世界海洋研究史

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更新時間: 2013-09-05

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人類研究海洋的歷史非常悠久,從海洋科學發展的歷程看,可以劃分為三個歷史時期。從史前到18世紀末為海洋學建立以前的時期,是海洋知識逐步獲取和累積的時期;從19世紀到20世紀50年代,是海洋學的建立和發展時期;自20世紀50年代末以來,為海洋科學在全世界範圍內向深度和廣度發展的時期。

世界海洋研究史 -世界海洋研究史

 

世界海洋研究史 -正文
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  引言
  海洋知識累積時期(從史前到18世紀末)
  海洋學建立和發展時期(19~20世紀50年代)
  現代海洋科學時期(20世紀50年代以來)
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引 言


  人類研究海洋的歷史非常悠久,從海洋科學發展的歷程看,可以劃分為 3個歷史時期。從史前到18世紀末,為海洋學建立以前的時期,是海洋知識逐步獲取和累積的時期;從19世紀到20世紀50年代,是海洋學的建立和發展時期;自20世紀50年代末以來,為海洋科學在全世界範圍內向深度和廣度發展的時期。海洋考察是海洋科學的主要組成部分。長期的海洋考察,不斷地揭開海洋的奧秘,極大地豐富了人們的海洋知識。
   

海洋知識累積時期(從史前到18世紀末)


  海洋學知識是在海洋生產實踐和航海探險中開始累積的。這個時期可以分為兩個階段:古代階段和海洋地理考察階段。
  古代階段(從史前到14世紀)  在中國,5000年前出現了獨木舟,3000年前出現了木帆船。公元前200~公元 100年,中國沿海航線已經暢通,並開闢了通過朝鮮半島到達日本諸島,繞過中南半島到達印度和斯里蘭卡等航線。據文獻記載,公元12世紀初中國人已把指南針應用於航海。
  距今4000~5000年前,居住在地中海地區的美索不達米亞、埃及和希臘克里特島的居民,已具有一些海洋知識。公元前2000~前1000年左右,腓尼基人曾利用太陽和行星的位置確定方位,開闢了從直布羅陀海峽遠航大西洋的航線,發現了加那利群島。公元前6世紀,腓尼基人通過紅海,進行了環非洲的航行。公元前5世紀,出現了以地中海為中心的地圖。公元 8世紀到11世紀之間,挪威人曾越過大西洋,發現了格陵蘭和紐芬蘭,並在那裡從事漁業活動。
  由於航線的開闢和航海活動的發展促進了人們對海洋現象的認識。其中突出的是對潮汐現象及其成因的認識。公元前 4世紀,古希臘亞里士多德在《氣象學》中記載了潮汐現象;古希臘皮西亞斯記錄了大潮與小潮,發現了潮汐主要起因於月球。公元前2世紀,巴比倫賽留卡斯在波斯灣對潮汐進行觀察,並與地中海(幾乎無潮汐)進行了比較,還發現波斯灣日潮不相等現象。公元前1世紀,古希臘波西東尼斯在加的斯觀察潮汐,發現潮差受月球相位的影響。公元1世紀,中國王充明確地指出潮汐同月相的相關性。公元8世紀,中國竇叔蒙在《海濤志》中,不僅指出了潮汐和月相的相關性,而且論述了海洋潮汐變化逐日、逐月、逐年的周期性,建立了現知世界上最早根據月球位置推算出每月和每天高、低潮的圖解表。公元11世紀,中國燕肅在《海潮論》中分析了潮汐與太陽和月球的關係,潮汐的月變化以及形成錢塘江涌潮的地理因素等。
  海洋生物知識隨著航海也積累起來,如公元前300多年,亞里士多德在《動物志》中記載了愛琴海 170多種動物;公元前2~前1世紀,中國的《爾雅》除記有海洋動物外,還有海藻的記載。
  古代海洋探險的另一大貢獻是證實地球的形狀。公元前5世紀,巴門尼德宣稱地球是圓的。公元前250年左右,厄拉多塞尼計算出地球的圓周長為 39690公里,與地球的實際周長十分接近,並畫出了地球的經緯線,提出了繞地球航海一周的想法。公元2世紀中葉,托勒密地圖繪有海洋。他指出大西洋和印度洋同地中海一樣,是閉合的大洋,並認為地球東西兩點彼此十分接近,如果向西航行,則可以抵達東端。這一觀念在1300多年後,啟發了哥倫布的向西遠航的設想。

