《以文化的名义说海洋》115说:海水物语之二十五:何谓海洋科学
作者:李明春 来源:海洋文化教育研究中心 访问:716 日期: 2023-05-31
何谓海洋科学

海洋科学从学科角度来说,其归属于地理学科范畴,所以被称为是一门新兴的科学。
海洋科学是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律,以及与开发利用海洋有关的知识体系。其研究对象是占地球表面积71%的海洋,包括海水、溶解和悬浮于海水中的物质、海洋中的生物、海底沉积和海底岩石,以及海面上的大气边界层和河口海岸带等。
image.png

图:海底沉积物

海洋科学作为一门新兴的科学,它的研究领域十分广泛,其主要内容包括对海洋的物理、化学、生物和地质过程的基础研究,海洋资源开发利用,以及海上军事活动等的应用研究。
海洋科学研究与其它科学研究相比,有着其显著和特殊的特点。如海洋科学具有明显的区域(海域)性特征,即使是同一区域(海域),海水的水文、化学要素及生物分布会呈现出显著的互相各异、多层次性。因此,很难在实验室里对各类海洋现象和过程,以及它们之间的相互作用进行精细的实验,也不能只靠数学分析和数学模拟来进行研究,而是要充分利用科学设备在自然条件下进行观察研究。
直接的观察研究,既为实验室研究和数学研究的模式提供确切的可靠资料,又可以验证实验室和数学方法研究结论的可靠性。因此,在自然条件下进行长期的、周密的、系统的海洋考察是海洋科学研究的基本方法。

image.png

图:“科学”号海洋科考船

在海洋科学研究中,海洋观测仪器和技术设备起着重要的作用,有时甚至是决定性的作用。海水深而广,具有大密度和流动性,给人们的直接观测带来极大困难。从海面向下大约每增加10米,压力就要增加一个大气压,在万米深处,海水的压力作用可以把潜水钢球的直径压缩几个厘米,人类很难在这样大的深处活动。即使在海洋上层,海水处于不断的流动和波动状态,依靠一个点上的观测资料,也很难说明面上的情况。因此,只有大力发展海洋观测仪器和技术设备,才能取得所需要的大量海洋资料,以推动海洋科学的发展。
20世纪60年代以来,海洋科学的发展表明,几乎所有主要的重大进展都和新的观察实验仪器、装备的建造,新的技术的发明和应用,观察实验的精度,以及数据处理能力的提高有紧密关系。例如,浮标观测技术、航天遥感技术和计算技术的应用,促成了关于海洋环流结构、海-气相互作用、中尺度涡旋、锋区、上升流、内波和海洋表面现象等理论和数值模型的建立;回声测深、深海钻探、放射性同位素和古地磁的年龄测定、海底地震和地热测量等新技术的兴起和发展,对海底扩张说和板块构造说的建立作出了重要贡献。
image.png

图:板块构造学说示意图

海洋科学的观察主要是在自然条件下进行的,因而受到自然条件的限制。各种海洋现象和过程,有的“时过境迁”,有的“浩瀚无际”,有的因时间尺度太长,短时间的观测资料不足以揭示其历史演变规律。加之其中各种作用相互交叉、随机起伏,因此在自然条件下的观察只能获得关于海况的一些片断的、局部的信息。即使获得某一海区近百年的海况和海洋生物种群动态的观测序列,那也只是整个海洋生态环境和生物种群动态总体中的一个小小的样本。
所以在海洋科学研究中比较着重于从信息论、控制论和系统论的观点,研究海洋现象和过程的行为与动态,并根据已有的信息,通过系统功能模拟模型进行研究,对未来海况作出预测。