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海洋科学概论
第一讲 绪 论
学习本课程的必要性
海洋是构成地球的重要部分，覆盖了地球表面近3/4的面积。海洋是生命的基石，从生命最早在远古海洋出现以来，海洋维持和决定了我们在地球上的生存。地球上97%的水存在于海洋中，97%的生物生存空间也在海洋中。大气和海洋的相互作用控制了气候和天气变化，洋流又控制着地球的热循环系统，等等。海洋是如此重要，人类对其了解又是如此肤浅，因此我们有必要学习海洋科学知识。
本课程主要包括两大部分内容：
一是海洋的发展历程，这部分重点介绍海洋的演化、地球和海洋的诞生以及生命的起源与繁衍。
二是今天的海洋，包括海洋的物理和化学性质（海水、波浪、潮汐等）、海洋与气候、海洋地质特点（海底地形地貌、深海奥秘、海底矿产）、海洋生物等等。
一、海洋科学
海洋科学是关于海洋各种现象的性质、组成、分布、结构、成因、演变规律，及其与开发利用有关的知识体系。它是由海洋物理、化学、地质和生物等分支学科组成的。海洋以其富饶的资源、广阔的开发前景而具有诱人的魅力，它对人类的重要性，随着时光的推移，将与日俱增。
我国拥有960万km2的大陆国土，还拥有300多万km2的海洋国土。我国最南端的国土不是海南岛的天涯海角，而是南沙群岛的曾母暗沙(4oN)。我们要象重视陆地那样重视海洋国土。我国已经在南沙建成一个海洋水文气象观测站——“水暑礁海洋站”。
综合开发海洋，发展沿海经济是我国现代化的战略指向，为此必须提高全民族的海洋意识，重视海洋科学的教育，提高海洋科学的研究水平。
二、研究对象及特点
海洋科学研究的对象是世界海洋及与之密切相关联的大气圈、岩石圈、生物圈。其特点表现为：
首先是特殊性与复杂性。在太阳系中，除地球之外，尚未发现其它星球上有海洋。全球海洋的总面积为3.6×108 km2，约是陆地面积的2.5倍。在总体积13.7×108 km3的海水中，水占96.5％。水与其它液态物质相比，具有许多独特的物理性质。水和其中溶解的复杂的物质以及其它因素共同组成了复杂的海洋生态系统。
其次，作为一个物理系统，海洋中水一气一冰三态的转化时刻都在进行，这也是在其它星球上所未发现的。 第三，海洋作为一个自然系统，具有多层次耦合的特点。
海洋科学研究的特点表现为：
首先，依赖于直接地观测。
其次是信息论、控制论、系统论等方法在海洋科学研究中越来越显示其作用。
第三，学科分支细化与相互交叉、渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显。
三、海洋科学的发展史
海洋知识的积累与早期的观测、研究（18世纪以前）
古代人类在生产活动今不断积累了有关海洋的知识，也得到不少出色的见解。公元前7-6世纪，古希腊的泰勒斯认为大地是浮在茫茫大海之中。公元前4世纪，古希腊的亚里斯多德在《动物志》中已描述和记载了爱琴海的170余种动物。当然，对海洋更多的了解还是从15世纪资本主义兴起之后。在西方人称为地理大发现时代的15～16世纪，意大利人哥伦布于1492-1504年4次横渡大西洋到达南美洲；葡萄牙人伽马于1498年从大西洋绕过好望角经印度洋到印度；1519-1522年葡萄牙人麦哲伦完成了人类第一次环球航行。此外，1768-1779年英国人库克4次进行海洋探险，首先完成了环南极航行，并最早进行了科学考察，获取了第一批关于大洋深度、表层水温、海流及珊瑚礁等资料。
这一时期的许多科技成就，有的直接推动了航海探险，有的则为海洋科学分支奠定了基础。
前者如1567年鲍恩发明计程仪，1569年墨卡托发明绘制地图的圆柱投影法，1579年哈里森制成当时最精确的航海天文钟，1600年吉伯特发明测定船位纬度的磁倾针等。
后者如1673年英国人玻意耳发表了他研究海水浓度的著名论文，1674年荷兰人列文虎克在荷兰海域最先发现海洋原生动物。1687年英国人牛顿用引力定律解释潮汐。1740年瑞士人贝努利提出平衡潮学说、1770年美国人富兰克林发表湾流图，1772年法国人拉瓦锡首先测定海水成分，1775年法国人拉普拉斯首创大洋潮汐动力理论等等。
