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測海象 (觀測 (波浪觀測 (壓力計 (適用於淺水, 置於海底 紀錄波浪起伏), 浮球式波浪儀 (測量波高/週期/行進方向, 固定於海上定點…
測海象
觀測
波浪觀測
壓力計
適用於淺水
置於海底 紀錄波浪起伏
浮球式波浪儀
測量波高/週期/行進方向
固定於海上定點 隨波浪運動 測垂直加速及方向
海上觀測浮標
深水海域波浪觀測
大型浮體錨碇置於深海
音響式都卜勒流剖儀
測流速/波浪
波浪與海岸地形
主要影響因素
侵蝕
堆積
海岸線演變
彎曲/多灣/岬
灣對波浪有幅散作用 堆積為主
平直
岬對波浪有聚焦作用 侵蝕為主
平直
海岸線海水流動
沿岸流
沿岸而行
風向/波浪/地形影響
離岸流
由沿岸向外海流
風向/地形/水流方向影響
突堤效應
上游堆積
下游侵蝕
海水深度測量
聲發頻道
1km向上傳遞
速度小到大
1km
速度最小
1km向下傳遞
速度小到大
方法
1920前
繩索量測
1920後
側深儀
單波束測探儀
多波束測探儀
影響水深量測重要因子
聲波速度
受溫度/鹽度/壓力增加而增加
比較
淺海
越深水溫越低
越深 聲速越低
深海
水溫受深度影小 主要受壓力影響
越深 聲速越高
海流觀測
早期
船隻航行紀錄
追蹤漂浮物
現代
浮標觀測
由浮標位置移動測流速/流向
定點拋錨
某一固定點隨時間變化的海流資訊
音響式都卜勒流剖儀
量測海流瞬時速度
潮汐觀測
壓力計
常用於潮汐
浮筒式潮位儀
利用浮筒隨升降 紀錄水位高低
海溫和鹽度量測
量測儀器
Sea soar溫鹽探儀
利用船後纜線牽引
反轉式溫度計
裝置於南森瓶外 當瓶反轉時紀錄該深度溫度
當瓶反轉時紀錄該深度溫度
費時 可量深度有限
溫鹽深儀CTD
即時傳送資料 今日廣泛使用
利用溫度/導電度/壓力推得深度/鹽度
鋼纜電纜線施放
溫鹽探儀
T:溫度
直接測量
D:水壓
深度
水壓換算海水深度 P=h x d
C:導電度
鹽度
鹽度高-->離子多-->導電度高
單位:PSU
溫鹽圖
用途
追蹤各層海水來源
推論各層海流大致方向
討論二水團間混和情況
海底地貌
台灣周邊海底地形
西南
大陸坡
水深100~3000多m 形成高屏大陸坡
與南海海盆相連
西部
大陸棚
大部分水深<60m
東南/南
海脊/海槽/海溝
恆春海脊
馬尼拉海溝
北呂宋海脊
東
大陸坡/海盆
3000~5000m花東海盆
東北
海槽/海溝/島弧
蘭陽平原向外延伸至沖繩海槽
琉球海溝 水深>6000m
洋底盆地
深海丘陵
位於深海平原向中洋脊一側
為中洋脊隨板塊移動而冷卻下沉 但表面未被琛積物蓋滿
海底山
大量鹽將可形成 海底火山高原
太平洋分布最多
岩漿湧出處可成海底火山
深海平原
世界最平坦處0.06度以下
深海堆積物來源
大陸邊緣
類型
活動性大陸邊緣
隱沒帶火山
淺/中/深緣地震
板塊邊界上
大陸棚窄 大陸坡陡 大陸緣積被海溝取代
太平洋型大陸邊緣
非活動性大陸邊緣
屬同塊板塊
無火山地震
有明顯大陸棚 大陸坡 大陸緣積 寬廣且平緩
大西洋型大陸邊緣
依坡度變化
大陸坡
大陸邊緣最陡處約4度
有許多海底峽谷
海底峽谷由濁流沖刷成
大陸緣積
位於大陸坡和洋底盆地間
沉積物堆積成的平緩地帶
大陸棚
一般100~200m
大陸邊緣坡度最緩處約0.1度
南極大陸最深可至350m
海溝
為板塊邊界
多數位於太平洋
最深海溝為 馬里亞納海溝
最長海溝為 智利海溝
中洋脊
主要地形
側翼
脊頂兩側 成對稱性側翼
離脊頂愈遠 沉積物厚度愈厚
轉形斷層與破裂帶
板塊移動速度最快
中央斷裂谷會被轉形斷層錯開一段距離
脊頂
地形最高處
板塊擴張帶
三大洋脊比較
大西洋
大西洋中央
寬1000~2000km
頂脊有深1~2km 寬10幾km的中央裂谷
太平洋
寬2000~4000km
太平洋東南側
側翼坡度緩 無中央裂谷
印度洋
呈人字形
有中央裂谷
海洋地殼
海洋探鑽成果
空前活躍的火山活動
探測古生物外殼碳酸鈣所含氧的同位素比值
得到3億年前地表溫度變化
白堊紀中期 地球均溫高於現今6~8度
白堊紀呈出現高度活躍火山運動
鑽探太平洋/印度洋海底火山高原
白堊紀中期 地球均溫高於現今6~8度
白堊紀呈出現高度活躍火山運動
得到3億年前地表溫度變化
天然氣水合物的發現
海床下數百m的沉積物中所含的天然氣 在低溫/高壓環境與水形成固體物質
估計可成為21世紀最具潛力能源
深部生物圈發現
水深數千公尺下仍有大量微生物 約地表物種數1/10
重建古海洋歷史
沉積物中海洋微體化石/塵埃 分析
興起 古海洋學/古氣候學
提供白堊紀末期恐龍滅絕/地中海曾經乾涸證據
證實海底擴張學說和板塊構造學說
大西洋海地鑽探取樣 分析
中洋脊兩側的玄武岩基層越來越老 呼應海洋地殼磁性異常條譜
特性
地磁條帶
有磁性倒轉現象
位於中洋脊兩側
海洋沉積物
海洋生物殘骸/泥沙為主
越接近大陸 沉積物增加越快
孟加拉灣為目前最厚的沉積層
地殼年齡
老於2億年海洋地殼於海溝消失
新地殼誕生於中洋脊處
最老地殼約1.8億年 位馬里亞納海溝東側
岩石圈厚度
越遠離中洋脊 海洋岩石圈越厚
構造
海洋岩石圈組成
海洋地殼
沉積物
2~4km/s
厚0~1km
玄武岩
4~5km/s
厚1~2km
岩層縫隙有被侵入的玄武岩 約5~6km/s
輝長石
7km/s
3~5km厚
岩層縫隙有被侵入的玄武岩 約5~6km/s
上部地函
橄欖岩
8km/s
岩層縫隙有被侵入的玄武岩 約5~6km/s
研究方法
直接
鑽井船鑽取岩心
結果
平均厚度7km
分層
玄武岩
輝長石
沉積物
間接
利用震波在不同岩層傳遞速率