海洋科学概览地球科学概论地球和空间科学教案共讲省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

海洋科学概览海洋科学概览海洋科学概览海洋科学概览第1页地表地表72%生命摇篮生命摇篮未充分开发未充分开发 最终疆域最终疆域最大资源最大资源 仓储仓储最主要气最主要气 候调整器候调整器海洋主要性海洋主要性海洋主要性海洋主要性第2页海洋科学研究海洋科学研究立体探测技术立体探测技术第3页第4页国际国际国际国际ARGOARGO计划计划计划计划第5页 从显微镜到显宏镜从显微镜到显宏镜 海洋-长久气候改变根源 海洋-深部与表层通道 海洋-生命秘密谜底 海洋-与军事 海洋与资源第6页国际地圈国际地圈生物圈计划生物圈计划(IGBP)世界气候研究计划世界气候研究计划(WCRP)陆地陆地海洋海洋大气大气全球改变地球系统地球系统过程国际大会地球系统过程国际大会 .6.爱丁堡爱丁堡第7页Schellnhuber,1999：“地球系统地球系统”分析分析 与第二次哥白尼革命与第二次哥白尼革命Nature第8页第一次哥白尼革命第一次哥白尼革命 15世纪Schellnhuber,1999第9页Schellnhuber,1999第二次哥白尼革命第二次哥白尼革命第10页 16荷兰Z.Jansen创造 显微镜(microscope)当代技术提供了 “显宏镜（macroscope）”哥白尼从地球向外看，观察朝外，提出“日心说”替换“地心说”如今用宏观视角认识地球，观察向内，提出了“地球系统”。第11页 从显微镜到显宏镜 海洋海洋-长久气候改变根源长久气候改变根源 海洋-深部与表层通道 海洋-生命秘密谜底 海洋-与军事 海洋与资源第12页65oN Insolation at 65 Insolation at 65o oN N Ice-sheet in Northern Hemisphere Ice-sheet in Northern Hemisphere米兰柯维奇理论以米兰柯维奇理论以65oN辐射量改变为准辐射量改变为准:第13页引擎引擎开关开关冰盖驱动 与热带驱动第14页The North Atlantic in the global ocean circulation第15页暖室期暖室期冰室期冰室期两极无冰两极无冰单极有冰单极有冰两极有冰两极有冰地球上暖室期和冰室期地球上暖室期和冰室期第16页还原型大气圈CO2氧化型O2暖室期冰室期冰期间冰期地球表层系统不一样类型第17页冰期时各圈层界面不一样程度下降CCD深海碳酸盐溶解赔偿面第18页厄尔尼诺第19页El Nino:热带太平洋水温图 CariacoLea,MS第20页15万年来 ENSO强度 -8个时段巴布亚-新几内亚珊瑚纪录Tudhope et al.,第21页ENSO对全球影响对全球影响 North Atlantic Oscillations (NOA)北大西洋涛动北大西洋涛动 影响北大西洋深层水 与El Nino 遥相关 Hurrell et al.,Antacrtic Dipole 南极偶极子南极偶极子 南极冰盖边缘熔融 与El Nino遥相关 Yuan&Martinson,第22页拉尼娜期间海洋大气情况拉尼娜期间海洋大气情况第23页厄尔尼诺造成干旱、洪涝厄尔尼诺造成干旱、洪涝第24页全球海平面上升全球海平面上升全球海平面上升全球海平面上升44444444厘米后厘米后厘米后厘米后2080208020802080年受影响人群数量年受影响人群数量年受影响人群数量年受影响人群数量近50年来中国沿海海平面平均每年上升2.6毫米，预计到21中国沿海海平面将上升幅度30至70厘米将对中国社会经济产生严重影响，中国海岸线集中了70%以上大城市、50%以上人口和60%国民经济。