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第四章 海洋面面觀 ■ 4-1 海洋觀測工具 ■ 4-2 海水的性質與水團 ■ 4-3 海水的運動.

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1 第四章 海洋面面觀 ■ 4-1 海洋觀測工具 ■ 4-2 海水的性質與水團 ■ 4-3 海水的運動

2 海洋觀測工具 海洋研究主要利用海洋研究船在現場測量或採集海水樣品,獲得不同深度海水的物理與化學資料,以供分析。

3 海洋觀測 海洋觀測重點包括: 海水深度的測量 海水性質的測量 海流速度的測量 潮汐水位觀測
廣闊的海洋必須藉助人造衛星,利用其上各式感應器所獲得的觀察資料,可知海表溫度、波浪高度、海面風速等等。

4 海水深度的測量 測量儀器: 多聲束回聲探測儀 +全球衛星定位系統 測量原理:
多聲束回聲測深儀,發射出 多聲束聲波到達海底,並接 收反射回來之聲波。有了聲 音在海水傳播速度(約1500 公尺/秒)和時間差的資料, 即可測量出海床的海底深度 ,正確繪製出海底地形。 利用全球衛星定位系統將船 隻正確的定位。

5 海水性質的測量 測量儀器: 溫鹽深儀(CTD)+輪盤式採水瓶 測量原理:
溫鹽深儀利用溫度探針量測溫度,測海水導電度換算成鹽度、水壓換算成深度,以得到不同深度的溫度與鹽度。 採水瓶放入海水時,上下瓶蓋均打開,到達所要深度,由船上傳遞訊號使其中一瓶瓶蓋關閉,便可得該處之海水,以分析海水成分。

6 海流速度的測量 移動式海流儀 觀測重點:洋流的路徑和平均流速。 測量方式: (1)漂流瓶。 (2)人造衛星追蹤裝有無線電或衛星發報器的浮球。
錨碇式海流儀 觀測重點:洋流流經觀測點時的瞬間流速或流向,以及其隨時間的變化。 測量方式: (1)螺旋槳式 (2)音響式

7 潮汐水位觀測 利用水尺進行人工觀測,一小時一次。 利用設置在驗潮井或驗潮房的自記驗潮儀來自動記錄朝為的變化。

8 海水的性質 鹽度:一公斤海水溶解物質的總量,以千分比(‰)表示。一般海水的平均鹽度是35‰。
鹽度測量:海水中所含的離子愈多,則導電度愈好 ,因此現今的鹽度是根據海水導電度換算而來。 海水鹽度會有所變化,但是海水中主要成分間的比例大致保持不變,這說明海水混合得相當均勻。 密度:隨溫度、鹽度和壓力而改變 ,密度較大的海水會下沉至較深處 。

9 表面海水的溫度、鹽度及密度隨緯度之變化 海水鹽度會受河水注入、蒸發、降水或結冰等因素影響而有所變化。 融冰多 鹽度低 蒸發多 鹽度高 降水多

10 海水中主要元素(離子)含量的比較 不管海水的鹽度如何變動,海水中主要成分間的比例大致保持不變。

11 水團與溫鹽圖 表面海水的溫度和鹽度受到形成海域的氣候影響 。下沈或流往它處,仍帶著原來的特性,因而自成一個水團。
溫鹽圖上不同的曲線型態,可用來分辨出不同的水團。 極區表層海水因低溫低鹽, 出現在溫鹽圖左下方。 極區底層海水因低溫高鹽, 出現在溫鹽圖右下方。 溫鹽圖也可以追蹤水團的來源。 →見實習活動(四)!

