物理海洋學需要學習什麼專業知識?

我想對海洋物理專業有一個大致的了解,想知道海洋物理是做什麼以及他需要學習什麼專業知識


1. 物理海洋學與海洋物理學的區別

嚴格來說,物理海洋學(Physical Oceanography)和海洋物理學(Marine/Oceanic/Ocean Physics)並不是一個學科。

簡單地講,物理海洋學是用物理學的觀點和方法來研究海洋,海洋物理學是研究海洋中的物理現象和過程。

具體說明如下(呂華慶,2012):

物理海洋學主要研究發生在海洋中的流體動力學和熱力學過程,其中包括海洋中的熱量平衡和水量平衡,海水的溫度、鹽度和密度等海洋水文狀態參數的分布和變化,海洋中各種類型和各種時空尺度的海水與運動及其相互作用的規律。

海洋物理學主要研究(1)海水各類運動和海洋與大氣及岩石圈的相互作用的規律,(2)海洋中的聲、光、電、磁等現象和過程,(3)海洋探測的各種物理學方法


2. 物理海洋學重點研究內容

主要是溫鹽密浪潮流,即溫度、鹽度、密度,波浪、潮汐、海流。

不過物理海洋學發展至今,僅用這六點概括是不夠全面的。呂華慶老師認為可以概括為海洋熱鹽結構、海水宏觀運動、海-氣相互作用、海洋湍流四個方面(呂華慶,2012)。

根據呂華慶主編《物理海洋學基礎》緒論整理

3. 主要研究方法

(Stewart,2008)

3.1. 數據分析

包括常規數據,比如乘船出海直接觀測的數據,或者驗潮站等單位採集的數據,以及非常規數據,比如衛星採集的遙感數據。通過分析數據進行研究,是一種非常基礎的研究方法,早期的海洋科學研究也是由此起步的。

優點是入門簡單,本科生也容易上手,了解一些基礎理論之後就可開展。

缺點是數據獲取難,出海需要大量經費和人力資源支持,優質且獨家的一手數據很少。

3.2. 數值模型

運行模型,將輸出結果與觀測數據和其他模型進行比對和分析,可藉此了解參數變化對模型結果的影響,並可藉助模型彌補觀測數據的缺失。比較知名的模型有ROMS,FVCOM,HYCOM,POM等。

優點是發文章容易,而且有一定代碼基礎的話上手也不太困難。

缺點是對現有知識和理論難有較大突破,建立一個優質的模型非個人之力能夠完成,大部分人都是用已有的模型做些簡單的工作。

3.3.理論推導

進行公式推導,建立自己的理論,解釋和預測海洋現象。比較知名的例子有,Ekman的風生流理論,Stommel的西向強化理論等。

優點是一旦出優質成果,很容易青史留名。

缺點是對數理基礎和專業知識要求極高,很難出優質成果。


4. 專業知識

我國著名海洋科學家高抒老師曾說,對於有志於做海洋科學研究的本科生來說,打好數學、英語、計算機的基礎非常重要。

數學為什麼重要?因為要了解理論,推導公式。

英語為什麼重要?因為要閱讀文獻,發表論文,參與國際上的學術交流。

計算機為什麼重要?因為要處理數據,運行模型。

此外,由本文上述列舉的研究內容可以看出,相關學科(尤其是物理)的知識也十分重要。接下來是我結合個人經驗列出的清單:

數學:微積分(特別是微分方程部分),線性代數

英語:六級480以上(保研和讀博有用),托福、GRE(本專業推薦出國讀博)

計算機:fortran(很多海洋模型使用fortran寫的),matlab(數據處理)

物理:大學物理學(熱力學部分),流體力學(運動方程部分),計算流體力學

此外,再推薦幾本專業相關書籍,可在http://gen.lib.rus.ec/下載。

1. Oceanography: An Invitation to Marine Science

2. Introduction to Physical Oceanography

3. Descriptive Physical Oceanography: An Introduction

4. Physical Oceanography Developments Since 1950

5. Introduction to Geophysical Fluid Dynamics

6. Numerical Methods Used in Atmospheric Models

7. Ocean Modelling for Beginners

8.《物理海洋學基礎》

9.《我所理解的流體力學》


數學:高等數學分析,概率統計,線性代數,數學物理方法,計算方法,海洋要素計算

物理:力學,聲學,光學,電磁學,理論力學,流體力學,物理海洋學,動力氣象學

計算機:fortran,matlab必會,其他如python等建議自學一些

英語:六級是最低要求,最好達到gre的閱讀水平

海洋科學專業本科期間的理論知識大概就是這樣,但是因校而異。海大的海洋科學著重培養物理海洋方向的學生,而廈大似乎是偏向海洋物理方面(物理學和計算機學的少,生物化學稍多,故專業也稍顯輕鬆,如有不對還請知友指正)


我是海洋物理的呀。。
物理海洋在我們學校還是很好的。。
雖然我們跟物理海洋名字差不多。。
其實他們學海洋我們學物理。。
簡直物理大坑。。


推薦閱讀:

海洋能源如潮汐,波浪,洋流的前景如何?有哪些進展?
這些都是什麼魚?
遇到海難求生時,淡水裡摻入一定比例的海水還可以喝嗎?
為什麼有些海洋生物(比如海帶)長得十分像植物?這有什麼優勢呢?
人在水中會被魚撞死嗎?

TAG:物理學 | 廈門大學 | 中國海洋大學 | 海洋 | 物理海洋學 |