壤盐碱化。
探索三 密度
海水密度,指单位体积海水的质量。
1、分布规律
(1)水平分布:
海水密度随纬度的增高而增大,相同纬度密度大致相同。(如图1)
(2)垂直分布:
① 不同深度特点:表层附近随深度增加密度变化小;向下至1000m,密度变化明显,称为密度跃层;1000m以下,密度变化减小。
(注:不同纬度密度变化存在差异)
② 不同纬度特点:中低纬,表层与深层密度差异大,密度跃层明显;高纬度,表层与深层密度差异小,密度线近似垂线,密度跃层不明显。(如图2中,①线为赤道海域,②为副热带中纬度海域,③为寒带高纬度海域。
③ 特殊海域:海水密度随深度增大而减小,称为“海中断崖”。
(1)水平分布:
海水密度随纬度的增高而增大,相同纬度密度大致相同。(如图1)
(2)垂直分布:
① 不同深度特点:表层附近随深度增加密度变化小;向下至1000m,密度变化明显,称为密度跃层;1000m以下,密度变化减小。
(注:不同纬度密度变化存在差异)
② 不同纬度特点:中低纬,表层与深层密度差异大,密度跃层明显;高纬度,表层与深层密度差异小,密度线近似垂线,密度跃层不明显。(如图2中,①线为赤道海域,②为副热带中纬度海域,③为寒带高纬度海域。
④ 特殊海域:海水密度随深度增大而减小,称为“海中断崖”。
图1:大洋表层密度随纬度变化
图2:不同纬度海区海水密度随深度变化
2、影响因素
(1)温度:温度上升,海水密度下降。(原因:海水受热膨胀,密度减小)
(2)盐度:盐度上升,海水密度增加。(原因:溶解了更多物质)
(3)深度(压力):压力上升,海水密度增加。(原因:压力的压缩效应)
问题:
① 表层海水,温度和盐度按纬度分布是不一致的,但却共同影响密度,那么表层海水密度到底受哪一因素影响更大?
受温度影响较大。因为表层海水温度变化范围大于盐度变化范围(由温度和盐度曲线可知,表层海水温度范围约从0℃—28℃左右,而表层海水盐度范围约从32.5‰—35.5‰,因此温度影响更大)。
② 海水越深,压力越大,那为什么实际深层海水密度,千米之下变化很小,而不是一直增大至海底?
深层海水每平方厘米虽然有上吨的压力,但海水密度没有变得更大,是因为液体分子已经紧密到不可被压缩的程度。如果要进一步压缩就要破坏水分子结构,而这需要很强的能量,不是几吨水就能解决的问题。
③ 高纬度地区,当海水冻结时,海水内的盐分会析出,盐分融入附近海域会使盐度有所上升。那么为什么高纬度表层海水盐度依旧两极附近最小?
Ⅰ盐度增加量很小,对表层盐度影响小;
Ⅱ当高纬度表层盐度增大时,海水密度增加,会使高盐海水下沉至深层,最终表层盐度仍会减小。表层海水的下沉使上下层海水得到交换,因此高纬度海水密度随深度变化较小,即密度跃层不明显。
总 结
海水的温度、盐度、密度水平分布规律汇总分布如下,其影响因素等是本主题重点:
第二部分 知识关联
理解:温跃层、盐跃层、密度跃层
在海平面以下约300—1000米(具体深度视不同海域有增减,该深度为一般情况),形成一个上下层温度、盐度、密度差异较大的过渡层,分别称为温跃层、盐跃层、密度跃层。
300米以上表层海水各性质比较均匀,因为表层较浅,太阳光能够到达,并且海浪等海水运动能够使上下海水混合,因此上下并不会有明显差异,但表层环境的变化(如温度变化、洋流、河流注入等)会使表层海水性质发生较大变动;而1000米以下则受表层环境变化影响很小,因此温度、盐度、密度等性质会更加稳定。这样,两者之间就产生了过渡层。
① 对于温跃层而言:表层水温越高,温跃层会越明显;高纬度地区或冬季气温较寒冷时,温跃层则不明显。不仅海水会出现温跃层,较深的水库、湖泊、池塘等水域也会出现类似的温跃层。
② 对于盐跃层而言:表层盐度越高(副热带)或越低(高纬度)均会产生明显盐跃层。
③ 对于密度跃层而言:表层温度越高,密度跃层越明显;极地低温地区,密度跃层不明显。
第三部分 实题演练
(2022·湖北 10~12)智利竹荚鱼是世界上主要的海洋经济鱼种之一,广泛分布于南太平洋水域。下图示意智利竹荚鱼洄游路线。据此完成下题。
1、影响智利竹荚鱼洄游路线的最主要因素是
A. 盛行风向 B. 海水温度
C. 距陆远近 D. 种群规模
2、推测智利竹荚鱼的生活习性是
A. 冬季产卵 B. 顺流洄游
C. 成鱼更适应低水温海域 D. 幼鱼更倾向深水环境生活
3、与正常年份相比,该海域幼鱼的活动范围
① 厄尔尼诺年,向南偏移 ② 厄尔尼诺年,向北偏移
