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本書根據地質學、化學、物理學、生物學等基礎學科與海洋的關系，以及大氣圈、生物圈和水圈與海洋之間的相互作用，介紹了海洋的基本知識和運行機制。主要內容包括地球簡介、板塊構造和海底、海洋、海洋沉積物、海水、氣海相互作用、海洋環流、海浪和海浪動力學、潮汐、海灘和海岸線過程、近岸海洋、海洋生命和海洋環境、生物生產率和能量傳輸、深海動物、底棲動物、海洋與氣候變化等。全書按概念、過程和原理的方式組織，照片、插圖和真實事例豐富，可讀性強。
Alan P. Trujillo（阿蘭?P?特魯希略）：美國加州帕洛瑪學院地球、空間和航空科學系教授，加州大學戴維斯分校地質學學士，北亞利桑那大學地質學碩士。1990年開始任教於帕洛瑪學院，1997年獲帕洛瑪學院優秀教學獎，2005年獲帕洛瑪學院優秀研究獎。與人合著有《海洋學導論》和《地球和地球科學》等書籍。阿拉斯加和科爾特斯海自然學家，研究方向為海灘過程、海崖侵蝕等，愛好攝影、集沙。
張榮華：中國科學院海洋研究所 研究員/博士生導師。研究興趣：熱帶海氣耦合模式 , 熱帶海洋-大氣相互作用 , ENSO數值模擬與預測 , 年代際海洋氣候變率 , 海洋反饋過程參數化及其對氣候模擬影響。國家「千人計划」特聘專家，研究工作以海洋環流數值模擬為中心，致力於海洋與地球其它分系統（特別是大氣、海洋生物和化學）等耦合模式的發展和改進；建立了各種類型的熱帶海洋-大氣耦合模式；並用所發展的模式進行年際/年代際氣候異常(如厄爾尼諾-南方濤動)數值模擬和相關物理過程診斷分析等跨學科研究；近年來，創造性地將海洋衛星遙感資料用於氣候反饋過程參數化研究，有效地改進了熱帶海氣耦合模式和地球系統模式，取得了國際領先的科研成果
第1章 地球簡介1
1.1地球上有多少海洋？2
1.1.1四大洋及另一個大洋2
1.1.2海與洋的比較：七海有哪些？3
1.2早期如何進行海洋勘探？5
1.2.1早期歷史5
1.2.2中世紀9
1.2.3歐洲人的「發現時期」10
1.2.4遠洋科學的開端11
1.2.5仍將繼續的海洋學歷史12
1.3科學探索的本質是什麼？12
1.3.1觀察13
1.3.2假說13
1.3.3檢驗13
1.3.4理論13
1.3.5理論和真理14
1.4地球和太陽系是如何形成的？15
1.4.1星雲假說15
1.4.2原始地球16
1.4.3密度和密度分層17
1.4.4地球的內部結構17
1.5地球上的大氣和海洋是如何形成的？20
1.5.1地球大氣的起源20
1.5.2地球海洋的起源20
1.6海洋是地球生命的搖籃嗎？21
1.6.1氧氣對生命的重要性21
1.6.2斯坦利？米勒實驗22
1.6.3生物進化與自然選擇23
1.6.4植物和動物的進化24
1.7地球有多大年齡？26
1.7.1放射性年齡測定26
1.7.2地質年代表27
基本概念回顧28
第2章 板塊構造和洋底29
2.1支持大陸漂移的證據有哪些？30
2.1.1大陸的吻合31
2.1.2岩石層序與山脈32
2.1.3冰河時代與其他氣候證據32
2.1.4生物分布33
2.1.5大陸漂移的反對意見35
2.2支持板塊構造的證據是什麼？35
2.2.1地球磁場和古地磁學36
2.2.2海底擴張和海洋盆地特征40
2.2.3海盆的其他證據41
2.2.4理論的接受43
2.3板塊邊界有哪些特征？44
2.3.1離散邊界特征45
2.3.2匯聚型板塊邊界49
2.3.3轉換型板塊邊界特征53
2.4測試模型：板塊構造的應用有哪些？54
2.4.1熱點和地幔柱54
2.4.2海山和平頂海山57
2.4.3珊瑚礁的發育57
2.4.4衛星觀測的板塊運動59
