【正文】 質(zhì)輸運(yùn)過程包括對(duì)海水的輸運(yùn)。物質(zhì)在海水中的存在狀況是各種各樣的，有的融解于海水，有的懸浮在海水之中，有的漂浮在海面之上，有的時(shí)而懸浮時(shí)而沉降。海水的流動(dòng)形成的海水的輸運(yùn)能力，形成各種尺度的海水循環(huán)。 為了將物質(zhì)通量表達(dá)為單位時(shí)間通過的質(zhì)量，相對(duì)于這兩種濃度定義，物質(zhì)輸運(yùn)的質(zhì)量通量定義為 物質(zhì)通量 （單位： kg/s） ??? dAvCF nmc ? ??? dAvCF nvc融解物質(zhì)的垂向輸運(yùn) 海洋中的融解物質(zhì)除了在水平方向上輸運(yùn)之外，還發(fā)生垂直方向的輸運(yùn)，融解物質(zhì)的垂向輸運(yùn)由海洋的上升流和下降流來實(shí)現(xiàn)。 海洋中的淡水的兩種定義 絕對(duì)淡水，定義海水是由純水（ H2O） +海水中的鹽分 S組成的。海洋沉積物的來源主要有來自陸地的物質(zhì)和來自海洋的物質(zhì)。 河口入海的泥沙短時(shí)間內(nèi)并不能形成穩(wěn)定沉積，而是很容易受潮流的影響而發(fā)生移動(dòng)。 ? 近岸海域的潮流呈現(xiàn)往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，懸浮泥沙隨往復(fù)式潮流在沿岸水域運(yùn)動(dòng)，并沿著余流的方向向遠(yuǎn)離河口的方向輸運(yùn)，形成沿岸的渾濁水帶，稱為沖淡水。因此，大洋沉積物里也體現(xiàn)了洋流的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，在古海洋學(xué)中可以通過沉積物的組分分析確認(rèn)其來源和流路。 更為重要的是，海洋浮游植物在繁殖過程中吸收二氧化碳，使海洋成為重要的碳匯，對(duì)減輕大氣中二氧化碳含量發(fā)揮重要作用。 134 中尺度渦輸運(yùn) ? 大洋中存在的各式各樣的中尺度渦，尺度在 10100km。雖然這種比擬在數(shù)學(xué)方法上是可以接受的，但在物理上是有問題的，因?yàn)橹谐叨葴u不是隨處存在的，其運(yùn)移也不是各向同性的。 ? 流動(dòng)對(duì)污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)移能力主要由輸運(yùn)過程來實(shí)現(xiàn)?？墒窃谶@種情況下，物質(zhì)輸運(yùn)仍然是存在的。 131 融解物質(zhì)輸運(yùn) 167。 歐拉輸運(yùn)與拉格朗日輸運(yùn) 當(dāng)我們計(jì)算或觀測(cè)獲得了歐拉流場(chǎng)之后，用來直接計(jì)算的輸運(yùn)都是歐拉輸運(yùn)。同時(shí)，平流項(xiàng)又包含物質(zhì)的梯度，如動(dòng)量分量梯度、溫度梯度、物質(zhì)梯度等。環(huán)境容量愈大，可接納的污染物就愈多。中尺度渦的運(yùn)移規(guī)律還不是非常清楚，各種不同種類的中尺度渦運(yùn)移機(jī)制很不相同。海底沉積物質(zhì)不能融解于水，不能用海洋動(dòng)力學(xué)方程組來描述。因此，海底沉積物記錄著歷史上發(fā)生的重要大氣過程，是我們研究古海洋學(xué)和古氣候的重要數(shù)據(jù)源。陸架上的物質(zhì)有幾種方式進(jìn)入深海。一些密度低的細(xì)小泥沙顆粒可以長(zhǎng)期懸浮在海水中，隨海水的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)。河流在流動(dòng)過程中流速高，具有很強(qiáng)大攜帶泥沙的能力，使大量泥沙隨流而下。需要注意的是， 上式只能表達(dá)海冰密集度 Ci為 1的情況，當(dāng)海冰密集度小于 1的時(shí)候，厚度為 h的海冰的體積通量為 海冰淡水通量 （單位： m3/s） 雖然海冰的厚度遠(yuǎn)小于海洋上層海洋的厚度，但由于海冰的鹽度小，2m厚的海冰輸運(yùn)的淡水相當(dāng)于上層數(shù)十米厚度的海水層輸運(yùn)的淡水量。在兩級(jí)海域，冬季海面結(jié)冰，一部分淡水轉(zhuǎn)化為固體，夏季又有部分海冰融解為淡水。因此，物質(zhì)輸運(yùn)用單位時(shí)間通過的質(zhì)量是很有應(yīng)用價(jià)值的定義。 136 物質(zhì)輸運(yùn)的若干問題 167。這些物質(zhì)與海水運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系，形成了海水的輸運(yùn)能力。 如果不考慮海水密度的差異，對(duì)海水循環(huán)的描述主要用體積通量，因?yàn)閺捏w積通量可以輕易地轉(zhuǎn)換為質(zhì)量通量。上層海洋中的營養(yǎng)物質(zhì)供養(yǎng)著海洋中龐大的生物系統(tǒng)，生物的繁殖導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，因而上層海洋的營養(yǎng)物質(zhì)含量總是很低。鹽度 S部分是由海鹽構(gòu)成的，而 (1S)部分是由淡水組成的。陸源物質(zhì)主要是陸地巖石風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物，如礫石、砂、粉砂和粘土等，還有火山噴發(fā)形成的塵埃和氣溶膠。潮流的流速呈現(xiàn)周期性變化，在淺水水域，潮流強(qiáng)時(shí)攜沙能力增大，可以使不穩(wěn)定沉積的泥沙再懸浮起來，隨潮流輸運(yùn)；當(dāng)潮流減弱時(shí)，海水中的泥沙就會(huì)沉降到海底。沖淡水可以運(yùn)移到遠(yuǎn)離河口的海域。 沉積在陸架上的不穩(wěn)定沉積物在遇到斜度較大的坡面、溝槽或海底峽谷時(shí)會(huì)順坡而下，形成沿海底流動(dòng)的密度流（有時(shí)稱為濁流），直接進(jìn)入深海，形成海底的陸源物質(zhì)沉積區(qū)。浮游植物進(jìn)入海洋生物的食物網(wǎng)，形成的海洋生態(tài)系統(tǒng)具有特定的固碳能力。中尺度渦的形態(tài)和產(chǎn)生機(jī)制在第 7章做了介紹。在有些海域存在中尺度渦輸運(yùn)，有些海域沒有。一個(gè)有較強(qiáng)凈輸出能力的海域?qū)?huì)把污染物質(zhì)很快輸送到海域之外，形成比較大的環(huán)境容量。因此，物質(zhì)輸運(yùn)表達(dá)的是輸運(yùn)量或輸運(yùn)率，是平流的物理基礎(chǔ)，而平流表達(dá)的是輸運(yùn)對(duì)濃度變化的影響。 132 淡水輸運(yùn) 167。為適應(yīng)實(shí)際情況用分散系數(shù)表達(dá)實(shí)際的輸運(yùn)過程與擴(kuò)散過程的聯(lián)合作用。由于平流項(xiàng)首先與流動(dòng)本身有關(guān)，是受流動(dòng)影響的項(xiàng)。環(huán)境容量定義為：在充分利用海洋的自凈能力和不造成污染損害的前提下，某一特定海域所能容納的污染物質(zhì)的最大負(fù)荷量。而發(fā)生在極區(qū)的渦旋由于海水的耗散很弱