③ 拉尼娜年,向南偏移 ④ 拉尼娜年,向北偏移
A. ①② B. ①④
C. ②③ D. ②④
【答案】1、B 2、C 3、B
【解析】1、图示洄游路线主要在35°~40°S,受西风影响,与洄游路线相反,A错误。该地位于南半球,读图发现冬季时,鱼类向北行进,海洋最低气温一般在8月,逐渐过渡到夏季时,又向南行进,可知鱼类洄游是跟随水温变化的,并且规律明显,B正确。通过经纬位置,图示区域位于南美洲西部海域,图示洄游路线总体单向向远离陆地侧移动,体现不出南北的洄游特点,C错误。种群规模根据材料信息无从判断,D错误。
2、图示产卵时间为1-2月,为南半球夏季,A错误。受西风影响,图示区域洋流向东,与洄游方向相反,B错误。图中产卵场之前为幼鱼,发现其向低纬游动的较快(5-10月路线斜率大),而产卵场之后为成鱼,发现其向低纬游动的较慢(5-10月线路斜率小,向西游得更远),说明成鱼更能适应纬度较高的低水温,C正确。图中没有信息可看出水深问题,D错误。
3、图示海域位于东太平洋海域,厄尔尼诺发生时,图示海域气温异常升高,那么幼鱼不必游到更偏北的区域,导致总体向南偏移,①正确,②错误。拉尼娜发生时,图示海域气温异常降低,那么幼鱼会游到更偏北区域,导致总体向北偏移。③错误,④正确。选择B。
(2023·浙江 9~10)下图为南半球部分海域水温分布和海水运动示意图。完成下面小题。
4、图中甲、乙、丙、丁四处海域表层海水性质的比较,正确的是
A. 甲密度最低
B. 丁盐度最小
C. 甲盐度大于丁
D. 乙密度大于丙
5、磷虾主要分布在约50°S以南的环南极洲海域,其栖息海域的营养物质主要来自于
① 大陆冰川融化 ② 暖寒流的交汇 ③ 深层海水上升 ④ 西风漂流携带
A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ③④
【答案】4、D 5、C
【解析】4、甲处纬度高,密度应偏高,A错误。丁纬度较其他低,盐度应较高,B错误。纬度高盐度低,C错误。乙纬度大于丙,密度较大,D正确。
5、冰川主要为冰雪,几乎不含有营养物质,①错误。西风漂流在地转偏向力作用下会向低纬偏转,会与低纬而来的暖流发生交汇,②正确。通过图示可知,在50°S以南存在上升流,并且上升流会带来营养物质,③正确。位于大洋中间的大型洋流本身几乎不携带营养物质,④错误。选择C。
(2023·辽宁 7~9)沿岸水是河水与海水在沿岸混合而成的水体。受盛行风、海岸线形态、入海径流和海水运动等因素影响,渤海南部沿岸水的盐度、运动、范围等季节变化较明显。下图为渤海局部海域1月盐度分布图。据此完成下题。
6、图中甲海域低值中心形成的主要原因是
A.海域结冰少 B.径流汇入多
C.沿岸水蒸发少 D.沿岸水积聚多
7、1月渤海与黄海海水交换的模式是
A.南进北出 B.北进南出 C.中间进南北出 D.南北进中间出
8、与1月相比,推测7月
A.甲海域与渤海海峡盐度差变小 B.渤海南部沿岸水范围向东扩大
C.渤海与黄海之间海水交换加强 D.渤海南部沿岸水盐度明显降低
【答案】6、D 7、B 8、A
【解析】6、甲处近岸,相比于同纬度更靠外海的海域,冬季结冰应更多。A错误。甲海域不直接在黄河河口,虽然也会有黄河水影响,但B选项相较D不准确。冬季该海域为西北风,会将黄河汇入的径流带至甲处,并与海水混合,这些水根据材料看称为沿岸水,因为有淡水混合,所以盐度有所降低,形成低值区,D正确。冬季周边水域蒸发都很微弱,对盐度影响很小,C错误。
7、1月受西北冬季风影响,海水整体会向东南侧汇聚,渤海海水会从渤海海峡南侧,沿山东半岛沿岸流出,进入黄海,通过图中等盐度线的延伸方向可看出这一点。渤海北部海水的输出会使海平面降低,黄海海水正可通过渤海海峡北部进入补偿。B正确。
8、7月降水增多,黄河流量增加,再加上此时为东南季风,所以甲海域低盐度中心应向北移动,甲海域盐度因外部海水侵入有所上升。而此时北部偏高盐度海水(如右图红线内)因受南侧低盐度海水北上影响,海峡处盐度将有所降低。综上,甲海域与渤海海峡盐度差将减小,A正确。受夏季风影响,渤海南部沿岸水将向西北扩大,B错误。受东南季风影响,海水将向渤海内部雍高,而很难外流,依次交换较弱,C错误。低盐度水向北运动,高盐度水侵入南部,盐度升高,D错误。
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