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  海洋地理考察階段(從15世紀到18世紀末)  9~14世紀,歐洲經歷了將近 600年的黑暗時代,航海探險活動處於低潮,對海洋的認識也處於停滯狀態;而阿拉伯國家和中國廣泛地利用季風遠航到東非、東南亞和印度等地,海洋知識得到了進一步的發展。15世紀起,歐洲資本主義的產生和發展,刺激了海洋航海探險活動的開展和高漲,直至17世紀,是人類歷史上的海洋探險時代,史稱「地理大發現」時期。代表人物有哥倫布、伽馬、麥哲倫等。在後期的海洋探險中,科學考察的成分逐漸增多,18世紀J.庫克的海洋探險,已屬於科學考察的範疇。
  地理大發現  15世紀末至16世紀初,葡萄牙和西班牙為打破義大利對東方市場和海上航路的壟斷,竭力開闢新的海上航路。最先探尋通往印度新航路的是葡萄牙人。1416年亨利親王創立的航海學校,推動了航海探險活動。1488年,B.迪亞斯沿非洲西岸航行,最先發現好望角,並繞過非洲南端進入印度洋。1497年V.da伽馬沿迪亞斯航線繼續東進,經非洲東海岸,於1498年到達印度,開闢了連接大西洋和印度洋的航線。
  當葡萄牙人沿非洲海岸向印度探航時,西班牙航海家卻朝另一方向開闢新航路。義大利出生的C.哥倫布受雇於西班牙,從1492年開始至1504年曾 4次西航,到達美洲。哥倫布誤認為所到之處是目的地──印度。哥倫布發現新大陸大大刺激了歐洲人的航海探險的熱情。
  1519年,葡萄牙人F.de麥哲倫在西班牙政府資助下,率領船隊作首次環球航行。他們從西班牙出發,渡過大西洋,於次年10月底經南美洲南端的海峽(後來被稱為麥哲倫海峽),駛入浩瀚無際的太平洋。1521年3月,麥哲倫去世后,其副手繼續航行,於1522年9月回到西班牙。麥哲倫的環球航行,第一次證實了地圓說。

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  16世紀,荷蘭W.巴倫支為探尋一條由北方通向中國和印度的航線,曾在北冰洋地區作了三次航行。17世紀初,英國H.哈得孫曾屢次探索經北冰洋通向中國的航路。W.C.斯霍特於1616年到達美洲南端的合恩角。荷蘭A.J.塔斯曼於1642~1643年環航澳大利亞到達紐西蘭和塔斯馬尼亞。這些航海在擴大、豐富海洋地理知識的同時,也或多或少做了一些有關洋流、風系等的科學考察工作,但直到英國J.庫克的航海探險才真正拉開海洋科學考察的序幕。
  庫克航海探險  庫克從1768年開始到1779年去世,曾4次跨越大洋進行海洋地理考察。在 1772~1775年間,他首先完成了環南極航行,探索了南極冰圈的範圍。庫克是繼哥倫布之後在地理學上發現最多的人,南半球的海陸輪廓很大部分是由他發現的。他在海上精確地測量經緯度,取得了大量表層水溫、海流、大洋測深及珊瑚礁等科學考察資料。

