108 高普考高考三級 海洋資源 海洋學 考古題詳解

核心觀念

本題考查海水流動中的四種動力作用及其彼此關係：科氏力與壓力梯度力是描述海水運動的重要力；地轉流是兩者平衡時形成的流動；厄克曼螺旋則描述風應力作用下，海洋上層流速與流向隨深度改變的結構。

解題方法

依序說明各作用的成因、方向與控制關係，並指出它們如何共同影響海水流動。方向判斷以北半球為例；南半球的科氏偏向方向相反。

一、科氏力（Coriolis force）

科氏力是地球自轉座標系中的視慣性力。海水相對於地球運動時，科氏力使流動方向偏轉；其加速度可表示為

在水平流動問題中，常以科氏參數 $f=2\Omega\sin\phi$ 表示其大小，單位質量所受的科氏力大小為 $|f|U$，其中 $\Omega$ 為地球自轉角速度、$\phi$ 為緯度、$U$ 為流速。

北半球的流動偏向運動方向右側，南半球偏向左側；赤道上 $f=0$，科氏效應趨近於零。科氏力只改變運動方向，本身不對海水做功，不能單獨使海水由靜止開始流動。

二、壓力梯度力（Pressure-gradient force）

海水壓力在空間上不均勻時，會產生由高壓指向低壓的作用。單位質量所受壓力梯度力為

其中 $\rho$ 為海水密度、$p$ 為壓力。壓力梯度力會驅動海水由高壓區流向低壓區，是海流加速的重要來源。

海洋中的壓力差可由海面高度差、密度分布差異等造成。例如海面較高處的水體具有水平壓力梯度，會推動海水流動；水體內部密度不均，也會形成水平壓力梯度。

三、地轉流（Geostrophic current）

當水平壓力梯度力與科氏力大小相等、方向相反時，兩者達成地轉平衡，海水形成地轉流：

核心觀念

海洋沉積物是海底累積的固體物質，來源可依物質進入海洋的途徑及生成方式，分為陸源、生物源、氫成（自生）、宇宙源與火山源。沉積物實際成分常是多種來源混合的結果；分類時以主要來源為準。

解題方法

作答時先列出主要來源，再說明各來源的形成方式與代表成分。可用「由陸地搬來、由生物形成、在海中沉澱、由太空落入、由火山噴出」五類整理，並補充各類沉積物在海洋中的常見物質。

主要來源及其成分

1. 陸源沉積物（terrigenous sediments） 岩石經風化、侵蝕後，由河流、風、冰河及海岸侵蝕帶入海洋，是大陸棚及大陸坡的重要沉積來源。成分以陸源碎屑為主，包括石英、長石、黏土礦物及岩屑，也含少量陸生有機物。依粒徑可分為礫、砂、粉砂與黏土。

2. 生物源沉積物（biogenous sediments） 由海洋生物的殼、骨骼或其他硬質部分死亡後沉降形成。主要成分為碳酸鈣（$CaCO_3$）與二氧化矽（$SiO_2$）：有孔蟲、翼足類及珊瑚等提供鈣質物質；矽藻與放射蟲等提供矽質物質。生物軟組織分解後，部分有機質也可在海底保存並形成富有機沉積物。

核心觀念

本題考查海洋中的有機物分解與營養鹽循環，以及如何用溶氧資料間接判斷有機物分解程度。

營養鹽再生（nutrient regeneration），又稱再礦化，是指浮游生物死亡後，其屍體、排遺及其他有機碎屑在水柱或海底遭微生物分解，有機態的氮、磷等元素轉回無機營養鹽的過程。例如有機氮經分解、氧化後可形成硝酸鹽，有機磷可形成磷酸鹽。再生出的營養鹽可再被浮游植物吸收，參與新一輪生產。

明顯耗氧量（apparent oxygen utilization, AOU）是水體在與大氣達到氧氣飽和時應有的溶氧濃度，減去實際測得的溶氧濃度：

氧氣飽和濃度依水溫、鹽度等條件決定。AOU 通常以 $\mu\mathrm{mol\,kg^{-1}}$ 或 $\mathrm{mL\,L^{-1}}$ 表示。它是「表觀」耗氧量，反映水團離開表層並與大氣隔絕後，溶氧因生物呼吸與有機物氧化而減少的累積量。

解題方法

掌握有機物下沉分解時兩項變化的方向，即可說明兩者關係：

1. 微生物分解有機物，將有機氮、磷等再生為無機營養鹽，因此水中營養鹽濃度增加。
2. 若分解在有氧環境中進行，微生物呼吸會消耗溶氧，因此實測溶氧降低，AOU 增加。
3. 因此，在水團混合及其他生物地球化學過程影響較小時，營養鹽再生量通常與 AOU 呈正相關：AOU 越高，往往代表有機物分解越多、再生出的營養鹽也越多。

核心觀念

本題考查河口（estuary）中淡水與海水因密度差所形成的鹽度分層與混合環流。淡水密度較小，通常沿表層向海流出；海水密度較大，沿底層向陸流入。依河口水體的垂直鹽度分層程度與潮汐混合作用，常分為四類：

1. 高度分層型（鹽楔型，salt-wedge estuary）
2. 部分混合型（partial-mixed estuary）
3. 充分混合型（well-mixed estuary）
4. 反向分層型（inverse estuary）

前三類主要依潮汐混合作用由弱至強排列；反向分層型則是因蒸發量大、淡水補注少等因素，使表層海水較底層更鹹、密度更大。

解題方法與四類河口

判斷時先看垂直方向的鹽度差，再看表層與底層的流向。前三種河口通常有表層淡水向海流、底層鹹水向陸流的雙層環流；差別在於潮汐能否把鹽分充分混勻。

一、高度分層型（鹽楔型）

陸地 外海
淡水表層流出 ─────────────────────────→
 ──────────────────────→
底層鹹水流入 ←────────── 鹽楔尖端
 ╲＿＿＿＿＿＿＿＿

河川流量大、潮汐混合作用弱，海水沿底層深入河口，形成向陸延伸的「鹽楔」；上層淡水與下層海水界面清楚，垂直鹽度差很大。表層淡水向海流出，底層鹹水向陸流入，兩層間有強烈鹽度梯度。

二、部分混合型

核心觀念

本題考查海洋資源的分類，以及生物資源和煤、石油、天然氣等能源礦產資源的本質差異。海洋生物資源是海洋中可供人類利用的生物及其產物；能源資源則是可供轉換為熱能、電能或動力的資源。本題無須援引法條或計算公式。

解題方法

可先按人類利用方式整理海洋生物資源，再以「能否再生、形成所需時間、利用方式」和能源礦產作比較。回答時也要指出，生物資源雖有再生能力，仍受生長速度與生態環境限制，不能無限制採捕。

人類常利用的海洋生物資源

1. 食用與漁業資源：魚類、蝦蟹、貝類、頭足類及海藻等，可供直接食用或加工成魚乾、罐頭、魚粉、魚油等產品。
2. 養殖資源：利用沿岸、河口或海上養殖魚、蝦、牡蠣、蛤蜊、海藻等，補充漁獲並提供食品與原料。
3. 工業與醫藥原料：藻類可供提取洋菜、褐藻膠等；魚類、貝類及其他海洋生物也可提供油脂、膠原蛋白、藥用或生物技術研究材料。
4. 觀光與休閒資源：珊瑚礁、鯨豚及多樣海洋生物可支持潛水、生態旅遊與環境教育。此類利用以維護棲地與生物族群為前提。

與煤、石油、天然氣的差異