Marine Surface Films pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Gade, Martin (EDT)/ Huhnerfuss, Heinrich (EDT)/ Korenowski, Gerald (EDT)

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9783540332701

丛书系列:

图书标签:

• 海洋表面膜
• 海洋学
• 表面化学
• 环境科学
• 海洋污染
• 界面科学
• 胶体化学
• 大气化学
• 生物地球化学
• 海洋生物学

海洋表层薄膜研究：前沿与展望 导言： 海洋表层，这片连接大气、水体与生物圈的动态界面，是地球系统中最活跃、最复杂的生态区域之一。长期以来，科学家们对海洋深处的奥秘孜孜不倦地探索，然而，覆盖在海洋最上层的那一层极薄的“皮肤”——海洋表层薄膜（Marine Surface Films），却因其瞬态性、极薄的厚度和极高的异质性，长期以来被视为研究的难点。然而，正是这层厚度通常仅在微米到亚微米之间的薄膜，对全球物质循环、气候调节、海洋生态系统健康以及生物地球化学过程起着至关重要的调控作用。 本书并非聚焦于“Marine Surface Films”的专门研究，而是旨在为读者提供一个更广阔的海洋学视野，深入探讨与海洋表层物理、化学和生物过程紧密相关的几个核心领域，这些领域虽然与表层薄膜的直接研究有所区别，但其内在的联系与驱动机制，构成了理解整个海洋表层系统复杂性的基础。本书将侧重于宏观的海洋环流动力学、深水生物地球化学循环、极端环境下的海洋生态适应性，以及海洋声学在深海探测中的应用。 第一部分：全球海洋环流与水团动力学 海洋环流是驱动全球气候系统和物质输运的“发动机”。本部分将详细解析驱动全球大洋环流的根本动力——风应力、密度差异和科里奥利力。我们将探讨大尺度环流，如大洋温盐环流（Thermohaline Circulation）及其在全球热量再分配中的关键角色。 中尺度涡旋与水团混合： 重点分析海洋中尺度涡旋（Mesoscale Eddies）的生成、演化及其在垂直和水平方向上的物质与能量输运中的作用。涡旋如何通过非线性动力学过程影响水团的混合效率和营养盐的垂直梯度，是本章的讨论核心。我们将运用卫星高度计数据和浮标观测数据，重建涡旋的生命周期，并探究其在营养盐输运中的“泵”效应，这与表层营养盐的生物利用度密切相关，但分析的尺度和机制不同于表层薄膜的直接化学交换。 边界流与深水形成区： 深入研究如湾流、黑潮等西边界流的动力学特征及其对区域气候和海洋生物地理分布的影响。同时，我们将考察北大西洋和南大洋的深水形成区（Deep Water Formation Regions），分析密度驱动的下沉过程如何影响深海氧气和碳的储存，这是一个完全不同于表层气液交换过程的深度物理过程。 地转平衡与Ekman输运的修正： 重新审视地转平衡在不同深度尺度上的适用性，特别是在中尺度过程主导的区域。Ekman输运是影响表层水体运动的关键，但本书将侧重于分析其对大范围水体抬升和下沉的影响，而非表层薄膜的直接剪切应力响应。 第二部分：深海生物地球化学循环与碳汇机制 海洋是地球上最大的碳库，其对大气二氧化碳的吸收和储存能力直接影响着全球气候的演变。本部分将聚焦于深海的生物地球化学过程，特别是碳的长期储存机制。 颗粒物流（Biological Pump）： 全面阐述颗粒物流的效率与驱动因素。我们将分析浮游生物的生产力、粪便颗粒的沉降速率、以及微生物在“微生物回泵”（Microbial Loop）中对有机质的再矿化作用。重点在于区分不同有机碳形态（如溶解性有机碳DOPC和颗粒有机碳POC）的垂直通量和周转时间。