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  海洋學成果  在這個階段,海洋探險取得的成果,極大地豐富了人類的海洋知識,為海洋學的建立準備了條件。
  ① 大洋流系方面。1497年,義大利J.卡博特航行到紐芬蘭,發現了拉布拉多寒流;1513年,西班牙A.de阿拉米諾斯發現了墨西哥灣流;1595年,荷蘭J.H.范·林斯霍特編成了最早的航海志,敘述了大西洋的風和海流;1686年,英國E.哈雷系統地研究了主要風系與主要海流的關係,后又闡述了海洋蒸發現象;1770年,美國B.富蘭克林製作並出版了墨西哥灣流圖(圖4);1799年,德國A.von洪堡發現了秘魯海流等。

  ② 海洋潮汐研究方面。1687年,英國I.牛頓用引力定律對潮汐性質作了精闢解釋,奠定了海洋潮汐研究的基礎;1740年,瑞士D.伯努利提出平衡潮學說;1775年,法國P.-S.拉普拉斯創立潮汐動力學理論等。
  ③ 海洋生物研究方面。1551年,法國P.貝隆等人解剖了海豚並進行了一系列的研究;1596年,中國屠本畯撰寫出海洋水產動物志《閩中海錯疏》;1674年,荷蘭A.van列文虎克最先發現海洋原生動物;1685年,英國M.利斯特出版《貝類學大綱》;1754和1758年,瑞典林奈出版了《植物種志》和《自然系統》(第10版),為動、植物分類學奠定了科學基礎。
  ④ 海圖方面。有中國的《鄭和航海圖》;哥倫布的部下J.de La科薩繪製的美洲海圖;1521年出現了與現代海陸分佈相近的世界海圖;1569年G.墨卡托發明正軸等角圓柱投影製圖法,奠定了航海製圖的基礎;1678年出版了印度洋海洋圖;1737年出現了海底等深線圖;1744年陳倫炯在《海國見聞錄》中附有一張中國沿海全圖。
  ⑤ 海水鹽度和蒸發方面。1670年,英國R.玻意耳在研究海水中鹽度與密度關係基礎上發表《海水鹽度的觀測和實驗》,開創海洋化學的研究。1772年,法國A.L.拉瓦錫首先測定了海水成分,發現水是氫和氧的化合物。
  ⑥ 海洋研究的技術和手段方面。這一時期也先後發明了一些儀器和工具,如自記最低溫度深海水溫計、測深器、采水器和最低最高溫度計等。
  

海洋學建立和發展時期(19~20世紀50年代)