2.5地球過去是怎樣變化的，將來又會是什麼樣子？60
2.5.1地球的過去：古地理學60
2.5.2未來：一些大膽的預測61
2.6板塊構造是如何作為實用模板應用的？62
基本概念回顧65
第3章 海洋區域67
3.1測量海洋深度的技術有哪些？68
3.1.1探測技術68
3.1.2回聲測深68
3.1.3利用衛星從太空描繪海洋特征70
3.1.4地震反射剖面72
3.2大陸邊緣有哪些地貌？73
3.2.1被動大陸邊緣與主動大陸邊緣73
3.2.2大陸架74
3.2.3大陸坡74
3.2.4海底峽谷和濁流75
3.2.5大陸隆76
3.3深海盆地中有什麼地貌特征？78
3.3.1深海平原78
3.3.2深海平原的火山79
3.3.3海溝和火山弧79
3.4大洋中脊有哪些地貌特征？81
3.4.1火山地貌81
3.4.2熱液噴口82
3.4.3斷裂帶和轉換斷層84
3.4.4大洋島嶼87
基本概念回顧88
第4章 海洋沉積物89
4.1如何采集海洋沉積物樣品？海洋沉積物揭示了哪些歷史事件？91
4.1.1海洋沉積物的采集91
4.1.2海洋沉積物揭示的環境條件93
4.1.3古海洋學93
4.2陸源沉積的特征94
4.2.1陸源沉積的起源94
4.2.2陸源沉積的組成94
4.2.3沉積結構96
4.2.4陸源沉積的分布97
4.3生物沉積的特征98
4.3.1生物沉積的來源98
4.3.2生物沉積的組成99
4.3.3生物沉積的分布101
4.4水生沉積的特征106
4.4.1水生沉積的成因106
4.4.2水生沉積的組成及分布106
4.5宇宙沉積的特征108
4.5.1宇宙沉積的來源、組成、分布108
4.6深海及淺海沉積的分布109
4.6.1海洋沉積混合物109
4.6.2淺海沉積109
4.6.3深海沉積110
4.6.4如何根據海底沉積物反映表層海水狀況？111
4.6.5全球海洋沉積物的厚度111
4.7海洋沉積資源112
4.7.1能源資源112
4.7.2其他資源114
基本概念回顧116
第5章 水和海水118
5.1為什麼水具有如此特殊的化學性質？119
5.1.1原子結構119
5.1.2水分子120
5.2水還具有哪些重要的性質？122
5.2.1水的熱力學性質122
5.2.2水的密度126
5.3海水有多咸？129
5.3.1鹽度129
5.3.2鹽度的測定131
5.3.3純水和海水的比較131
5.4為什麼海水鹽度會有變化？132
5.4.1鹽度變化132
5.4.2影響海水鹽度的因素133
5.4.3海水中溶解性組分的輸入與輸出135
5.5海水是酸性的還是鹼性的？136
5.5.1pH值的范圍137
5.5.2碳酸鹽的緩沖系統138
5.6海水鹽度在表層如何變化？隨深度如何變化？139
5.6.1表層鹽度變化139
5.6.2鹽度隨深度變化140
5.6.3鹽躍層141
5.7海水密度隨深度如何變化？141
5.7.1影響海水密度的因素141
5.7.2溫度和密度隨深度變化142
5.7.3溫躍層和密度躍層143
5.8用什麼方法去除海水中的鹽分？144
5.8.1蒸餾法144
5.8.2膜過濾過程145
5.8.3其他海水脫鹽方法145
基本概念回顧146
第6章 海氣的相互作用148
6.1是什麼引起了太陽輻射在地球上的變化？149
6.1.1是什麼引起了地球季節循環？149
6.1.2緯度如何影響太陽輻射的分布？151
6.1.3海洋熱流152
6.2大氣擁有怎樣的物理特性？153
6.2.1大氣組成153
6.2.2大氣中溫度的變化153
6.2.3大氣中密度的變化154
6.2.4大氣中的水蒸氣含量154
6.2.5大氣壓155
6.2.6大氣運動155