这与表层薄膜的DOM/POM交换不同，我们关注的是跨温跃层的沉降与长期埋存。 无机碳循环与海洋酸化： 探讨深海溶解的无机碳平衡，包括碳酸钙的溶解度和海洋酸化的前沿观测。分析深海沉积物对碳酸盐补偿深度的（CCD）调控作用，以及深层水团携带的巨大碳储量。我们将使用同位素地球化学工具（如 $delta^{13}C$ 和 $ ext{TA}/ ext{TCO}_2$ 比值）来示踪碳的来源和历史，这是一种宏观的、时间尺度更长的分析方法。 营养盐的深水库存与再分配： 研究氮、磷、硅等关键营养盐在深海的浓度梯度和周转速率。重点分析深水氧最低区（Oxygen Minimum Zones, OMZs）的扩展及其对氮循环（如反硝化作用）的影响。深海的营养盐供应是驱动上层生产力的“底线”，但其研究聚焦于水体内部的化学反应和输运，而非表面的物理截留。 第三部分：极端海洋环境中的生命适应性与微生物生态学 生命在海洋中展现出惊人的适应能力，特别是在那些物理和化学条件极端的环境中。本部分将探讨生命如何在高压、高温或极端营养缺乏的环境中维持代谢。 深海热液喷口生态系统： 深入解析深海热液喷口（Hydrothermal Vents）独特的化能合成驱动的食物网。重点研究极端嗜热古菌和细菌如何利用硫化物、甲烷等无机化学物质作为能量来源，并支撑起复杂的生物群落。我们将讨论其宏基因组学特征以及对地球早期生命起源研究的启示，这与表层光合作用驱动的生态学形成鲜明对比。 深海冷泉与甲烷渗漏： 考察冷泉（Cold Seeps）区域中，甲烷氧化菌（Methanotrophs）在沉积物-水界面上的生物地球化学循环。探讨甲烷的逸散如何影响局部水体的化学组成和相关生物群落的结构。 高压生理学： 从分子生物学角度解析深海生物如何应对数千米水深带来的巨大静水压力，包括细胞膜的脂质组成变化、蛋白结构的稳定性以及高压对酶活性的影响。这是一种生命体内部的适应机制研究，与表层生物的快速生长和光照适应性截然不同。 第四部分：海洋声学、遥感与深海探测技术 对海洋的全面理解离不开先进的观测技术。本部分将侧重于物理声学和遥感技术在海洋环境参数获取中的应用。 海洋声速剖面与水下声传播： 详细解析温度、盐度和压力如何共同决定水下声速的分布。分析声波在海洋中传播时的折射、反射和散射现象，以及声通道（Sound Channels）的形成机制。了解这些机制对于潜艇导航、声呐探测和海洋哺乳动物的交流研究至关重要。 合成孔径声呐（Synthetic Aperture Sonar, SAS）与海底地形测绘： 探讨高分辨率声呐技术在海底地貌学研究中的应用。分析如何通过声学后向散射强度来反演海底沉积物的粗糙度、岩性分布和浅层地下结构，这是一种穿透性的、深层探测技术。 雷达遥感在海洋表面波谱分析中的作用： 尽管本书侧重于深层动力学，但我们会简要回顾高频雷达（HF Radar）和卫星合成孔径雷达（SAR）如何用于测量近海的表面流速和波浪谱。重点在于，这些技术提供的是宏观的、大范围的运动学信息，用于校准和验证环流模型，而非对薄膜本身的微观成分分析。 总结与展望： 本书通过对全球环流、深海碳汇、极端生命适应性和先进探测技术的系统梳理，为读者构建了一个多尺度、多学科交叉的海洋学知识体系。这些研究领域共同构成了对地球水圈的整体理解。未来的研究方向将趋向于更精细的模型耦合，将不同尺度的过程（从纳米级的分子相互作用到全球尺度的环流）整合到一个统一的框架内，从而更准确地预测气候变化对海洋系统的长期影响。本书提供的背景知识，是理解任何复杂海洋现象（包括表层薄膜的形成与衰变）所需的基础动力学和化学框架。

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