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。

基斯·A.斯韦德鲁普（Keith A.Sverdrup），担任威斯康星大学密尔沃基分校地球物理学教授，讲授海洋学课程25年，并从事地质构造和地震学的研究工作，曾获得该校的本科教学奖。基斯在明尼苏达大学获得地球物理学学士学位，之后在斯克里普斯海洋研究所研究太平洋盆地地震构造，并获得地球科学博士学位。
基斯一直积极参与美国地球物理协会（AGU）、美国物理研究所（AIP）和美国地质学会（GSA）的教育计划，加入美国地球物理联合会教育和人力资源委员会12年，其中有4年担任该委员会主席。此外，他还在美国地球物理协会的卓越地球物理教育奖委员会、《地球与太空》的编辑顾问委员会及沙利文奖委员会的最佳科学报道评选均担任职务。基斯曾是美国物理研究所物理教育委员会成员，他也是美国地球物理联合会、美国湖沼海洋学会、海洋学会、美国地质学会、国家地质教师协会、国家科学教师协会以及美国Sigma Xi科学研究学会成员。2005-2007年，基斯任职于美国国家科学基金会事业部本科教育分部。

前言
第1章 海洋学的历史
第2章 水的星球
第3章 板块构造
第4章 海底和海底沉积物
第5章 海水的物理性质
第6章 海水的化学性质
第7章 大气结构与运动
第8章 环流与海洋结构
第9章 表层海流
第10章 波浪
第11章 潮汐
第12章 海岸、海滩和河口
第13章 环境问题与关注
第14章 生机盎然的海洋
第15章 生产与生命
第16章 浮游生物：海洋中的漂流者
第17章 游泳生物：海洋中的自由游泳者
第18章 底栖生物：海底的居民
附录
词汇表
资料来源
出版后记

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
大部分过程不易被直接观测
。尽管哈勃太空望远镜能够
观测的最大距离已经超过
1022km，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。随着技术的不断改进和
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21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。但同样地，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。学
习海洋学能够使自己具全球
视野，在将来，甚至可能有
机会发表对海洋健康方面的
想法。你对海洋学的兴趣以
及学习将有助于你在将来参
与与海洋相关的讨论和决策
。
互联网也有很多类似的
网站可以扩展你的海洋学知
识。与本书配套的网址为
www.mhhe.com/sverdrup1
0e，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。
这本书可以被设计为半
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·亨利·赫胥
黎的历史信息，以及他将海
克尔原肠虫认定为深海原始
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

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。
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。
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，系统理解海洋一大气
一陆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》（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，带领读者进行了一
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
7000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，提高个人的知识
素养，拓宽视野，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：
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后浪出版公司
2020年2月

第1章 海洋学的历史
海洋学是一个包含多学科的宽广领域，其下所有学科的共同目标是认识海洋。在扩展我们对海洋的认知方面，地质学、地理学、地球物理学、物理学、化学、地球化学、数学、气象学、植物学和动物学都扮演着重要角色。由于极具学科交叉性，当今海洋学通常分为以下几个分支。
地质海洋学（Geological Oceanography）研究海洋的边界和底部，以及洋盆的形成过程。物理海洋学（Physical Oceanography）研究海水运动（例如波浪、海流、潮汐等）的特征和动力成因，以及它们对海洋环境的影响；物理海洋学还研究海水中的能量传播，例如声、光、热等。海洋气象学（Marine Meteorology）通常包含在物理海洋学范畴内，主要研究热量传递、水循环、海气相互作用等。化学海洋学（Chemical Oceanography）研究海水的成分和历史、演变过程以及成分间的相互作用。生物海洋学（Biological Oceanography）研究海洋生物及其与海洋环境的关系。海洋工程（Ocean Engineering）则是设计和规划海上设备与装置的学科。
一直以来，科学家通过收集观察和实验得到的数据来探索自然界的过去和现在。数据就是科学家用于科学研究的“证据”。科学数据必须具备可重复性，并且包含误差分析。一个无法重复，或者没有误差估计的观测数据，不能称为科学数据。彼此工作独立的科学家们，在重复实验观测的过程中，在误差允许范围内，应当获得与根据原始数据所得相接近的结果。
科学假说（hypothesis）是在已确定的物理或化学原理基础上对数据进行的初步解释。如果数据是量化的（可以用数的形式表达），科学假说通常可用数学公式表达。能够被接受的科学假说，必须可以进行重复试验和证伪（证明某个事物不是真的）。经过多次测试并且与观测事实相吻合的科学假说可以正式被认为是可行的假说，并且将来有可能被更完善的假说所取代。
如果一个科学假说能够不断地被重复的实验结果和不同的实验支持，那么该假说就可以上升为理论（theory）。科学理论的价值在于，它能够预测此前还没有被人们意识到的某种现象或者关系的存在。普通人通常将“理论”理解为“推论”。与普通人相比，科学家对“理论”定义更为严格。“理论”不是推论，而是对重复的实验结果之间的关系进行可验证的、精准可靠的阐述。
在一个固定观测地点，以小时为单位测量得到的海平面高度数据，是一组科学数据或者科学事实。假说“潮汐力作用导致海平面高度变化”可用来初步解释这些数据，随后该假说可以被表述为精确的数学公式；如果在海洋其他区域的重复测量数据可以持续地用该假说精确解释，那么该假说可以上升为潮汐理论（将在第11章进一步讨论）。
即使有时候假说被提升到了理论的地位，科学探索的脚步也不会停止。科学家不会轻易地抛弃已被广泛接受的理论，人们解释新的发现时，首先会套用已经存在的理论。只有在经过重复实验之后，已有理论不能解释新的数据结果时，科学家才会质疑已有理论并试图做出修改。
海洋研究受到学术和社会力量的推动，也有赖于我们对海洋资源、贸易、商业、国家安全的需求。起初，海洋学是非正式学科，发展进程缓慢。到了19世纪中期，海洋学发展成一门现代科学，并在该世纪最后几十年内呈爆炸式成长。探索海洋的过程并不是一帆风顺的，我们经常需要变换方向。国家的利益和需求以及科学家的学术好奇心决定着我们研究海洋的方式、方法和领域。为了获知现代人类对海洋的认识程度，我们需要先从了解历史上激励人们探索海洋的一些事件和动机开始。
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过近海的渔业活动。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）（约5000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