  這個時期,世界性的海洋考察活動日益增多,海洋學領域的研究在深度和廣度上都獲得較大發展,並獨立成為一門學科。這個時期可以分為兩個大的發展階段:「挑戰者」號階段和「流星」號階段。
  「挑戰者」號階段  通常稱為「挑戰者」號時代,包括整個19世紀。此時海洋科學考察從個體單項發展為綜合性的,海洋學開始逐漸形成。這個階段最重要的事件是英國「挑戰者」號考察,此外還有「前進」號北極海探險等。
  「挑戰者」號以前的考察  從19世紀初到1872年。這時的考察已不同於第一個時期的航海探險,明確以海洋科學考察為主,但往往以個體單學科的考察為主。較為重要的考察和成果如下:
  ① 1831~1836年英國「貝格爾」號環球探險。它歷時5年,經歷了大西洋、印度洋和太平洋。英國科學家、生物進化論者C.R.達爾文參加了這次考察。根據這次考察所得的資料,達爾文解釋了珊瑚礁的成因,提出了有關海底運動的論述,並於1859年出版了《物種起源》。這次考察所獲得的資料,由「貝格爾」號船長F.羅伊和達爾文整理編纂成《「貝格爾」號航海報告》(4卷)。
  ② 1839~1843年英國J.C.羅斯的南極海域探險。羅斯在南緯27°16′、西經17°29′海域測得2425英尋(約4438米)的深度,創造了當時深海測深的記錄。同時,羅斯在南極海域的深海生物取樣中,發現了與J.羅斯數年前在北大西洋發現的同樣的海底生物,從而提出了整個大洋的底層水具有相同特性的結論。J.C.羅斯還發現了南磁極。
  ③ 1842~1847年,美國海軍上尉M.F.莫里系統地研究了大洋的風和海流,並根據這些記錄繪製成海圖。於1855年出版了《海洋自然地理學》,為人們提供了第一部海洋學經典著作。於1854年出版了第一幅北大西洋海盆的水深圖,為鋪設大西洋海底電纜提供了科學依據。
  ④ 英國海洋生物學創始人E.福布斯對西歐、南歐、北非等海域的生物進行了多次考察和研究。他按照不同的深度將愛琴海分成8個帶,第一次提出海洋生物分佈的分帶概念;認為深度越大,生物越少,550米以下為無生物帶。1836年,C.G.愛倫貝格發現歐洲大陸的許多岩石中都含有硅藻、海綿和放射蟲等海洋生物殘骸,認為生物大量沉積海底是形成這些沉積岩的原因,指出這樣的沉積物現在還在形成。1860年「鬥犬」號 (Bulldog)在從地中海2200米深處打撈上來的電纜上,發現附有大量珊瑚類生物和軟體動物。這一發現打破了福布斯關於海中550米以下是無生物帶的結論。1868年,英國「閃電」號(Lightening)在設得蘭群島和法羅群島之間海域1100米深處採集了大量的生物。1869~1870年,英國「豪豬」號 (Porcupine)在愛爾蘭西部、比斯開灣和法羅水道一帶1800~4464米深水處取樣16次,每次取樣都獲得相當多的生物,尤其是採到了被認為是白堊紀以後已經絕種的海膽。1872年C.W.湯姆孫根據「閃電」和「豪豬」號的考察結果,撰寫了當時權威的海洋學著作《深海》。
  ⑤ 19世紀50年代以後,鋪設海底電纜的工作促進了海洋測深的調查。1856年,鋪設海底電纜專用調查船「阿爾奇克」號在北美東岸和愛爾蘭西岸之間進行了測深,確認了北大西洋中央海脊的存在,並建議沿這條海脊鋪設海底電纜。1857年「獨眼巨人」號、1858和1860年「戈爾崗」號、「鬥犬」號先後在北大西洋進行了測深調查。
  「挑戰者」號環球考察  在英國皇家學會的支持下,C.W.湯姆孫率領「挑戰者」號於 1872年 12月啟航,至1876年5月返航,三年半的時間,共航行12萬多公里。在太平洋、大西洋、印度洋和南極海數百個站位進行了測深、測溫、采水、取樣、拖網等,採集到大量海洋生物標本、底質標本以及海水樣品。這次航海採集到很多深海珍奇動物標本,包括夏威夷群島北方海域5500米以下的動物,測得太平洋馬里亞納海溝的深度數據(8180米)。

