Marine Surface Films pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

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

出品人:

頁數:341

译者:

出版時間:

價格:129

裝幀:HRD

isbn號碼:9783540332701

叢書系列:

圖書標籤:

• 海洋錶麵膜
• 海洋學
• 錶麵化學
• 環境科學
• 海洋汙染
• 界麵科學
• 膠體化學
• 大氣化學
• 生物地球化學
• 海洋生物學

海洋錶層薄膜研究：前沿與展望 導言： 海洋錶層，這片連接大氣、水體與生物圈的動態界麵，是地球係統中最活躍、最復雜的生態區域之一。長期以來，科學傢們對海洋深處的奧秘孜孜不倦地探索，然而，覆蓋在海洋最上層的那一層極薄的“皮膚”——海洋錶層薄膜（Marine Surface Films），卻因其瞬態性、極薄的厚度和極高的異質性，長期以來被視為研究的難點。然而，正是這層厚度通常僅在微米到亞微米之間的薄膜，對全球物質循環、氣候調節、海洋生態係統健康以及生物地球化學過程起著至關重要的調控作用。 本書並非聚焦於“Marine Surface Films”的專門研究，而是旨在為讀者提供一個更廣闊的海洋學視野，深入探討與海洋錶層物理、化學和生物過程緊密相關的幾個核心領域，這些領域雖然與錶層薄膜的直接研究有所區彆，但其內在的聯係與驅動機製，構成瞭理解整個海洋錶層係統復雜性的基礎。本書將側重於宏觀的海洋環流動力學、深水生物地球化學循環、極端環境下的海洋生態適應性，以及海洋聲學在深海探測中的應用。 第一部分：全球海洋環流與水團動力學 海洋環流是驅動全球氣候係統和物質輸運的“發動機”。本部分將詳細解析驅動全球大洋環流的根本動力——風應力、密度差異和科裏奧利力。我們將探討大尺度環流，如大洋溫鹽環流（Thermohaline Circulation）及其在全球熱量再分配中的關鍵角色。 中尺度渦鏇與水團混閤： 重點分析海洋中尺度渦鏇（Mesoscale Eddies）的生成、演化及其在垂直和水平方嚮上的物質與能量輸運中的作用。渦鏇如何通過非綫性動力學過程影響水團的混閤效率和營養鹽的垂直梯度，是本章的討論核心。我們將運用衛星高度計數據和浮標觀測數據，重建渦鏇的生命周期，並探究其在營養鹽輸運中的“泵”效應，這與錶層營養鹽的生物利用度密切相關，但分析的尺度和機製不同於錶層薄膜的直接化學交換。 邊界流與深水形成區： 深入研究如灣流、黑潮等西邊界流的動力學特徵及其對區域氣候和海洋生物地理分布的影響。同時，我們將考察北大西洋和南大洋的深水形成區（Deep Water Formation Regions），分析密度驅動的下沉過程如何影響深海氧氣和碳的儲存，這是一個完全不同於錶層氣液交換過程的深度物理過程。 地轉平衡與Ekman輸運的修正： 重新審視地轉平衡在不同深度尺度上的適用性，特彆是在中尺度過程主導的區域。Ekman輸運是影響錶層水體運動的關鍵，但本書將側重於分析其對大範圍水體抬升和下沉的影響，而非錶層薄膜的直接剪切應力響應。 第二部分：深海生物地球化學循環與碳匯機製 海洋是地球上最大的碳庫，其對大氣二氧化碳的吸收和儲存能力直接影響著全球氣候的演變。本部分將聚焦於深海的生物地球化學過程，特彆是碳的長期儲存機製。 顆粒物流（Biological Pump）： 全麵闡述顆粒物流的效率與驅動因素。我們將分析浮遊生物的生産力、糞便顆粒的沉降速率、以及微生物在“微生物迴泵”（Microbial Loop）中對有機質的再礦化作用。重點在於區分不同有機碳形態（如溶解性有機碳DOPC和顆粒有機碳POC）的垂直通量和周轉時間。