本书系统地介绍了海洋学各分支的基本内容。全书共18章，分别从海洋学历史、海洋地质构造、海洋的物理和化学过程、海洋资源环境，以及海洋生态和生物等各个方面，采用基本原理和实际案例相结合的方式，针对海洋学持续而快速的发展，深入浅出地讲解了海洋学方方面面的知识。
本书语言严谨，内容生动，图片丰富，激发阅读者的兴趣和好奇心，可作为大学海洋学通识教材，为海洋类专业广大教师和学生提供教学参考，亦可为大众阅读者打开一扇一窥世界海洋奥秘的大门。

前言
第1章 海洋学的历史
1.1 早期的海洋学
1.2 中世纪的海洋学
1.3 地理大发现
1.4 地球科学的诞生
1.5 海图和导航信息的重要性
1.6 海洋科学的开始
1.7 “挑战者”号探险
1.8 海洋学成为科学
1.9 20 世纪的海洋学
1.10 海洋学的近代、现在与未来
第2章 水的星球
2.1 地球起源
宇宙起源
太阳系的起源
外星海洋
早期地球
2.2 地球年龄和地质年代
地球的年龄
地质年代
自然时间周期
2.3 地球的形状
2.4 定位系统
纬度和经度
海图和地图
纬度的测量
经度和时间
2.5 现代导航技术
2.6 地球：水的星球
地球表面的水
水循环
水储库和停留时间
陆地和海洋的分布
海 洋
陆高海深曲线
第3章 板块构造
3.1 地球内部
探索地球结构
内部圈层
3.2 岩石圈和软流圈
圈 层
地壳均衡
3.3 大陆的移动
理论历史：大陆漂移
新理论的证据：海底扩张
地壳运动的证据
极移曲线
3.4 板块构造
板块和板块边界
离散边界
转换边界
汇聚边界
大陆边缘
3.5 板块运动
运动机制
运动速率
热 点
3.6 大陆的历史
泛大陆的分裂
泛大陆之前
地体
3.7 探索离散边界
法摩斯计划
海底扩张和海底热泉
海底热液生物群落
第4章 海底和海底沉积物
4.1 水深测量
4.2 海底测深
大陆边缘
洋盆底
洋脊、海隆和海沟
4.3 沉积物
粒 度
位 置
沉积速率
来源与化学性质
海底沉积物的分布
岩石的形成
采样方法
沉积物：历史的记录者
4.4 海底资源
海砂和砾石
磷钙土
硫
煤
石油和天然气
天然气水合物
锰结核
硫化物矿床
法律和条约
第5章 海水的物理性质
5.1 水分子
5.2 温度和热量
5.3 水的相变
5.4 水的比热容
5.5 水的内聚力、表面张力和黏性
5.6 水的密度
压强的影响
温度的影响
盐度的影响
5.7 水的溶解能力
5.8 能量的传输
热
光
声
5.9 海冰和海雾
海 冰
冰 山
雾
第6章 海水的化学性质
6.1 盐
浓度单位
海水盐度
溶解盐
盐的来源
盐平衡的调节
停留时间
恒比关系
盐度的测定
6.2 海洋中的溶解气体
气体随深度的分布
二氧化碳循环
氧平衡
气体测量
6.3 海水的 pH 值
6.4 其他物质
营养盐
有机物
6.5 实际应用：盐与水
化学资源
海水淡化
第7章 大气结构与运动
7.1 地球表面的受热和冷却
太阳辐射的分布
热量收支
太阳辐射的年变化
比热容和热容量
7.2 大气层
大气层的结构
大气组成
大气压
7.3 温室气体
二氧化碳和温室效应
臭氧问题
7.4 硫化物的角色
7.5 大气运动
不考虑地球自转时的风
地球自转的影响
风 带
7.6 风带的变化
季节变化
季风效应
地形效应
急 流
7.7 飓 风
7.8 厄尔尼诺—南方涛动
7.9 实际问题：风暴潮和风暴增水
第8章 环流与海洋结构
8.1 密度结构
表层过程
随深度的变化
密度驱动的环流
8.2 上升流和下降流
8.3 海洋分层
大西洋
太平洋
印度洋
主要大洋对比
北冰洋
边缘海
内部混合
8.4 测量技术
8.5 实际应用：海水温差发电
第9章 表层海流
9.1 表层海流
埃克曼螺旋和埃克曼输送
大洋环流
地转流
9.2 风海流
太平洋海流
大西洋海流
印度洋海流
北冰洋海流
9.3 海流运动
海流流速
海流体积输运
西向强化
9.4 涡 旋