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  「挑戰者」號考察不但開創了海洋綜合調查的時代,而且獲得了十分豐富的海洋資料。幾十位科學家潛心研究了20多年才完成考察報告的編寫,共計50卷、29500多頁,為海洋學的建立奠定了堅實的基礎。在海洋生物方面,發現4400多個新種,提供了從表層到海底的海洋動物學知識。在海洋地質方面,重要成果是發現了深海軟泥和紅粘土,並採集到了錳結核。在海洋物理方面,除了調查海流和氣象外,主要成就有:①根據地磁測定的結果,掌握了航海羅盤儀的偏差;②繪製了等深線圖;③發現180多米以下的水溫受季節影響不大,溫度變化極小;④認為大洋底的水溫在大範圍內基本相同,但在不同的海區也顯示出特定的值;⑤確定了島嶼和險岩準確的位置。在海水化學方面,W.迪特馬爾對海水進行了全面的、完整的分析,從理論上證實了J.G.福希哈默爾於1865年提出的不論海水中含鹽量的絕對值大小如何,其各種主要化學成分之間的相對含量是恆定的原理。在"挑戰者」號進行觀測以前,一般都認為深海海水比重很大,投入海里的重物不會沉入海底。「挑戰者」號考察否定了這一論點。
  「挑戰者」號考察激起了各國海洋考察的熱潮,德國「羚羊」號 (1874~1876)、俄國「勇士」號(1886~1889)進行了環球考察,奧地利「極地」號(1890~1898)在紅海和地中海考察,美國「布萊克」號在加勒比海考察(1877~1886),但其中最為著名的是挪威海洋學家F.南森的北極海探險。
  南森北極海探險  1893~1896年南森率探險船「前進」號進行北極海(即北冰洋)漂流考察,取得了 3項主要成果:①南森和V.W.埃克曼共同研究,闡明了「死水」現象的發生是內波作用所致。②發現在深海海域,風向與表層流的流向不一致時,風海流較風向偏右30°~40°;根據「前進」號測量結果,埃克曼於1905年建立了著名的風海流理論。③發現鹽度較高的大西洋水潛入了北冰洋的中層,而在北冰洋-1.5°C的中冷水下方360~460米深處,潛入了溫度為1°C的大西洋水。根據這次調查,南森發明了顛倒采水器,一直沿用至今。探險結束后,南森及其同事撰寫了《挪威人的北極探險》(6卷)。 闡述了北冰洋的流動狀況,海冰生成、發展、破壞以及溶化的過程。
  「流星」號階段  從20世紀初期到中期。在這個階段,綜合性海洋考察普遍開展,各種電子技術和近代科學方法得以採用,極大地促進了海洋調查的深入和發展,進而推動了海洋學的發展。海洋學形成為一門獨立的科學,其標誌是德國「流星」號考察和H.U.斯韋爾德魯普等的名著《海洋》 (3卷)的問世。這一階段較為重大的事件還有:1902年國際海洋考察理事會(ICES)的成立,瑞典「信天翁」號考察、丹麥「鎧甲蝦」號考察和蘇聯「勇士」號考察等。
  德國「流星」號考察  1925~1927年,德國"流星」號(Meteor)考察船對南大西洋進行了歷時兩年零三個月的調查,這是繼英國「挑戰者」號之後的又一次劃時代的科學考察。這次考察以海洋物理學為主,採用了各種電子技術和近代科學方法,以觀測精確著稱。它首次應用電子回聲測深儀,獲得了 7萬個以上的海洋深度數據;首次清晰地揭示了大洋底部起伏不平的輪廓;揭示了海洋環流和大洋熱量、水量平衡的基本概況。出版了16卷考察報告,包括海底、海洋物理、海洋化學、海洋生物、海洋氣象,以及內波觀測等內容。
  1929~1935年和1937~1938年,「流星」號還分別在冰島海域和東北大西洋進行了調查,弄清了極峰帶的複雜海況。通過幾個國家反覆的同步調查,清楚地繪製出墨西哥灣流的續流。