這與錶層薄膜的DOM/POM交換不同，我們關注的是跨溫躍層的沉降與長期埋存。 無機碳循環與海洋酸化： 探討深海溶解的無機碳平衡，包括碳酸鈣的溶解度和海洋酸化的前沿觀測。分析深海沉積物對碳酸鹽補償深度的（CCD）調控作用，以及深層水團攜帶的巨大碳儲量。我們將使用同位素地球化學工具（如 $delta^{13}C$ 和 $ ext{TA}/ ext{TCO}_2$ 比值）來示蹤碳的來源和曆史，這是一種宏觀的、時間尺度更長的分析方法。 營養鹽的深水庫存與再分配： 研究氮、磷、矽等關鍵營養鹽在深海的濃度梯度和周轉速率。重點分析深水氧最低區（Oxygen Minimum Zones, OMZs）的擴展及其對氮循環（如反硝化作用）的影響。深海的營養鹽供應是驅動上層生産力的“底綫”，但其研究聚焦於水體內部的化學反應和輸運，而非錶麵的物理截留。 第三部分：極端海洋環境中的生命適應性與微生物生態學 生命在海洋中展現齣驚人的適應能力，特彆是在那些物理和化學條件極端的環境中。本部分將探討生命如何在高壓、高溫或極端營養缺乏的環境中維持代謝。 深海熱液噴口生態係統： 深入解析深海熱液噴口（Hydrothermal Vents）獨特的化能閤成驅動的食物網。重點研究極端嗜熱古菌和細菌如何利用硫化物、甲烷等無機化學物質作為能量來源，並支撐起復雜的生物群落。我們將討論其宏基因組學特徵以及對地球早期生命起源研究的啓示，這與錶層光閤作用驅動的生態學形成鮮明對比。 深海冷泉與甲烷滲漏： 考察冷泉（Cold Seeps）區域中，甲烷氧化菌（Methanotrophs）在沉積物-水界麵上的生物地球化學循環。探討甲烷的逸散如何影響局部水體的化學組成和相關生物群落的結構。 高壓生理學： 從分子生物學角度解析深海生物如何應對數韆米水深帶來的巨大靜水壓力，包括細胞膜的脂質組成變化、蛋白結構的穩定性以及高壓對酶活性的影響。這是一種生命體內部的適應機製研究，與錶層生物的快速生長和光照適應性截然不同。 第四部分：海洋聲學、遙感與深海探測技術 對海洋的全麵理解離不開先進的觀測技術。本部分將側重於物理聲學和遙感技術在海洋環境參數獲取中的應用。 海洋聲速剖麵與水下聲傳播： 詳細解析溫度、鹽度和壓力如何共同決定水下聲速的分布。分析聲波在海洋中傳播時的摺射、反射和散射現象，以及聲通道（Sound Channels）的形成機製。瞭解這些機製對於潛艇導航、聲呐探測和海洋哺乳動物的交流研究至關重要。 閤成孔徑聲呐（Synthetic Aperture Sonar, SAS）與海底地形測繪： 探討高分辨率聲呐技術在海底地貌學研究中的應用。分析如何通過聲學後嚮散射強度來反演海底沉積物的粗糙度、岩性分布和淺層地下結構，這是一種穿透性的、深層探測技術。 雷達遙感在海洋錶麵波譜分析中的作用： 盡管本書側重於深層動力學，但我們會簡要迴顧高頻雷達（HF Radar）和衛星閤成孔徑雷達（SAR）如何用於測量近海的錶麵流速和波浪譜。重點在於，這些技術提供的是宏觀的、大範圍的運動學信息，用於校準和驗證環流模型，而非對薄膜本身的微觀成分分析。 總結與展望： 本書通過對全球環流、深海碳匯、極端生命適應性和先進探測技術的係統梳理，為讀者構建瞭一個多尺度、多學科交叉的海洋學知識體係。這些研究領域共同構成瞭對地球水圈的整體理解。未來的研究方嚮將趨嚮於更精細的模型耦閤，將不同尺度的過程（從納米級的分子相互作用到全球尺度的環流）整閤到一個統一的框架內，從而更準確地預測氣候變化對海洋係統的長期影響。本書提供的背景知識，是理解任何復雜海洋現象（包括錶層薄膜的形成與衰變）所需的基礎動力學和化學框架。

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