第25页为何冰期时为何冰期时CO2降低？降低？John Martin (1986):Fe 假说：南大洋、东太平洋等假说：南大洋、东太平洋等 大洋浮游生物群缺铁大洋浮游生物群缺铁“Iron-Ex”(“铁肥试验铁肥试验”)1993-在大洋撒铁能够引发藻类勃发，在大洋撒铁能够引发藻类勃发，生产力增加数十倍生产力增加数十倍-大洋生物泵加强大洋生物泵加强第26页降尘对海洋生产力影响降尘对海洋生产力影响Tegen&Fung 1997第27页Fe、冰芯统计、海洋初级生产、海洋生态系统、CO2通量与气候之间相互关系FeFe冰芯纪录COCO22第28页浮 游 植 物浮 游 动 物2 225FeFeCOCO2 2第29页4545万年以万年以万年以万年以来来来来VostokVostok冰芯冰芯冰芯冰芯COCO2 2 统计统计统计统计降尘统计降尘统计降尘统计降尘统计（铁限）铁限）铁限）铁限）Petit et al.(1999)Petit et al.(1999)第30页第31页 从显微镜到显宏镜 海洋-长久气候改变根源 海洋海洋-深部与表层通道深部与表层通道 海洋-生命秘密谜底 海洋-与军事 海洋与资源第32页海底下海洋第33页大洋中脊系统大洋中脊系统 Mid-Ocean Ridge System 第34页已知热液活动地点已知热液活动地点19771977年年AlvinAlvin号潜水器号潜水器在在GalapagosGalapagos发觉独特发觉独特热液生物群热液生物群黑烟囱第35页 从显微镜到显宏镜 海洋-长久气候改变根源 海洋-深部与表层通道 海洋海洋-生命秘密谜底生命秘密谜底 海洋-与军事 海洋与资源第36页深海热液活动：深海热液活动：黑烟囱黑烟囱第37页第38页。DSDP 第82航次在海底以下290米亦即玄武岩顶面以下54米处采到玄武岩。玻璃中纤细黑线、粘土中和玻璃-粘土交界处暗色区域，都是微生物作用下形成氧化铁。第39页全球洋底以下微生物量相当于地球表层生物圈1/10深部生物圈深部生物圈F新陈代谢极度迟缓F有休眠数十万、数百万年米海底以下750m内细菌数量与埋深关系ODP 钻孔纪录钻孔纪录第40页Riftia pachyptilaRiftia pachyptila三米长管状蠕虫三米长管状蠕虫三米长管状蠕虫三米长管状蠕虫第41页热液生态系统热液生态系统热液生态系统热液生态系统 -地球上连续最长、最古老生态系统？地球上连续最长、最古老生态系统？地球上连续最长、最古老生态系统？地球上连续最长、最古老生态系统？生物地球化学生物地球化学生物地球化学生物地球化学+微生物微生物微生物微生物学学学学+生态学生态学生态学生态学+分子生物分子生物分子生物分子生物学学学学+基因组学基因组学基因组学基因组学=生命起生命起生命起生命起源源源源+生态系统起源生态系统起源生态系统起源生态系统起源+海海海海底下生物圈范围底下生物圈范围底下生物圈范围底下生物圈范围+进化进化进化进化驱动力驱动力驱动力驱动力第42页有光食物链太阳能黑暗食物链地热第43页 从显微镜到显宏镜 海洋-长久气候改变根源 海洋-深部与表层通道 海洋-生命秘密谜底 海洋海洋-与军事与军事 海洋与资源第44页 冷冷冷冷战战战战结结结结束束束束后后后后，国国国国内内内内外外外外形形形形势势势势、尤尤尤尤其其其其是是是是周周周周围围围围事事事事态态态态与与与与台台台台海海海海局局局局势势势势发发发发生生生生改改改改变变变变，维维维维护护护护国国国国家家家家尊尊尊尊严严严严和和和和领领领领土土土土完完完完整整整整，统统统统一一一一祖祖祖祖国国国国，是是是是当当当当前前前前国国国国家家家家安安安安全全全全和和和和国国国国防防防防建建建建设设设设首首首首要要要要任任任任务务务务。