3.8  海洋

地球上有三分之二以上被海洋所覆盖，是水圈的主体，地球上最大的水分源地，孕育了生命，蕴藏着丰富的自然资源，在地理环境中扮演着重要角色。人类对海洋的了解不断深入，从浅蓝走向深蓝。

海洋根据所处的位置、形态特征和水文特征，可以划分为以下几种类型：洋是世界大洋的中心部分和主体部分，不受大陆影响，具有稳定的物理性质，盐度高，具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统；海面积较小，深度较浅，兼受大陆和大洋的影响，具有不稳定的物理化学性质，潮汐现象明显，没有独立的潮汐和洋流系统；海湾（gulf）是洋或海的一部分深入大陆，深度逐渐变浅，宽度变窄的水域，其最大的特点是潮差大，世界上面积最大的海湾是孟加拉湾；海峡是夹在陆地之间两端连接两个海域的狭窄水道，水流急，水文状况复杂。

海水的特殊性质和运动，深刻地影响了地表环境。

海水的性质

海水的性质主要包括温度、盐度和密度。

海水的温度反映海水的热状况，其高低取决于海洋热量收支情况。与地面辐射平衡类似，太阳辐射是海水的最主要热源，因此海水温度随时间和空间存在明显变化。受太阳辐射控制，整体上海水温度从低纬向高纬递减；受洋流影响，寒流流经的海域温度较低，暖流流经的海域温度较高，并且寒、暖流交汇的区域等温线特别密集，温度水平梯度大；受海陆分布的影响，整体上北半球的海水温度比南半球偏高；受季节变化的影响，夏季大洋表面水温普遍大于冬季，而水温的水平梯度则是冬季大于夏季，赤道和热带海区水温年较差小，并且向高纬地区逐渐增大，在同一热量带，一般大洋西侧水温年较差大于大洋东侧，近岸海区更大，北半球各纬度带的水温年较差都大于南半球。

海水温度的垂直分布比较简单。在中低纬度海区，海水温度自上而下不均匀递减，上层海水（0-100m）受大气影响显著，海水混合充分，温度均匀，自100m以下至600-1000m，海水温度急剧下降，垂直梯度很大，称为温跃层，温跃层之下至海底，水温很低，垂直变化很小。高纬度海区水温比较均匀，垂直变化很小。

海水是一种成分十分复杂的混合溶液，海水总体积中96-97%是水，其余部分是溶解于其中的各种盐类、有机物和气体。目前人类已知的一百多种元素有80余种已经在海水中发现，并且各种元素含量相差悬殊，组成水分子的氢元素和氧元素加上常见的氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳等元素，其含量已经约占海水化学元素的99.8%。

溶解于海水的元素绝大多数以离子的形式存在，主要的阳离子有钠离子、钾离子、钙离子和镁离子等，主要的阴离子有氯离子、硫酸根、溴离子、碳酸根（碳酸氢根）等，是为海水中的盐类物质，主要来自于地壳岩石的风化产物和火山灰。单位质量海水中溶解的盐类物质的质量称为海水的盐度，世界海洋的平均盐度约为35‰。不同海区海水的盐度有所不同，但是其中主要成分含量的比值是恒定的，这种性质称为海水组成的恒定性规律，也叫马塞特原则，适用于所有大洋和所有深度的海水。

海水盐度的时空分布主要取决于各种自然地理要素和发生于海水的诸多过程，海水的增盐过程包括蒸发、结冰、高盐洋流汇入、与高盐海水混合和含盐沉积物溶解，减盐过程包括降水、融冰、低盐洋流汇入、与低盐海水混合和陆地淡水流入。这些因素在不同海区的作用不同，产生了世界大洋表层海水盐度的空间差异。

世界大洋绝大部分海域表面盐度变化介于33-37‰。海水盐度的纬度分布呈马鞍形，总体趋势是从亚热带海区向低纬和高纬海区递减，这是由于亚热带海区降水少而蒸发较强所致。盐度的高值中心和低值中心出现在大洋边缘，最高处在红海北部，最低处在波罗的海北部。南半球海水盐度分布的等值线大体与纬线平行，而北半球由于受陆地影响较大，弯曲比较明显。中纬度大洋西侧盐度水平梯度大于大洋东侧，这是由于中纬度地区大洋西侧多为寒暖流交汇区，盐度差异很大。大洋边缘受到陆地淡水注入的影响，一般盐度较低。

海水盐度的垂向差异较大。浅表层盐度比较均匀，但随着深度增加，盐度会发生显著变化，这一水层称为盐跃层；到一定深度（大约为2000m），盐度又近似均匀分布，垂直变化很小。在中低纬度海区，表层盐度较高，随深度的增加，盐度降低；在高纬度海区，表层盐度较低，随深度的增加，盐度升高。

海水的密度是指单位体积海水的质量，是海水温度、盐度和压力的函数。在大洋表层，海水密度主要取决于温度和盐度的变化。海水密度随纬度的增高而增大，等密度线大致与纬线平行。赤道海区温度最高，盐度较低，海水密度最小；在副热带海区，虽然盐度偏大，但温度仍然较高，密度增大不多；随着纬度增高，虽然盐度剧降，但因温度降低引起的增密效应，比盐度降低引起的减密效应要大，所以密度继续增大，最大密度出现在寒冷的极地海区。

不同纬度海水密度垂向差异很大，一般情况下，从海水表面向下密度递增，至1500m以下，密度的垂直变化小，海水结构趋于稳定。在低纬度海区，由于表层海水温度高，海水密度相对较低，从海面到一定深度，受海水运动的影响，海水混合良好，因此海水密度的变化不大；随着深度的增加，海水密度迅速增大，但到一定深度之下，海水密度基本不变。在高纬度海区，海水密度在垂向上的变化很小。

这里还要指出一点。我们知道，纯水在标准大气压下4℃时密度最大，4℃以下随温度降低密度下降，并且水的冰点也因水中溶解物质的浓度不同，浓度越大冰点越低。海水含有大量盐分，随盐度增加，冰点温度和最大密度温度呈线性降低，但是二者速率不同，后者要快于前者。当盐度约为24.7‰时，冰点温度和最大密度温度相同，均为约-1.3℃，而全球大部分海区的海水盐度要大于这一盐度，也就是说高纬度海区的海水在还没有达到最大密度时就已经结冰了。这样看来，随着纬度的升高，海水温度的下降仍然使海水密度上升，不会出现纯水或低盐度水一样的温度下降而密度同样下降的情况。

冰点温度、最大密度温度与盐度之间复杂的关系使得海水的结冰过程十分复杂。冰的密度小于水，因此冰总是浮在水面上。当海水盐度较低，低于24.7‰时，结冰过程类似于淡水，只要到达冰点，在海水平静的情况下就会结冰。当海水盐度高于24.7‰时，海水温度下降到达冰点时，海水密度尚未达到最大，海水密度增大而下沉，对流加强，难以结冰；加上结冰过程中不断析出盐分，增加了表层海水的盐度，海水密度更大，发生下沉对流，结冰更加困难，因此海水只有在低于最大密度温度的过冷却状态下，并有结晶核存在的条件下，才会在任何深度结冰并浮出水面。

（本节未完）