6.2.7一個例子：不自轉的地球155
6.3科里奧利效應是如何影響物體運動的？156
6.3.1例1：旋轉木馬的參照系156
6.3.2例2：兩枚導彈的故事157
6.3.3科里奧利效應隨緯度而變化158
6.4全球大氣存在怎樣的環流形式？159
6.4.1環流160
6.4.2氣壓160
6.4.3風帶160
6.4.4邊界160
6.4.5環流圈：是理想的還是真實的？161
6.5海洋上發生什麼樣的天氣和氣候形態？163
6.5.1天氣與氣候163
6.5.2風163
6.5.3風暴和鋒面164
6.5.4熱帶氣旋（颶風）166
6.5.5海洋的氣候形態172
6.6海冰和冰山是如何形成的？173
6.6.1海冰的形成173
6.6.2冰山的形成174
6.7風中的能量能否作為能源加以利用？176
基本概念回顧177
第7章 海洋環流179
7.1海流是如何測量的？180
7.1.1表層流的測量180
7.1.2深層流的測量182
7.2海洋表層流是如何組織的？183
7.2.1表層流的起源183
7.2.2表層流的主要組成184
7.2.3影響海洋表層流的其他因素186
7.2.4洋流與氣候189
7.3什麼引起上升流和下降流？190
7.3.1表層水輻散190
7.3.2表層水輻合190
7.3.3沿岸上升流和下降流190
7.3.4上升流的其他原因192
7.4各大海盆主要的表層環流形態是什麼？192
7.4.1南極環流193
7.4.2大西洋環流193
7.4.3印度洋環流197
7.4.4太平洋環流200
7.5存在哪些深海洋流？207
7.5.1熱鹽環流的起源207
7.5.2深層水的來源207
7.5.3全球范圍的深層環流209
7.5.4深層水的溶解氧210
7.6海流可以用來發電嗎？210
基本概念回顧211
第8章 海浪和水動力學213
8.1海浪是如何生成和傳播的？214
8.1.1擾動形成海浪214
8.1.2波浪運動215
8.2海浪具有什麼特征？216
8.2.1海浪的常用術語216
8.2.2圓形軌道運動217
8.2.3深水浪219
8.2.4淺水浪220
8.2.5過渡浪220
8.3風成浪是如何發展的？221
8.3.1海波的發展221
8.3.2干涉模式225
8.3.3瘋狗浪225
8.4海浪在碎浪帶是如何變化的？227
8.4.1海浪靠近海濱時的物理變化227
8.4.2碎浪和沖浪運動228
8.4.3海浪的折射229
8.4.4海浪的反射230
8.5海嘯是如何形成的？232
8.5.1海岸的影響232
8.5.2海嘯的幾個例子234
8.5.3海嘯預警系統239
8.6海浪的能量是否可作為能源加以利用？240
8.6.1海浪發電廠和海浪農場241
8.6.2全球沿岸的海浪資源242
基本概念回顧242
第9章 潮汐244
9.1什麼導致了海洋潮汐？245
9.1.1引潮力245
9.1.2潮隆：月球的影響249
9.1.3潮隆：太陽的影響250
9.1.4地球自轉與潮汐250
9.2潮汐在月潮周期內如何變化？251
9.2.1月潮周期251
9.2.2復雜的因素253
9.2.3理想潮汐的預測254
9.3海洋中的潮汐是什麼樣的？255
9.3.1無潮點和等潮線255
9.3.2陸地的影響256
9.3.3其他影響因素257
9.4潮汐有哪些類型？257
9.4.1半日潮模式258
9.4.2混合潮模式258
9.5沿海地區有哪些潮汐現象？259
9.5.1潮汐的極端例子：芬迪灣260
9.5.2沿海潮汐261
9.5.3漩渦：是事實還是虛幻？262
9.5.4銀漢魚：跑到海灘上來做什麼？262
9.6潮汐是否可以作為能源來加以利用？264
9.6.1潮汐發電廠264
