湖南2025自考[海洋科學(xué)與技術(shù)]物理海洋學(xué)案例題專練一、案例分析題（每題20分，共2題）案例一（20分）題目：湖南近海某區(qū)域近年來受到陸源污染物排放和氣候變化的雙重影響，導(dǎo)致局部海域出現(xiàn)顯著的鹽度異常和上升流變化。2024年夏季，該區(qū)域表層水溫較常年偏高2℃，同時(shí)鹽度梯度增大，上升流強(qiáng)度減弱。海洋管理部門計(jì)劃通過物理海洋學(xué)方法評估污染物遷移擴(kuò)散規(guī)律，并預(yù)測未來氣候變化對該海域水文結(jié)構(gòu)的影響。請結(jié)合物理海洋學(xué)原理，分析以下問題：1.簡述影響該海域鹽度異常和上升流變化的主要海洋環(huán)流機(jī)制。2.闡述溫鹽平流和海流擴(kuò)散對污染物遷移擴(kuò)散的影響，并提出相應(yīng)的監(jiān)測方法。3.若未來氣候變暖導(dǎo)致該海域水溫持續(xù)升高，分析其對上升流系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響，并提出應(yīng)對建議。答案與解析：1.影響機(jī)制分析：-該海域鹽度異常和上升流變化主要由陸源徑流、海流系統(tǒng)變化和氣候變化共同作用。夏季陸源徑流（如湘江、資江等）注入增加，導(dǎo)致近岸低鹽水團(tuán)擴(kuò)散，加劇鹽度分層；同時(shí)，西太平洋副熱帶高壓增強(qiáng)，抑制了黑潮分支流對該區(qū)域的補(bǔ)充，導(dǎo)致上升流減弱。此外，全球變暖背景下，表層水溫升高加劇了溫躍層發(fā)展，進(jìn)一步抑制了垂直混合，導(dǎo)致上升流動力減弱。-解析：物理海洋學(xué)中，鹽度異常通常與徑流、鹽度鋒和海流結(jié)構(gòu)相關(guān)；上升流的變化則受Ekman輸送、黑潮分支流和風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動的影響。氣候變化通過改變大氣環(huán)流（如副高位置）間接影響海洋動力。2.污染物遷移擴(kuò)散與監(jiān)測方法：-溫鹽平流影響：污染物隨水體運(yùn)動，水溫升高會加速對流混合，但鹽度分層會抑制垂直擴(kuò)散，導(dǎo)致污染物主要在近底層積累。海流擴(kuò)散中，上升流減弱會使污染物滯留時(shí)間延長，而徑流則可能將其輸向開闊海域。-監(jiān)測方法：-溫鹽深測（CTD）結(jié)合ADCP：實(shí)時(shí)獲取溫鹽剖面和垂向流速，分析污染物擴(kuò)散路徑。-衛(wèi)星遙感：利用海表溫度（SST）、葉綠素a等參數(shù)監(jiān)測污染物聚集區(qū)域。-漂流示蹤粒子：通過模型模擬或?qū)嶋H投放示蹤劑，追蹤污染物遷移軌跡。-解析：污染物擴(kuò)散受溫鹽平流（水平混合）和湍流擴(kuò)散（垂向混合）共同控制。監(jiān)測需結(jié)合動力場和遙感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空動態(tài)評估。3.氣候變化影響與應(yīng)對建議：-水溫升高影響：-上升流減弱：水溫升高導(dǎo)致密度差減小，Ekman泵力減弱，上升流強(qiáng)度進(jìn)一步降低，底層營養(yǎng)鹽補(bǔ)給減少。-生物鏈?zhǔn)Ш猓籂I養(yǎng)鹽不足可能影響浮游植物生長，進(jìn)而影響漁業(yè)資源。-鹽度分層加劇：表層升溫與底層低溫差異增大，加劇水團(tuán)穩(wěn)定性和污染物滯留。