  瑞典「信天翁」號考察  1947~1948年,瑞典國立海洋研究所所長 H.彼得松率領 12名科學家乘坐「信天翁」號 (Albatross)考察船進行深海調查。這次調查歷時15個月,航程13萬公里,重點進行了大西洋、太平洋、印度洋赤道無風帶的深海觀測,以補充英國「挑戰者」號調查船無法在無風帶區域進行深海觀測的空白。「信天翁」號調查觀測了南北緯度20°以內的赤道海流系,研究了深海的光學性能。同時使用活塞式柱狀採樣器,可取長23米的岩心,發現深海沉積層中有第四紀氣候變動旋迴的記錄;利用地層剖面儀調查了大洋沉積物的厚度;用放射性同位素測出沉積物的生成年代和沉積速率。此外,在濁流、底水化學、海底地殼熱量測定等方面也有所貢獻。「信天翁」號調查,為深海地球物理研究開創了先例。
  丹麥「鎧甲蝦」號深海考察  為了進一步研究深海生物,丹麥「鎧甲蝦」號(Galathea)調查船於1950年10月至 1952年9月,周航世界進行海洋調查。考察隊在海底取樣時,使用了12000米長的鋼絲繩,從大於10000米深的菲律賓海溝的底質中,採集到大量的活體微生物。1951年 7月,在 10190米深的海底石塊上和附近海域採集到白色海葵、美麗的紅蝦、發光魚、水母、沙蠶類動物等,證實在1萬米的深處也棲息著生物;從3400~7200米的深海採集到大量烏黑的魚、青白的海星、海參、蝦、長腿蟹等珍貴生物,還採集到被人們認為早已絕種的"活化石」新蝶貝(Neopilina)。根據採集到的樣品,他們發現生活在大於7000米深的超深海動物,與來自於2000~3000米深的海域和大陸坡的動物種不同,能夠適應巨大的水壓。在這次考察中,還首次採用14C法測定海洋生物初級生產力,並測量了深海地磁。
  蘇聯「勇士」號太平洋考察  1949~1958年,「勇士」號(Витязь)主要在太平洋考察。 「勇士」號在考察中進行了測深,更正了遠東近海和太平洋水深圖,還發現了一些斷裂帶、海底山脈、海山等。在馬里亞納海溝發現了世界最深的查林傑海淵為11034米;在千島-勘察加海溝發現了深海淵(10382米);在考察中取得了40米長的海底柱狀樣品,分析研究了長達1000萬年的地質史;發現了深層水在不斷流動,並在1000~3000米的深度上測量到速度高達 30厘米/秒的強大層流;弄清了深海水強烈的垂直混合和數公里規模的浮游生物的垂直移動。調查結果表明,在1萬米以深的最深海溝處,也有許多種生物存在。1959年以後,「勇士」號還在印度洋從事考察。
  其他考察  在這個階段還有美國"卡內基」號、「鸚鵡螺」號、「貝爾德」號、「地平線」號,挪威「莫德」號,德國「高斯」號,丹麥「丹納-Ⅰ」和「丹納-Ⅱ」號,法國「法蘭西人」號和「帕斯」號,英國「發現-Ⅰ」和「發現-Ⅱ」號、「斯科列斯比」號、 「挑戰者-8」號,蘇聯「西比利亞科夫」號和「謝多夫」號破冰船、「羅蒙諾索夫」號、「鄂畢」號等,從事海洋考察活動。
  主要成果  在海洋考察的基礎上,海洋學研究和理論取得了很多成果。例如,摩納哥阿爾貝大公一世的《大洋水深圖》(1904),V.W.埃克曼的風海流理論(1905),A.L.韋格納的「大陸漂移說 」(1912),A.霍姆斯的「地幔對流說 」(1929) ,W.M.尤因首次進行海洋地震測量(1935),S.埃克曼發表《海洋動物地理學》(1935),J.P.雅科布森和M.H.C.克努曾提出海水氯度新定義(1937),H.H.赫斯發現海底平頂山(1946),C.E.佐貝爾出版《海洋微生物學》(1946),H.U.斯韋爾德魯普的大洋環流理論(1947),H.M.施托梅爾的「西部邊界流理論」(1948),F.P.謝潑德的《海底地質學》(1948),W.H.蒙克的「大洋漂流理論」(1950)等。其中斯韋爾德魯普等人撰寫的巨著《海洋》(1942)對這階段的成果作了較全面、深刻的概括。
  