12 臺灣附近海水溫鹽圖實例 南海和黑潮的海水是由不同的水團所組成,水溫高於15℃的淺層海水,黑潮的溫度與鹽度都比南海高。
ⓐ測站位置示意圖,S為南海測站, K為黑潮測站;ⓑ溫鹽圖。

13 海水的運動 海洋水分子的運動形式可分為兩大類: 在原處附近做週期性的振盪,包含: 波浪 潮汐 持續向前並可運載物質到遠處,包含: 表面洋流
溫鹽環流

14 波 浪 波浪的成因:風吹海面,將能量傳給水面而造就大大小小不同的波浪 。 波浪的基本要素:

15 波浪中水分子的運動 波浪發生時,水面下的水分子運動軌跡近似在原地作圓周運動,圓周軌跡大小隨深度遞減 。
水深超過波長的一半,就沒有波動現象,而且波高高度大於波長的七分之一時,波浪就會開始破碎。

16 波浪的相關名詞(一) 湧浪 長波浪週期長,具有較大能量,可以傳播到比較遠的地方。台灣地區在遠洋若有颱風產生或強烈東北季風吹拂海面時,易出現湧浪。 碎波 波浪由深海前進到岸邊時,摩擦力使得波浪的波速變慢,波長變短,波高增加,最後破碎形成碎波。 瘋狗浪 強烈的東北季風或颱風吹起的湧浪,遇到海岸坡度較大的礁石區,浪頭會驟然抬升,卻因波長很長,尚未形成碎波,仍保有巨大的動能,而輕易將礁石上的人沖倒 。

17 波浪的相關名詞(二) 海嘯 由海底地震、海底山崩或海底火山爆發所引起。
雖然海嘯波長長達幾公里到幾百公里,但波高常僅幾十公分,因此,在大洋中行駛的船隻即使有海嘯通過,也不易察覺。 但是海嘯的能量很大,傳遞速度非常快,抵達海岸後,不但迅速堆疊成高聳的碎波,同時又繼續向前快速推進 。

18 海洋環流 海水朝固定方向流動的現象稱為洋流。 洋流的種類:
風吹流:固定方向持續性的風帶動海水的流動,影響的深度約幾十公尺到幾百公尺,又稱為表層洋流。 密度流 :因溫度、鹽度或壓力引起的密度差異,在重力作用下緩慢移動,又稱為溫鹽流,發生在風吹流之下。 湧升流:海水水平流動時,在科氏力作用下造成了垂直移動,例如祕魯附近沿岸的湧升流。

19 全球表層洋流圖 因科氏力效應,北半球海洋環流呈順時鐘方向運行,南半球則為逆時鐘方向 。 暖 流  冷 流 

20 溫鹽環流 溫鹽環流和風吹流兩者共同擔任平衡地球不同緯度熱量的角色,調節了地球高低緯度間的熱量,形成最著名的大洋輸送帶。

21 潮 汐 潮汐是每日發生於海水面的週期性起伏現象 。 月球和太陽的引潮力是產生潮汐的原因。
潮 汐 潮汐是每日發生於海水面的週期性起伏現象 。 月球和太陽的引潮力是產生潮汐的原因。 潮水移動受緯度與海底地形影響,沿海各地潮位的變化的大小與週期不一定相同。 常見的潮汐型態: 半日潮 全日潮 混合潮

22 半日潮 週期為12小時25分,且同一日內次潮差幾乎相同。 淡水至嘉義沿海、澎湖及東岸花東至成功沿海,均屬之。

23 全日潮 週期為24小時50分,一日內只見一次滿潮和乾潮。 基隆、台南安平和高雄屬之。

24 混合潮 24小時50分內,可見兩次滿潮和乾潮,但兩次潮差差異很明顯。 台南將軍及台東富岡屬之。

25 錢 塘 潮 聞名中外的錢塘潮成因,跟錢塘江出海口特殊地形有關。
杭州灣以喇叭型朝東方展開,當潮水由東向西湧進錢塘江口時,江面面積迅速縮小,將兩側潮水堆高。前浪因遇到較淺江底,速度變慢,速度快的後浪追上後,層層堆疊,使潮水高度陡增。

26 潮 流 潮位的垂直變化必引發海水在水平方向的移動,伴隨潮汐而來的水流,稱為潮流。
科氏力的影響,在北半球潮流會向右偏,形成橢圓形移動軌跡,一個潮汐週期迴轉一次。 潮流常會平行海岸作來回運動。

27 台灣西岸潮流與潮差示意圖 臺灣西部沿海的臺中是潮差最大之處,可視為潮流集散地。 潮流沿岸往返的特性,使得汙染物質會擴散到其他海岸。


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