-應(yīng)對建議：-建立動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)：實(shí)時(shí)監(jiān)測水文結(jié)構(gòu)變化，優(yōu)化污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。-生態(tài)補(bǔ)償措施：通過人工增氧、生態(tài)修復(fù)技術(shù)緩解底層缺氧問題。-政策協(xié)同：加強(qiáng)湘江流域污染治理，減少陸源輸入。-解析：氣候變化通過改變海洋熱力結(jié)構(gòu)影響環(huán)流，需綜合生態(tài)、工程和政策手段應(yīng)對。案例二（20分）題目：2024年冬季，南海北部某油氣勘探區(qū)發(fā)生一次突發(fā)性低溫鹽水入侵事件。事件期間，該區(qū)域表層水溫驟降5℃，鹽度升高0.8PSU，同時(shí)伴生天然氣水合物（甲烷）異常釋放。結(jié)合物理海洋學(xué)知識，分析以下問題：1.闡述低溫鹽水入侵的成因及對海底沉積物的影響。2.分析甲烷異常釋放與低溫鹽水入侵的關(guān)聯(lián)機(jī)制，并說明其對海洋環(huán)境的潛在危害。3.若類似事件再次發(fā)生，提出監(jiān)測預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)防控措施。答案與解析：1.低溫鹽水入侵成因與沉積物影響：-成因：冬季南海北部受強(qiáng)冷空氣影響，表層水溫快速下降，海水密度增加形成密度躍層。同時(shí)，南海北部存在海底鹽沼和天然氣水合物富集區(qū)，低溫鹽水入侵可能觸發(fā)甲烷水合物分解，釋放出高鹽度的底層水。這種高鹽低溫水與表層冷水混合后，進(jìn)一步加劇入侵。-沉積物影響：-甲烷氧化：低溫鹽水入侵伴隨甲烷釋放，表層氧氣消耗加劇，可能導(dǎo)致沉積物厭氧環(huán)境惡化。-底泥液化：水合物分解產(chǎn)生高壓氣體，可能引發(fā)沉積物失穩(wěn)，增加海底滑坡風(fēng)險(xiǎn)。-解析：低溫鹽水入侵是密度驅(qū)動過程，與季節(jié)性氣象變化和海底地質(zhì)活動密切相關(guān)。沉積物響應(yīng)包括化學(xué)（甲烷氧化）和物理（液化）雙重機(jī)制。2.甲烷釋放與入侵關(guān)聯(lián)及危害：-關(guān)聯(lián)機(jī)制：-水合物分解：低溫鹽水入侵導(dǎo)致局部壓力和溫度變化，觸發(fā)天然氣水合物分解，釋放甲烷和鹽分。甲烷進(jìn)一步溶解于海水，形成高鹽低溫水團(tuán)。-密度疊加：高鹽低溫水團(tuán)下沉，加劇入侵深度和范圍。-潛在危害：-海洋酸化：甲烷氧化生成碳酸，導(dǎo)致局部pH下降。-生物毒性：高濃度甲烷或硫化氫可能危害海洋生物。-工程風(fēng)險(xiǎn)：沉積物液化威脅油氣平臺和管道安全。-解析：甲烷釋放是低溫鹽水入侵的次生效應(yīng)，通過改變水團(tuán)密度和化學(xué)成分放大入侵影響。3.監(jiān)測預(yù)警與防控措施：-監(jiān)測技術(shù)：-海底觀測網(wǎng)：布設(shè)溫鹽深儀（TSD）、甲烷傳感器和ADCP，實(shí)時(shí)監(jiān)測底層動力變化。-聲學(xué)探測：利用多波束和側(cè)掃聲吶識別沉積物擾動區(qū)域。-預(yù)警體系：-氣象-海洋耦合模型：結(jié)合大氣預(yù)測數(shù)據(jù)，提前預(yù)警低溫鹽水入侵風(fēng)險(xiǎn)。-應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制：設(shè)立油氣平臺避讓區(qū)，限制冬季作業(yè)。-防控措施：-水合物封存技術(shù)：對高風(fēng)