基本概念回顧266
第10章 海岸：海灘和海岸線過程267
10.1沿海地區是如何定義的？268
10.1.1海灘術語268
10.1.2海灘的組成269
10.2海灘上的沙子是怎樣運移的？269
10.2.1垂直於海岸線的運移269
10.2.2平行於海岸線的運移270
10.3侵蝕海岸和堆積海岸有什麼地貌特征？272
10.3.1侵蝕海岸的特征272
10.3.2堆積海岸的特征274
10.4海平面如何變化才會形成新生海岸線和淹沒海岸線？279
10.4.1新生海岸線的特征280
10.4.2淹沒海岸線的特征280
10.4.3海平面的變化280
10.5美國海岸具有什麼特征？282
10.5.1大西洋海岸282
10.5.2墨西哥灣284
10.5.3太平洋海岸284
10.6加固構築物是怎樣影響海岸線的？285
10.6.1攔沙壩和攔沙壩群285
10.6.2防波堤287
10.6.3防浪堤287
10.6.4海堤289
10.6.5加固構築物的替代方案290
基本概念回顧291
第11章 近海293
11.1管理海洋所有權的法律有哪些？294
11.1.1公海和領海294
11.1.2海洋法294
11.2沿海水域有哪些特征？296
11.2.1鹽度297
11.2.2溫度297
11.2.3沿海地轉流298
11.3沿海水域有哪些類型？299
11.3.1河口299
11.3.2瀉湖303
11.3.3邊緣海304
11.4沿海濕地面臨哪些問題？306
11.4.1濱海濕地的類型306
11.4.2濱海濕地的特點306
11.4.3濕地的嚴重消失308
11.5什麼是污染？309
11.5.1海洋污染的定義309
11.5.2環境生物檢測309
11.5.3海洋中廢棄物的處理310
11.6海洋污染的主要類型有哪些？310
11.6.1石油310
11.6.2污水污泥317
11.6.3DDT和PCB319
11.6.4汞和水俁病320
11.6.5非點源污染及垃圾傾倒322
11.6.6生物污染：非本地物種327
基本概念回顧328
第12章 海洋生物和海洋環境330
12.1什麼是生物，它們是如何分類的？331
12.1.1生命的有效定義331
12.1.2生命的三域332
12.2海洋生物是如何分類的？335
12.2.1浮游生物335
12.2.2游泳生物336
12.2.3底棲生物337
12.3究竟存在多少種海洋生物？338
12.3.1為什麼海洋生物很少？339
12.3.2水層生活生物和海底生活生物340
12.4海洋生物如何適應海洋的物理條件？340
12.4.1物理條件的支撐341
12.4.2水的黏度341
12.4.3溫度343
12.4.4鹽度344
12.4.5溶解氣體347
12.4.6水的高透明度347
12.4.7壓力349
12.5海洋環境主要划分為哪些部分？351
12.5.1海水環境351
12.5.2海底環境353
基本概念回顧354
第13章 生物生產力和能量傳遞356
13.1什麼是初級生產力？357
13.1.1初級生產力的測量357
13.1.2影響初級生產力的因素359
13.1.3海水中的光傳播360
13.1.4為什麼邊緣海生命如此豐富？362
13.2海洋存在哪些類型的光合作用生物？364
13.2.1種子植物（顯花植物）364
13.2.2大型藻類364
13.2.3微藻366
13.2.4海洋富營養化和死亡區369
13.2.5光合細菌371
13.3初級生產力的區域差異如何變化？372
13.3.1極地（高緯度）的海洋生產力373
13.3.2熱帶（低緯度）海域的生產力374
13.3.3中緯度（溫帶）海洋的生產力375
13.3.4地區生產力比較376