1.海洋科学的奠基与形成(19-20世纪中叶)
这一时期的特点，既表现在海洋探险逐渐转向为对海洋的综合考察，更重要的标志是海洋研究的深化、成果的众多和理论体系的形成。
在海洋调查方面，著名的有达尔文随“贝格尔”号183l-1836年的环球探险；英国人罗斯1839-1843年的环南极探险；特别是英国“挑战者”号1872-1876年的环球航行考察，被认为是现代海洋学研究的真正开始。“挑战者”号在三大洋和南极海域的几百个站位进行了多学科综合性的观测，后继研究又获得了大量的成果，从而使海洋学得以从传统的地理学领域中分化出来，逐渐形成为独立的学科。
在海洋研究方面，重要成果很多。英国人福布斯在19世纪40～50年代出版了海产生物分布图和《欧洲海的自然史》，美国人莫里1855年出版《海洋自然地贝学》，英国人达尔文1859年出版《物种起源》，它们分别被誉为海洋生态学、近代海洋学和进化论的经典著作。在海洋化学方面，迪特玛1884午证实了海水主要溶解成分的恒比关系。在海流研究方面，1903年桑德斯特朗和海兰-汉森批出了深海海流的动力计算方法，1905年埃克曼提出了漂流理论。海洋地质学方面，默里于1891年出版了《深海沉积》一书。特别是斯韦尔德鲁普、约翰逊和弗莱明合著的《The Ocean》一书，对此前海洋科学的发展和研究给出了全面、系统而深入的总结，被誉为海洋科学建立的标志。
专职研究人员增多和专门研究机构的建定，也是海洋科学独立形成的重要标志。1925年和1930年，美国先后建立了斯克里普斯和伍兹霍尔两个海洋研究所，1946年苏联科学院海洋研究所成立。1949年，英国成立国立海洋研究所等等。
2.现代海洋科学时期（20世纪中叶至今）
第二次世界大战对海洋科学有很大的影响，一方面是“军用”学科迅速发展，但另一方面，也延缓了“非军用”学科的发展。战后海洋科学又得以恢复和迅速发展，遂进入现代海洋科学的新时期。
虽然早在1902年就成立了第一个国际海洋科学组织——国际海洋考察理事全(ICES)，但大多数组织则成立于二战之后。政府问组织以1951年建立的“世界气象组织”(WMO)和1960年成立的“政府间海洋学委员会(简称海委会IOC，隶属于联合国教科文组织UNESCO)为代表。其它组织如1957年成立海洋研究科学委员会(SCOR)，1966年建立国际生物海洋学协会(IABO)等；国际地质科学联合会(IOGS)也下设海洋地质学委员会(CMG)等等。
这一时期，海洋国际合作调查研究更大规模地展开，国际海洋考察10年（1971-1980），热带大西洋国际合作调查(1963-1964)，黑海及邻近水域合作研究1965-1977)，全球大气研究计划（1977-1979)，世界气候研究计划(1980-1983)，深海钻探计划(1968-1983)。在1980年以后，有关机构又提出了多项为期10年的海洋考察研究计划、如世界大洋环流试验，大洋钻探计划，全球海洋通量研究，热带海洋及其与全球大气的相互作用及其组成部分“热带海洋全球大气耦合响应试验”。1993年决定实施的气候变率和可预报性研究计划，为期15年，而1994年11月正式生效的《联合国海洋法公约》，则涉及全球海洋的所有方面和问题。
3.海洋科学的未来
当今世界，人口激增．耕地锐减，陆地资源几近枯竭，环境状况渐趋恶化。众多的有识之士预见到这些危机，并把目光再次投向海洋。
这些国家相继制订了2l世纪的海洋发展战略，许多知名的科学家、政治家称21世纪为“海洋科学的新世纪”。联合国及有关国际组织也更加关注海洋事务。仅从1994年算起就有《联合国海洋法公约》生效，成立国际海底管理局，建立国际海洋法庭，召开“海洋和海岸带可持续利用大会”，“保护海洋环境国际会议”和“世界海洋和平大会”，并把1998年定为“国际海洋年”等。何以如此?盖因全世界面临的人口、资源、环境三大问题，几乎都可以从海洋中寻求出路。