現代海洋科學時期(20世紀50年代以來)


  50年代後期以來,海洋調查研究工作進入了一個全新的歷史時期。1957年國際科學聯合會理事會下屬的海洋研究科學委員會 (SCOR),和1960年聯合國教科文組織的政府間海洋學委員會 (IOC)建立后,積極組織和協調各國的海洋考察,開展各會員國之間及與其他世界組織的學術交流,制訂各海區中長期海洋研究計劃,有力地促進了世界海洋考察、研究的發展。其中最重要的計劃是海洋勘探與研究長期擴大方案 (LEPOR)。它制訂於1969年,以10年為一個階段,分期執行,其第一期計劃即國際海洋考察十年,已取得重大成果。另一個突出的考察活動是深海鑽探計劃。這個時期的海洋考察有兩個顯著的特點:①國際合作進行大規模的海洋考察;②現代化立體觀測技術系統在海洋考察中得到廣泛的應用。
  海洋調查國際合作  大規模的國際聯合海洋考察活動,主要有以下幾項:
  國際地球物理年(IGY)  1957年7月至1958年12月,以國際大地測量學和地球物理學聯合會(IUGG)為中心,數十個國家在南北極和赤道地區聯合進行了一項旨在深入認識地球的第一次國際合作調查計劃。觀測項目涉及到地球科學的各個領域。對海洋也進行了綜合調查,內容包括地球物理學、潮汐、深海環流、全球氣候等。
  國際印度洋考察(IIOE)  1959~1965年,23個國家在政府間海洋學委員會的協調下,先後派出40多艘海洋調查船,在整個印度洋海域進行了一次大規模的聯合調查。這個調查不僅獲得了印度洋海底地形圖和生物生產力分布圖,而且在許多方面有重要的發現。如發現世界夏季最強的索馬利亞海流(7節),紅海底的高溫(52°C)高鹽(25%)的熱點,季風末期出現的赤道潛流等。
  熱帶大西洋國際合作調查(ICITA)  1963~1965年,由多國參加,採用多船同步調查,第一次使用浮標陣觀測,其結果驗證了大洋環流模式和理論。
  黑潮及鄰近水域合作研究(CSK)  1965~1977年,十多個國家或地區參加的聯合調查。目的在於了解和研究黑潮及其時空變化,成果以3卷本的黑潮學術討論會論文集《黑潮》為代表。
  深海鑽探計劃(DSDP)  從1968年 8月開始實施至1983年結束。15年中直接鑽取了大量洋底沉積層和玄武岩樣品,提供了各主要大洋盆地的年代、洋底結構、礦產資源和大洋沉積等方面的豐富資料,對洋盆的形成和演化史作了總結性概述,成為現代海洋地質科學發展的一項壯舉。
  國際海洋考察十年(IDOE)  從1971年開始執行,1980年結束。該項計劃有力地推動了海洋科學從描述性的工作向實驗性和理論研究的轉變。在這10年期間,物理海洋學的研究集中於世界大洋內流體的運動、結構與成分,以及它與大氣及其邊界的作用。如中大洋動力學實驗(MODE)和多邊形中大洋動力學實驗(POLYMODE)以及北太平洋實驗(NORPAX)等;地球化學海洋斷面研究(GEOSES)等化學海洋學的研究結果,弄清了大洋化學物質的時空變化,進行了大洋中化學物質的全球性觀測,研究了化學物質與海洋生物圈的相互作用;生物海洋學主要進行了沿岸區上升流生態系分析(CUEA)和海草生態系研究(SES),同時控制生態系污染實驗(CEPEX)研究了海洋生態系統受到添加污染物的影響;地質工作者致力於認識地球岩石圈板塊擴張中心,大陸邊緣和深洋盆的地質過程,特別注意研究礦藏的發育形成過程。通過「東亞構造和資源計劃」(SEATAR)研究了板塊活動邊緣,通過「錳結核計劃」對赤道北太平洋錳結核作了研究,通過「遠期氣候調查、測繪和預報」(CLIMAP),對深海沉積物的研究分析,研究了造成大氣與海洋中氣候變化的物理機制,著重研究18000年前地球最近一次冰期時的大洋環流及其與大氣的對應現象。研究表明,地球最近一次冰期大洋表面的平均水溫比現在低 2.3°C,在一些赤道海域平均低 6°C。這些資料為評價未來氣候各種變化效應提供了基礎。
  法摩斯計劃(FAMOUS)  「法美聯合大洋中部海下考察計劃」的簡稱。在這項計劃中,科學家乘坐「阿爾文」號等潛水器多次深入洋底裂谷考察,使人類首次直接觀測到新形成的海底斷裂和熔岩流,準確地繪製出大尺度和小尺度的海底地形地質圖。這項計劃的一項最大成果是證實了火山活動使地球深處的新物質沿著海底大裂谷的中線噴發出來,從而不斷地更新地殼,為海底擴張說,新地殼的形成過程以及礦物同海底熱液的關係提供了新的資料。
  海洋立體調查系統的建立  直到20世紀60年代初,傳統的海洋調查船基本是由舊軍艦、商船或貨船改裝成的。但到了60年代中期以後,各國開始設計建造了專以海洋研究為目的的調查船,為海洋科學研究提供理想的平台。為開展對深海的研究,海洋學家們設計出各種海洋調查潛水器、水下實驗室,使人們有可能下潛到深海親自觀測和取樣。最有代表性的潛水器是美國「阿爾文」號,它曾多次下潛到幾千米深的海底熱泉口進行觀測。為研究海洋歷史需鑽取海底岩心,在20世紀20年代只能鑽取1米,30年代為5.6米,70年代就可獲得 200~300米未擾動的連續沉積岩心,從而使海洋調查研究的能力由海面深入到海底和海底以下。同時,研究海洋的手段擴大到太空。在60年代初,利用氣象衛星開始從太空監測海洋。1978年美國發射專用海洋衛星(Seasat),所收集到的大量海洋資料,至今仍有價值。這樣在70年代,海洋調查已由過去的單一調查船,擴大到空中飛機、衛星、海面研究船、浮標、水下潛水器、海底實驗室、海底深鑽和取樣的立體觀測系統(圖6)。