9.5 辐聚与辐散
朗缪尔环流
持久性作用区域
季节性作用区域
9.6 环流模式的变化
全球海流
北太平洋涛动
北大西洋涛动
9.7 海流观测
9.8 实际应用：海流能
第10章 波 浪
10.1 波浪如何产生
10.2 波浪要素
10.3 波浪运动
10.4 波浪速度
10.5 深水波
风暴中心
弥 散
群速度
波浪相互作用
10.6 波 高
突发巨浪
波浪能
波 陡
海况等级
10.7 浅水波
折 射
反 射
绕 射
利用波浪导航
10.8 碎波带
破碎波
水体输运
能量释放
10.9 海 啸
10.10 内 波
10.11 驻 波
10.12 实际应用：波浪能
第11章 潮 汐
11.1 潮汐类型
11.2 潮 位
11.3 潮 流
11.4 潮汐静力理论
月球潮汐
潮汐日
潮 波
太阳潮
大潮和小潮
赤纬潮
椭圆轨道
11.5 潮汐动力理论
潮 波
前进潮波
驻潮波
狭长盆地中的潮波
11.6 涌 潮
11.7 预报潮汐和潮流
潮汐表
潮流表
11.8 实际应用：潮流能
第12章 海岸、海滩和河口
12.1 主要分带
12.2 海岸类型
原生海岸
次生海

致学生
从第一次在海边漫步开始，人类就对海洋充
满了好奇心。随着对海洋的了解越来越深入，人
们越来越理解和感激海洋给我们生活带来的巨大
变化。海洋占据地球70%以上的面积，是无数生
物赖以生存的栖息地。此外，海洋拥有富饶的自
然资源，其中许多资源正在被人类开采。随着技
术发展和需求增长，未来人们可能开采更多的资
源。海洋和大气之间存在水汽和热量交换，因此
对于全球气候和天气有强烈的影响。海洋盆地亦
是剧烈的地质活动地带。例如，地震和火山活动
，延绵起伏的海岭和深邃的海沟，都与海底板块
运动息息相关。
海洋内部及海底发生的大部分过程不易直接
观测。尽管哈勃太空望远镜能够观测的最大距离
已经超过1?022?km，但由于海水的强烈散射和
光吸收作用，即使最理想的状况下，我们也仅能
直接观测到海表面以下几十米的深度。因此，人
们对海洋的了解往往来自间接观测。随着技术不
断改进和创新，我们将继续深入探索海洋的地质
、物理、化学和海洋生物学等知识。
海洋科学研究困难重重、充满挑战，一旦成
功大有裨益。人们的生活与海洋联系紧密，每一
个新发现都可能蕴藏着巨大价值。随着全球人口
逐渐增长，对海洋的研究和理解变得越来越重要
。新千年之初，在全球人口增长方面，人们喜忧
参半。好消息是随着出生率的降低，人口增长的
速度放缓，并有望在本世纪末达到稳定；坏消息
则是，即使达到了稳定，总人口也将比现在的地
球总人口多出几十亿。显然，在可以预见的未来
，全球将面临各种海洋和陆地环境问题。应对这
些挑战，最明智和有效的办法是大力增加对海洋
的认识。
毋庸置疑，培养海洋学家非常重要。但同样
的，其他行业的人也需要了解海洋对人类生活的
影响，以及人类的行为如何影响海洋。通过学习
海洋学使自己具全球视野，在将来，甚至可能有
机会发表对海洋健康方面的想法。你可以对海洋
学的兴趣以及学习将有助于你在将来参与海洋相
关的讨论和决策。
互联网也有很多类似的网站扩展你的海洋学
知识。与本书配套的网址为
www.mhhe.com/sverdrup10e，该网站中含各章
节的主要知识点和练习题，方便你测试学习和掌
握的程度。
致教师
本书将当前研究的新进展与基础原理相结合
，综合多个学科介绍海洋学知识。为此，我们对
第9版进行了大量的修订，形成了第10版。针对
海洋学持续而快速的发展，我们新增了具有趣味
性的材料，邀请了6位科学家撰写他们各自擅长
领域的小短文—专业笔记。此外，还有 1 篇短
文专门讲述海洋调查的计划和执行，由一位首席
科学家和一位船长共同完成。
考虑到读者的背景程度多样，在保证内容严
谨的同时，本书尽量采用了简单的数学。例如，
不是每个读者都学过向量的概念，所以我们通过
离心力的概念来解释潮汐机制。