海洋科学在历经古代、近代和现代的发展之后，必将迎来一个更为辉煌的新时代。
四、中国的海洋科学
历史的贡献
在人类早期认识海洋的历史中，中国人民作出了很大的贡献。公元前4世纪时，中国先民已能在所有邻海上航行。早在两千多年前，已发明指南针，且至少在1500年前就用于航海，从而使人们更能远离海岸涉足重洋。至汉朝、中国不仅陆路通两域，海路也通东亚日本、南亚印尼、斯里兰卡和印度，甚至远达罗马帝国，公元1405-1433年，郑和先后率船队七下“西洋”，渡南海至爪哇，越印度洋到马达加斯加、堪为人类航海史中的空前壮举。12世纪时中国的指南针经阿拉伯传入欧洲，又促进了欧洲的远洋航行探险。
关于海洋知识，早在公元前11至前6世纪的“诗经”中，已记载“朝宗于海”，公元前2至前1世纪，《尔雅》中记有海洋动物和海藻。公元1世纪，王充明确指出潮汐与月相的相关性。8世纪窦叔蒙的《海涛志》，进一步论述了潮汐的日、月、年变化周期，建立了现知世界上最早的潮汐推算图解表。11世纪燕肃在《海潮论》中分析了潮汐与日、月的关系，潮汐的月变化以及钱塘江涌潮的地理因素。在宋代，已开始养殖珍珠贝。《郑和航海图》中不仅绘有中外岛屿846个，而且分出11种地貌类型。1596年屠本峻撰成区域性海产动物志《闽中海错疏》。蜿蜒于中国东部和东南沿海的海塘，工程宏伟，堪与长城、大运河相比。而海洋科学知识，则是其根基和后盾。
艰难的历程
当西方进人海洋科学形成阶段时，中国封建社会的长期苟延，特别是夜郎自大和闭关锁国政策，严重阻碍了海洋科学的发展。鸦片战争之后、国家陷入半殖民地状态，海洋科学处境更为艰难，发展甚为缓慢。进入20世纪之后，才陆续成立中国地学会、中国科学社，开始宣传海洋科学知识，开展一些海洋研究。1922年海军部设立了海道测量局，开始进行海道测绘。1928年青岛观象台设立海洋科，1931年成立中华海产生物学会，1935年成立太平洋科学协会海洋学组中国分会，同年6-10月，中央研究院动植物研究所组织了首次青岛至秦皇岛沿线调查之后，由于日本侵华，战乱迭起，研究工作大都停顿，只有马廷英、唐世风等在福建组织了一次海洋考察。抗战胜利后的1946年，山东大学、厦门大学和台湾大学分别创立了海洋研究所，厦门大学还建立了海洋学系。
美好的前景
新中国建立后不到1年，1950年8月就在青岛设立了中国科学院海洋生物研究室，1959年扩建为海洋研究所。1952年厦门大学海洋系理化部北迁青岛，与山东大学海洋研究所合并成立了山东大学海洋系。1959年在青岛建立山东海洋学院，1988年更名为青岛海洋大学。1964年建立了国家海洋局。此后，又陆续建立了一大批海洋科学研究机构，分别隶属于中国科学院、教育部、海洋局等，且已形成了强有力的科研技术队伍。目前国内主要研究方向有海洋科学基础理论和应用研究，海洋资源调查、勘探和开发技术研究，海洋仪器设备研制和技术开发研究，海洋工程技术研究，海洋环境科学研究与服务，海水养殖与渔业研究等等。在物理海洋学、海洋地质学、海洋生物学、海洋化学、海洋工程、海洋环境保护及预报、海洋调查、海洋遥感与卫星海洋学等方面，都取得了巨大的进步，不仅缩短了与发达国家的差距，而且在某些方面已跻身于世界先进之列。
依《联合国海洋法公约》和《中华人民共和国领海和毗连区法》等，属中国管辖的海域面积，相当于陆地国土面积的1/3.捍卫国家主权，维护海洋权益是国人的圣神义务。发展海洋科学、繁荣海洋经济、保护海洋环境、是时代赋予我们的伟大使命。
这一切虽任重而道远，但也前程似锦。 |
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雷达卡
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发表于 2010-12-8 08:30
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