The Oceans and Rapid Climate Change pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Amer Geophysical Union

作者:Seidov, Dan (EDT)/ Haupt, Bernd J. (EDT)/ Maslin, Mark (EDT)

出品人:

页数:293

译者:

出版时间:

价格:464.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780875909851

丛书系列:

图书标签:

• 海洋
• 气候变化
• 海洋酸化
• 海平面上升
• 海洋热浪
• 气候影响
• 海洋生态系统
• 气候模型
• 海洋政策
• 可持续发展

深海秘境：探索地球的蔚蓝脉动 内容概要 本书深入海洋世界的广袤无垠与微妙平衡，聚焦于驱动这片蓝色疆域的复杂物理、化学过程，以及其中蕴含的独特生命系统。它并非对气候变化的直接论述，而是构建了一个坚实的海洋科学基础，旨在阐明海洋的内在机制及其对地球系统的关键作用。我们将穿越海面，潜入深渊，考察洋流的宏大循环、海水的化学构成、沉积物的地质历史，并详细描绘从光合作用到极端生态系统的生物多样性图谱。 第一部分：海洋的物理结构与动力学 第一章：海水的构成与特性 本章首先从分子层面解析水本身的异常属性——高比热容、密度异常、溶解能力。我们将探讨这些特性如何塑造了海洋环境，并详细分析盐度的空间分布（大西洋与太平洋的盐度差异、高纬度与低纬度海域的对比）。随后，深入探讨溶解气体的物理化学，特别是氧气和二氧化碳在不同深度和温度下的溶解度变化规律，为后续理解生物地球化学循环奠定基础。同时，将介绍测量深度、温度和盐度的关键仪器，如CTD探测仪的工作原理及其在现代海洋学中的应用。 第二章：环流与热量输送 海洋环流是地球能量分配的主要机制。本章将详尽解析表面环流，即风驱动下的地转流和科里奥利力的作用。我们将用详细的图示来展示全球主要风带与洋流系统的耦合关系，如信风、西风带对赤道流和西岸边界流的驱动作用。 核心内容将聚焦于大洋热盐环流（Thermohaline Circulation）。我们将循着北大西洋深层水（NADW）的形成路径，追踪其在深海中的缓慢传播，阐释温度和盐度梯度如何作为“引擎”，驱动着跨越数千年的全球水体交换。这一部分将辅以历史上的关键发现，例如“大西洋经向翻转环流”（AMOC）的结构及其在区域气候中的作用。对上升流（Upwelling）和下降流（Downwelling）的区域性案例分析，将展示营养物质如何被带到表层，支撑起高产量的生态系统。 第三章：波浪、潮汐与海岸动力学 本章关注海洋的表层动态。我们将系统性地考察不同类型的波浪——风浪、涌浪、以及由地震或海底滑坡引起的巨浪（海啸）的生成、传播和破碎机制。对波浪能量的数学模型和预测方法进行介绍。 潮汐的动力学部分将详述月球和太阳的引力作用，解释半日潮、全日潮和不规则潮的形成，并分析海湾和河口等受限水域中潮差的放大效应。此外，章节将探讨海浪和潮汐共同作用下的海岸侵蚀与沉积过程，包括沙滩、沙坝、泻湖和珊瑚礁的形成与演变，强调水动力对近海地貌塑造的持续影响。 第二部分：海洋化学与生物地球化学循环 第四章：海水的化学平衡与无机营养盐 本章深入探讨海洋化学的核心——酸碱平衡。我们将详细阐述海洋缓冲系统，特别是碳酸盐系统的复杂性，包括溶解二氧化碳转化为碳酸、碳酸氢根和碳酸根离子的过程。对pH值的测量、影响因素以及不同水体中的pH梯度进行量化分析。 随后，本章转向关键的营养盐循环。氮（N）、磷（P）、硅（Si）是海洋初级生产力的基础。我们将追溯这些元素在海洋中的主要形态（如硝酸盐、亚硝酸盐、氨、磷酸盐），并结合微生物活动，构建N、P、Si在溶解态、颗粒态之间相互转化的详细闭环模型。对于硅酸盐，将特别关注硅藻在全球硅循环中的重要角色。 第五章：海洋中的气体交换与生物泵 本章关注海洋与大气之间的物质交换。