13.4物質和能量是如何在海洋生態系統中傳遞的？377
13.4.1海洋生態系統中能量的流動377
13.4.2海洋生態系統中營養物質的流動378
13.4.3海洋捕食關系379
13.5影響海洋漁業的因素有哪些？383
13.5.1海洋生態系統和漁業383
13.5.2過度捕撈383
13.5.3附帶漁獲物386
13.5.4漁業管理388
13.5.5海產品選擇391
基本概念回顧392
第14章 水層環境中的動物393
14.1海洋生物如何才能不下沉？394
14.1.1儲氣裝置的使用394
14.1.2漂浮的能力395
14.1.3游泳的能力395
14.1.4浮游動物的多樣性395
14.2海洋水層生物有哪些覓食的適應性？400
14.2.1機動性：猛撲和巡游400
14.2.2游泳速度402
14.2.3冷血生物和溫血生物402
14.2.4深層游泳生物的適應性403
14.3海洋水層生物有哪些逃避敵害的適應性？404
14.3.1集群405
14.3.2共生405
14.3.3其他適應性406
14.4海洋哺乳動物具有哪些特征？407
14.4.1哺乳動物的特征407
14.4.2食肉目408
14.4.3海牛目409
14.4.4鯨目410
14.5為什麼灰鯨要遷徙？416
14.5.1遷徙路線417
14.5.2遷徙的理由417
14.5.3遷徙的時間418
14.5.4灰鯨是瀕危物種嗎？418
14.5.5捕鯨和國際捕鯨委員會419
基本概念回顧420
第15章 海底環境中的動物422
15.1岩質海岸有哪些生物群落？424
15.1.1潮間帶424
15.1.2浪花帶（潮上帶）：生物及其適應性425
15.1.3高潮帶：生物及其適應性426
15.1.4中潮帶：生物及其適應性427
15.1.5低潮帶：生物及其適應性428
15.2沉積物覆蓋的海岸有哪些生物群落？430
15.2.1沉積物的物理環境430
15.2.2潮間帶分區430
15.2.3沙灘：生物及其適應性431
15.2.4泥灘：生物及其適應性432
15.3近岸淺海的海底有哪些生物群落？433
15.3.1岩石底質（潮下帶）：生物及其適應性433
15.3.2珊瑚礁：生物及其適應性436
15.4深海海底有哪些生物群落？442
15.4.1物理環境442
15.4.2食物來源和物種多樣性442
15.4.3深海熱液口生物群落：生物及其適應性444
15.4.4低溫滲口生物群落：生物及其適應性448
15.4.5深海生物圈：一個新的前沿450
基本概念回顧450
第16章 海洋和氣候變化452
16.1地球氣候系統由什麼組成？453
16.2地球近期氣候變化：是自然現象還是人類造成的影響？455
16.2.1確定地球過去的氣候：代用資料和古氣候學455
16.2.2氣候變化的自然原因456
16.2.3IPCC報告：人類所致氣候變化的文件461
16.3什麼引起了大氣溫室效應？462
16.3.1地球的熱收支和波長變化463
16.3.2哪種氣體導致溫室效應？464
16.3.3由於全球變暖，會出現哪些記錄的變化？468
16.4由全球變暖引起的海洋正在發生怎樣的變化？469
16.4.1海洋溫度的上升469
16.4.2颶風活動的增加471
16.4.3深海環流的變化472
16.4.4極地冰的融化473
16.4.5海洋酸度的近期增加475
16.4.6海平面上升477
16.4.7預測和觀測的其他變化479
16.5應該怎樣做來減少溫室氣體？480
16.5.1海洋在減弱全球變暖中的作用480
16.5.2減少溫室氣體的可能性482
16.5.3京都議定書：限制溫室氣體的排放483
基本概念回顧484
術語表486