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  另外,許多新技術,如電子計算機技術、紅外技術、微波技術、聲學技術、激光技術、遙感遙測技術和深潛技術等,在海洋調查研究中的直接應用,和一大批先進的海洋觀測儀器,如鹽溫深測量儀 (STD)、拋棄式溫深計 (XBT)、電磁海流計、聲學海流計、精密回聲測深儀、側掃聲吶、水下攝影機和地球物理調查儀器等,使海洋調查研究的能力取得了長足的進步,從而促進了海洋科學的迅速發展。
  成果和展望  這一時期的成果主要表現在以下幾個方面:①發現了大洋中尺度渦,向漂流理論提出了挑戰,使海洋環流研究從氣候學尺度(平均狀況)進入了天氣學尺度;②確認了海洋在全球氣候變化中的重要作用,開始了以了解大尺度海-氣相互作用為中心的全球性研究;③大量的海洋地球物理測量,獲得了豐富的海底構造資料,尤其是對大洋中脊又有了新的發現,為大陸漂移說的復甦和板塊構造說的建立提供了依據;④深海鑽探計劃驗證了海底擴張學說,揭示了板塊構造運動的歷史,開創了「古海洋學」這門新學科,使海洋地質學研究進入了一個新的時期;⑤地球化學海洋斷面的研究,為地球化學研究開創了新的局面;⑥海洋環境保護問題被人們充分認識,制定了海洋污染監測計劃(MARP OLMON),海洋環境保護成為海洋考察的重要內容;⑦海底熱泉口周圍發現的大批海底生物,為海洋生物生產力的研究開闢了新領域。
  1980年以後,有關機構提出了幾項為期10年的海洋考察計劃。①世界大洋環流試驗(WOCE),計劃採用多種手段研究全球尺度的大洋環流及其所輸送的熱量對氣候的影響,以獲得建立海洋-大氣系統總環流模式所需的資料。②熱帶大洋及其與全球大氣的相互作用(TOGA),計劃研究世界範圍內的氣候異常過程和原因,大尺度海-氣相互作用,以求改進氣候預報。③"大洋鑽探計劃」(ODP),在深海鑽探計劃的基礎上,將鑽進洋底更大的深度,為大洋岩石圈和古海洋學研究提供更多資料。
  參考書目
 S.Schlee,A History of Oceanography,E.P.Dutton & Co.,New York,1973.
 宇田道隆:《海洋研究僀逹史》,東海大學出版會,東京,1978。

 

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