在与生物有关的章节里，我们结合生态学方
法和内容描述将生物知识与其他学科相融合。我
们努力做到将海洋学的各方面知识视为一个整体
，相互糅合，而不是以海洋学的名义简单地罗列
各个学科的内容。
除了掌握海洋过程和原理之外，读者还应当
掌握海洋科学专业词汇。因此，所有术语都在教
材中给出定义，重要术语加粗表示。每章结尾及
全书最后都有关键术语列表。
每章结尾处的小结可以帮助读者快速复习重
要概念。部分章末附有计算题，所有章末尾都附
思考题。思考题不仅可以用于复习，也可以帮助
读者更深入地思考每章的知识内容。
这本书可以设计为半个学期或一个学期教学
使用。由于每个教师的经验和专业背景不同，可
以根据情况强化或略去某些内容的讲解。我们努
力使每个章节内容相对独立，并鼓励教师按照合
适的教学方法来自主地安排讲课的内容和次序。
交叉引用表明该知识点在多个章节会涉及。对于
希望提高数学要求的教师，可以参考本书的附录
。
第 10 版修订内容
在这一版中我们在每章开头都引入了学习目
标，在学习过程中，这些学习目标可以引导教师
和学生。 第1章增加了托马斯·赫胥黎的历史信
息，以及他将海克尔原肠虫（Bathybius
haeckellii）认定为深海原始生命起源的故事
，更新了“Argo 计划”内容；第3章更新了“
专业笔记：探索海洋的新方法”；第4章对一些
图进行了处理，使之更为清晰；第5章修订了海
水光衰减的讨论部分，使用新图片来展示开阔海
域海水和近海海水光衰减系数的差异，更新了南
极冰山内容；第7章增加了对厄尔尼诺的关注，
对卡特里娜飓风的讨论，以及新内容“专业笔记
：海洋和气候变化”；第8章对海洋热能转换进
行讨论；第9章增加了海流输运体积的相关内容
；第10章更新了有关浮标“DART 计划”的内容
，扩充了对海洋内波的相关讨论；第12章更新了
国家海洋保护区和海平面上升的相关内容；第13
章对海洋污染、墨西哥缺氧区以及溢油等进行了
大幅度更新；第15章更新了图片和营养级输运的
概念；第16章添加了新图片，更好地表现了微生
物食物网的复杂性；第17章更

系统编排 全面覆盖海洋领域各分支学科，从海洋地质结构到海水的物理化学特征，从潮汐、洋流等海洋现象到细菌、哺乳生物等海洋中的居民，内容循序渐进，全景展现海洋的奥秘，打造读者对海洋的立体认知。
注重实用 海洋与人类生活息息相关。本书9次修订再版，通过引入大量贴合生活的实例和特设介绍海洋学科学进展的专栏，贴合海洋学热点话题，各部分内容互相渗透，引领读者融会贯通地掌握海洋学知识，并能将科学原理运用到实际生活中。
启迪思维 以人类探索海洋的历史为起点，以自然现象和科学原理为经纬，透过浩渺的视角阅览人类所赖以生存的地球系统，深度理解海洋这个人类生存与发展的重要空间。

我们经常在媒体上看到“厄尔尼诺”一词，
这是发生在秘鲁和厄瓜多尔附近东太平洋洋面温
度上升的现象。厄尔尼诺现象发生时，海水温度
升高，海流和信风减弱，从而影响全球气候。通
常，厄尔尼诺发生后，我国容易出现暖冬，次年
夏季容易出现暴雨洪涝。尽管厄尔尼诺的发生源
地距离我国十分遥远，但海水温度哪怕只上升1
℃，也会给全球带来极大影响，这不能不说是一
种“蝴蝶效应”。
当今，塑料污染是又一个摆在人类面前的严
峻问题。数量庞大的塑料垃圾被投入海洋。它们
在茫茫大海上漂浮，犹如鬼影，威胁着海洋动物
的生命。海洋动物遭遇或误食这些塑料后，很容
易窒息身亡。此外，海洋微塑料会带来更严重的
危害。这些比肉眼还细微的塑料经由海洋食物进
入食物链，最终被端上人类的餐桌。这些无论在
陆地上还是海洋中都难以降解的塑料，一旦在人
体内聚集，最终损害的还是人类自身。
不过，海洋中蕴藏着丰富的资源，包括水和
食物资源、深海矿产、渔业资源、石油和天然气
水合物。人类还利用与海洋有关的能量来发电，
例如温差能、波浪能、潮流能。因此，从更广义
的视野看来，我们通过海洋获益良多。
以上所提及的种种，只是海洋与人类生活众