在在在在高高高高技技技技术术术术条条条条件件件件下下下下，当当当当代代代代战战战战争争争争逐逐逐逐步步步步成成成成为为为为包包包包括括括括太太太太空空空空、空空空空中中中中、海海海海面面面面、水水水水下下下下和和和和海海海海底底底底多多多多层层层层空空空空间间间间立立立立体体体体战战战战争争争争。海海海海洋洋洋洋环环环环境境境境要要要要素素素素信信信信息息息息获获获获取取取取和和和和预预预预测测测测已已已已成成成成为为为为提提提提升升升升海海海海上上上上战战战战斗斗斗斗力力力力，使使使使武武武武器器器器装装装装备备备备发发发发挥挥挥挥最最最最正正正正确确确确作作作作战战战战效效效效能能能能关关关关键键键键所所所所在在在在，也也也也成成成成为为为为军军军军事事事事海海海海洋洋洋洋学学学学研研研研究究究究关关关关键键键键；同同同同时时时时，也也也也必必必必须须须须为为为为国国国国家家家家海海海海域域域域划划划划界界界界提供关键科学依据。提供关键科学依据。提供关键科学依据。提供关键科学依据。第45页冷战结束后，美国关注研究海域冷战结束后，美国关注研究海域冷战结束后，美国关注研究海域冷战结束后，美国关注研究海域第46页美国海军试验室美国海军试验室/北太平洋北太平洋实时预报系统实时预报系统第47页郑和下西洋1405-1433第48页第49页 从显微镜到显宏镜 海洋-长久气候改变根源 海洋-深部与表层通道 海洋-生命秘密谜底 海洋-与军事 海洋与资源海洋与资源第50页 海洋提供食物能力约为全球陆上可耕面海洋提供食物能力约为全球陆上可耕面积积10001000倍，每年可提供倍，每年可提供300300亿人口食用水产品。亿人口食用水产品。中国有中国有中国有中国有4 4千万人以渔业为生计千万人以渔业为生计千万人以渔业为生计千万人以渔业为生计第51页第52页（日本产业技术综合研究所（日本产业技术综合研究所Satoh绘制，）绘制，）第53页日本周日本周围围海海域域天然天然气水合物分布气水合物分布引自引自引自引自ODP190ODP190，196196航次汇报航次汇报航次汇报航次汇报引自引自引自引自ODP190ODP190，196196航次汇报航次汇报航次汇报航次汇报第54页 浅地壳中天然气水合物含浅地壳中天然气水合物含碳量是全部化石含碳量碳量是全部化石含碳量2倍。倍。其储量大约相当于煤炭和其储量大约相当于煤炭和常规石油天然气总量常规石油天然气总量3倍。倍。日本在南海海槽中发觉天然气日本在南海海槽中发觉天然气 水合物储量可供日本在石油和天水合物储量可供日本在石油和天 然气耗尽后使用然气耗尽后使用140年。年。美国发觉天然气水合物储量也美国发觉天然气水合物储量也 相当可观。相当可观。第55页天然气水合物天然气水合物可能环境效应可能环境效应稍有升温或减压，可稍有升温或减压，可稍有升温或减压，可稍有升温或减压，可快速析出快速析出快速析出快速析出CHCH4 4CHCH4 4温室效应比温室效应比温室效应比温室效应比COCO2 2强强强强十倍十倍十倍十倍可引发地球表面快速可引发地球表面快速可引发地球表面快速可引发地球表面快速升温升温升温升温百慕大黑三角？百慕大黑三角？第56页国际洋底矿产资源国际洋底矿产资源“跑马圈地跑马圈地”国际水域生物资源南极生物资源国际水域生物资源南极生物资源第57页第58页第59页谢谢 谢！谢！第60页