我们将从物理角度分析气体跨越海气界面的传输速率，并讨论影响速率的因素（如风速、湍流）。核心内容是溶解氧的分布与消耗。我们将分析氧极小带（Oxygen Minimum Zones, OMZs）的成因，它们是生物呼吸作用和水体停滞的直接结果。 随后，本章将详细解析生物地球化学泵，这是海洋从大气中固定碳的关键机制。我们将分解“物理泵”（溶解态物质的垂直输运）和“生物泵”（浮游生物通过光合作用固定碳，随后沉降或被消耗的过程）。通过分析颗粒有机碳（POC）的通量衰减曲线，量化生物泵的效率及其对深海碳储存的贡献。 第三部分：生命的广阔疆域——海洋生态学 第六章：从浮游生物到巨型藻类：初级生产者 本章聚焦于海洋生态系统的能量基础。我们将详细分类和描述浮游植物（Phytoplankton），包括蓝细菌、硅藻、甲藻等主要类群的生理特性、繁殖策略和在不同海域的主导地位。对光合作用的效率、光合有效辐射（PAR）的穿透深度以及光抑制现象进行深入探讨。 此外，本章将考察海草床、红树林和巨藻林等重要的沿海初级生产者群落。我们将分析这些结构复杂的生态系统如何提供栖息地、稳定沉积物，并作为重要的“蓝碳”储存库。对区域性营养级联效应的案例研究将展示初级生产者数量波动如何影响整个食物网的稳定性。 第七章：海洋动物的适应性与食物网结构 本章转向消费者。我们将按层次结构考察海洋动物：从小型浮游动物（Zooplankton）——它们是连接初级生产与更高营养级的关键环节，到中层鱼类、头足类和海洋哺乳动物。对于每类动物，将侧重于独特的生理适应性：例如，深海鱼类如何适应高压、黑暗和低能量环境（如生物发光、慢代谢）；洄游性物种（如金枪鱼和海龟）的导航机制；以及滤食性动物（如鲸鱼和贻贝）的过滤效率。 食物网结构分析将采用系统生态学方法，探讨不同营养级之间的能量转移效率（10%法则的局限性）。本章将使用网络分析工具来揭示不同生态系统（如热带珊瑚礁与极地海洋）在连接性、多样性和鲁棒性上的结构差异。 第八章：极端环境与生物多样性热点 本章将带领读者探索海洋中最具异质性的区域。我们将重点研究深海热液喷口和冷泉生态系统，详细阐述化能合成作用（Chemosynthesis）如何取代光合作用，支撑起独特的生物群落，包括巨型管蠕虫、特有甲壳类和细菌群落。对这些系统的化学依赖性进行深入剖析。 此外，深海平原作为地球上最大但最少被探索的栖息地，其生物多样性的分布模式、低代谢率的生存策略，以及如何依赖于“海洋雪”（颗粒有机物的垂直沉降）将是讨论的重点。章节最后，将概述生物多样性热点（如珊瑚礁和海山）的地理分布，并探讨驱动这些高密度物种聚集的生态因子。 第四部分：海洋的地质记录与演化 第九章：沉积物与古海洋学 本章将海洋视为一个巨大的地质档案库。我们将分析海洋沉积物的类型，包括陆源碎屑物、火山灰、生物源沉积物（如钙质与硅质软泥）以及深海铁锰结核。对沉积物堆积率、孔隙水化学和生物扰动（Bioturbation）过程的讨论，将揭示沉积物记录的完整性。 随后，本章将转向古海洋学。通过对沉积岩芯中微体化石（如球石藻、有孔虫）的同位素分析（特别是氧同位素 $delta^{18}O$），重建过去数百万年乃至数亿年的海平面变化和全球冰量历史。对深海岩芯中特定元素比率的分析，将用于揭示古代洋流模式和营养盐再循环的长期趋势。 第十章：板块构造与海洋盆地的演化 本章将海洋学与地球物理学相结合，追溯各大洋盆的形成历史。从海床扩张理论出发，解释洋中脊的构造活动、洋壳的生成与俯冲过程。详细描述拖曳力与岩浆活动如何塑造洋底地形，如海山、海沟和裂谷。 重点将放在大洋岩石圈的俯冲带，探讨其对海洋化学循环的长期影响，特别是对火山活动和地幔物质的再循环。最后，本章将通过地质学证据，概述关键地质时期（如超大陆裂解、大洋闭合）对现代海洋环流和生物地理分布的深远影响，强调海洋系统的长期地质演化动力。

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