多关系中的一些侧面。事实上，现在普遍认为，
地球生命起源于海洋；海洋塑造并调节地球气候
，同时也是塑造地表形貌的一种重要作用。认识
地球，就绕不开这占据了地球表面 71% 面积的
存在。我们应该从最基础的原理出发，全面认识
海洋，构建海洋思维，系统理解海洋-大气-陆地
之间的相互作用关系，从而为解决人类发展中那
些重要的自然问题开拓更好的思路。
《认识海洋》（全彩插图：第10版）正是
这样一本书，它为读者开辟了一条了解海洋的航
道，带领读者进行一次海洋之旅。本书的两位作
者在海洋研究领域颇有建树，基斯·A. 斯韦德
鲁普在威斯康星大学密尔沃基分校讲授海洋学课
程多年，多次获得该校的本科教学奖；E. 弗吉
尼亚·安布拉斯特是华盛顿大学的生物海洋学专
家。
打开本书，读者首先会加入人类历史上多次
激动人心的航海之旅，了解人类探索海洋的缘起
和历史，以及海洋学这门学科的形成和发展概况
；接下来，读者可以跳出地球视野，从宏观的宇
宙角度来理解海洋所遵循的自然规律；之后再落
回地球，认识海洋地质过程对地球的塑造作用。
这些基础知识有助于帮助读者打造系统化思维，
融会贯通地理解后续内容。在之后的内容中，作
者分别从物理（波浪、海流、潮汐，以及声、光
、热）、化学（海水组成、溶解气体和营养盐）
、气象（热量传递、海气作用和水循环）、生态
（沿岸环境、污染物以及各种尺度的海洋生物）
等方面，由表层到海底，全方位地剖析海洋学知
识。本书每章的开头部分都概括了读者阅读完该
章后所能了解和掌握的知识，每章末尾也都设置
了思考题，部分章节附有简单的计算题。感兴趣
的读者可以尝试练习解答这些题目，相信一定能
有所收获。
科学研究与实际应用也密不可分。书中还穿
插了两种形式的专栏（“知识窗”和“专业笔记
”），读者可以通过这些极具趣味性和可读性的
专栏了解到：海洋家是如何展开思考和研究问题
，并从研究走向实际应用的，以及哪些新技术和
新方法会伴随着科学的发展而诞生。如今在人们
眼中具有浪漫意义的漂流瓶，最早其实是科学家
用来研究海流的手段。现在，人们已经能利用卫
星和深潜器，“上天入地”地理解海洋过程。我
国的“蛟龙”号载人深潜器最深可达水下7?000
米，工作范围可覆盖海洋 99.8% 的区域。在科
学家的不懈努力下，公众不断增进对海洋的认识
。
随着经济的发展，人口向沿海发达地区聚集
。海洋与我们的生活息息相关，对它的了解不应
当只流于表面。海洋具有极强的包容性和贯通性
，“21 世纪是海洋的世纪”，掌握一定的海洋
学知识非常必要。认识海洋，爱护海洋，扩充个
人的知识素养，拓展视野，理解世界海洋系统和
原理——这些都非常有助于人们理解地球的过去
和未来。究竟如何才能维持地球的可持续发展？
也许，人们可以从海洋中找到出路。
服务热线：133-6631-2326　188-1142-
1266
读者信箱：reader@hinabook.com
后浪出版公司
2020 年 2 月

1.1 早期的海洋学
早在数千年前，人类就开始认识海洋，积累起点点滴滴的海洋知识，并通过口述流传。起初，人们好奇地在海边漫步，在浅滩涉水，在岸边采集食物，从而产生了认识海洋的想法。跨入旧石器时代，人类发明了带刺的长矛、鱼叉和鱼钩。原始的鱼钩是系在绳子上的有两个尖端的短棒，上面插着诱饵。新石器时代之初，聪明的人类祖先发明了骨质鱼钩和渔网。公
元前5000年，人类开始使用铜鱼钩。
人类向海洋方向迁移并在沿海定居，首先是为了利用海洋中的食物资源。在古代人类海岸居住遗址中，先民们留下的成堆的贝类和鱼骨等废弃物遗骸，被称为“贝冢”。这表明人类早期祖先使用木筏或某种类型的船进行近海的渔业活动。一些科学家认为，由于海平面上升，许多史前古器物已经丢失或被冲散，目前发现的贝冢可能只留给我们关于古代海岸定居点的最低程度的认知。古代神殿的壁画中已经出现了渔网；古代埃及第五王朝法老蒂（Ti）[ 原文可能有误。据资料，蒂不是法老，而可能是埃及第五王朝时期的一位官员。——译者注]（约 5?000年前）的坟墓内画有剧毒的河豚，旁边有象形文字描述其危害。公元前1200年或更早的时候，波斯湾就有了鱼干交易；在地中海地区，古希腊人捕捞、保存海鱼并进行交易；腓尼基人则建立了渔业定居点，例如“渔民小镇”西顿，后来发展成为重要的贸易港口。
早期的海洋信息收集者主要是探险家和商人，留下的文字记录很少，这些信息主要在海员之间口口相传。早期的海员们被这些信息引导着，从一个地标航行到另一个地标。他们靠近岸边航行，夜晚经常把船停靠在海滩附近。
一些历史学家认为，航海船起源于埃及。人类首次有记录的航海行为发生在公元前3200年，由法老斯奈夫鲁（ Pharaoh Snefru）率领；有记录以来最早的海上探险活动发生在公元前2750年，汉努（Hannu）率领船队从埃及出发，到达阿拉伯半岛南端和红海。
约公元前1200—前146年，腓尼基人居住在现在的黎巴嫩地区，他们是优秀的水手和航海家。尽管土地肥沃，但由于人口过于密集，腓尼基人不得不从事商业贸易以获取所需的各种货物。他们通过向东建立陆路、向西建立海上航线的方式实现贸易交换。当时，腓尼基人是该地区唯一拥有海军的民族。他们穿越地中海，与北非、意大利、希腊、法国和西班牙的居民进行贸易往来。约公元前590年，腓尼基人还离开过地中海，向北沿欧洲海岸航行，到达大不列颠群岛，向南进行了环绕非洲的航行。1999年，人们利用遥控潜水器（remotely operated vehicle，ROV）探测到两艘约公元前750年的腓尼基货船残骸。遥控潜水器能下潜到残骸的位置并将沉船的视频图像传送回地面。这两艘沉船被发现于距离以色列海岸48?km、水深300～ 900?m的地方。
人类穿越西南太平洋的大规模迁徙活动，可能始于公元前2500年。这些早期的迁徙仅在西南太平洋上的岛屿之间进行，距离相对较短，航行难度不大。公元前1500年，波利尼西亚人开始向东进行更远的航行，航行的范围从距离数十千米的西太平洋岛屿附近，扩大到数千千米之外的夏威夷群岛。公元450—600年，他们到达夏威夷群岛并定居下来。到了8世纪，每个可居住的岛屿上都有了他们的身影，范围是北至夏威夷，西南至新西兰，东至复活节岛形成的三角区域，面积约相当于美国的两倍。
在太平洋上，早期的导航手段主要是依靠观察天空中明亮星体在地平线上的升起和降落。从赤道附近观测，这些星体以南北方向为轴，自东向西旋转。有些星体升起和降落的位置离北部较远，有些离南部较远，这些规律随着时间变化。波利尼西亚的航海者根据星体位置升降的规律，将水平方向分成32个区，以此创建了“星体坐标”。这些方向组成一个罗盘，记录风向、洋流、波浪等信息，并为岛屿、浅滩、暗礁间的相对位置提供参考坐标。波利尼西亚人还通过观察波浪和云的形态来帮助航行。鸟类和陆地上的独特气味（例如鲜花和木头燃烧产生的烟）可以提示他们附近可能存在着岛屿或陆地。一旦发现岛屿，该岛屿相对于其他岛屿的位置、涌浪的类型、岛屿周围波浪的弯曲等信息，就可以由棒图（通常由竹子和贝壳制成）记录下来（图1.1）。
早在公元前1500年，不同族群和地区的中东人就开始探索印度洋。到了公元7世纪，他们皈依了伊斯兰教，控制了通往印度和中国的贸易路线。丝绸、香料和其他贵重物品在这条线路上流通。一直到1502年，达· 伽马在阿拉伯海上击败了阿拉伯舰队，这种垄断才结束。
希腊人称地中海为“塔拉萨”（Thalassa，海面女神），并认为陆地环绕它，而陆地又被“俄刻阿诺斯”（Oceanus，海洋之神）包围。公元前325年，亚历山大大帝（Alexander the Great）到达莫克兰海岸的沙漠地带（现为巴基斯坦的一部分），他派舰队沿海岸努力探寻海神的奥秘，希望找到黑暗可怕的漩涡海和怪兽恶魔居住的喷水口。他们发现了在地中海从未见到过的潮汐。指挥官尼阿卡斯（Nearchus）第一次将希腊船队带入海洋，探索了海岸