本书是海洋科学领域“101计划”核心教材之一。

全书共有十三章：第一至三章为基础章节，涵盖物理海洋学的研究范畴、方法论框架及核心物理量（温度、盐度、密度）的时空分布与收支规律。第四至六章聚焦地球旋转效应主导的大尺度动力过程，从地转平衡、埃克曼输运到风生环流与热盐环流理论，系统解析大洋环流的动力机制。第七至十二章系统介绍海洋波动、涡旋与湍流混合等重要海洋动力过程，从惯性重力波、罗斯贝波到潮汐与海浪，揭示不同时空尺度波动现象的基本特征与传播机制。第十三章则从地球系统的视角探讨物理海洋学过程与大气运动、海洋生物地球化学循环的耦合机制。书中部分章节有“延伸阅读”，表示难度较高或拓展内容，教师可根据学时灵活选讲。

本书是为海洋科学类专业本科生编写的教材，也可作为大气科学、环境科学等相关专业的教学参考用书，亦可作为研究生与科研人员的参考书目。

前辅文
第一章 绪论
  第一节 概述
   一、课程目的
   二、研究对象
   三、物理海洋学研究意义
  第二节 物理海洋学主要的研究范式
   一、研究发展历史与研究范式演变
   二、主流研究方法
  第三节 物理海洋学现象
   一、海洋多尺度动力过程
   二、具体现象简介
   延伸阅读：人工智能海洋学研究介绍
  思考题
第二章 海水的温盐及其收支
  第一节 海水的温度、盐度与密度
   一、海水温度的定义与测量
   二、海水盐度的定义与测量
   三、海水密度的定义与状态方程
   延伸阅读：保守温度、绝对盐度、中性密度面与TEOS-2010
  第二节 世界大洋温度、盐度与密度的分布
   一、水平分布
   二、垂向分布
  第三节 海洋热量收支
   一、海洋热收支主要贡献因子
   二、海洋热通量的空间分布
  第四节 海洋淡水收支
   一、海洋淡水收支主要贡献因子
   二、浮力通量
  思考题
第三章 海水运动基本方程组
  第一节 描述海水运动的两种观点
   一、连续介质假定
   二、拉格朗日观点和欧拉观点
   三、随体导数
  第二节 质量连续性方程
   一、从欧拉观点导出质量连续性方程
   二、从拉格朗日观点导出质量连续性方程
  第三节 惯性参考系下的动量方程
   一、惯性参考系和非惯性参考系
   二、动量方程的一般形式
   三、压强梯度力
   四、摩擦力
   五、重力
  第四节 旋转参考系下的动量方程
   一、旋转参考系的物理效应
   二、旋转参考系下矢量随时间的变化
   三、旋转参考系下的速度和加速度
   四、惯性离心力
   五、科氏力
  第五节 热盐输运方程
   一、盐度输运方程
   二、热量输运方程
  第六节 雷诺平均方程
   一、雷诺分解
   二、海水运动方程的雷诺平均
  第七节 边界条件
   一、运动学边界
   二、动力学边界
   三、热盐边界条件
  第八节 方程的无量纲化与尺度分析
   一、运动尺度和方程无量纲化
   二、无量纲数的物理含义
  第九节 常用近似
   一、布西内斯克近似
   二、静力近似
   三、f-平面近似和β-平面近似
  思考题
第四章 地转效应
  第一节 惯性振荡
  第二节 地转平衡与地转流
   一、大尺度海流的运动特征
   二、地转近似与地转平衡
  第三节 位涡守恒
   一、浅水近似和浅水方程
   二、涡度方程与位涡守恒
  第四节 泰勒-普鲁德曼定理
  第五节 热成风关系
  第六节 地转流的诊断和计算
  思考题
第五章 海水的埃克曼运动
  第一节 埃克曼漂流现象
  第二节 无限水深风生埃克曼漂流理论
  第三节 埃克曼输运及其应用
   一、埃克曼质量输运
   二、埃克曼抽吸
  第四节 海底埃克曼层理论
  第五节 有限水深风生埃克曼漂流理论
  第六节 非定常埃克曼运动
  第七节 近岸升降流
  思考题
第六章 大洋环流理论
  第一节 全球风生大洋环流概况
   一、大洋环流各流系
   二、大洋环流西向强化现象
   三、大洋东边界流
  第二节 大洋内区风生环流
   一、斯维尔德鲁普方程的推导及物理意义
   二、斯维尔德鲁普输运及推论
   三、斯维尔德鲁普理论的应用及缺陷
  第三节 大洋环流的西向强化理论
   一、施托梅尔西向强化理论
   二、蒙克西向强化理论
   三、西向强化的惯性理论
  第四节 位涡均一化与通风温跃层理论
  第五节 水团形成与销蚀
   一、世界大洋的中、深层水源地
   二、模态水及其形成机制
  第六节 潜流系统
   一、赤道潜流系统
   二、西太平洋潜流系统
  第七节 深层环流观测事实
  第八节 深层环流理论
   一、经典深层环流理论
   二、深层环流新理论
  第九节 风生环流与热盐环流的关系
  附录
  思考题
第七章 海洋中的大尺度波动
  第一节 波动的基本要素
   一、基本要素
   二、平面波的概念
   三、群速度
  第二节 惯性重力波
  第三节 开尔文波
   一、沿岸开尔文波
   二、赤道开尔文波
  第四节 罗斯贝波
   一、不考虑地形效应的罗斯贝波
   二、地形罗斯贝波
  第五节 陆架波
  思考题
第八章 中尺度涡与亚中尺度过程
  第一节 现象与意义
   一、中尺度涡的现象与意义
   二、亚中尺度过程的现象与意义
  第二节 准地转理论
   一、准地转位涡方程
   二、准地转不稳定
  第三节 中尺度涡动力学问题
   一、中尺度涡与罗斯贝波的关系
   二、生成与消亡机制
   三、中尺度涡的输运作用
   四、中尺度过程的能量收支
  第四节 亚中尺度过程动力学问题
   一、亚中尺度过程的动量平衡
   二、亚中尺度过程的生成机制
   三、亚中尺度过程的研究前沿
  第五节 中尺度涡与亚中尺度过程的大尺度效应
   一、湍流斯维尔德鲁普关系
   二、残余环流理论
   三、能量逆串级的大尺度效应
  思考题
第九章 潮汐
  第一节 天体引潮力
  第二节 平衡潮理论
  第三节 动力潮理论
  第四节 陆架潮汐的波动性质
   一、等深广阔水域中的潮波
   二、有界水域的潮波
  第五节 潮余流
   一、欧拉余流和拉格朗日余流
   二、弱非线性下的拉格朗日余流理论
  思考题
第十章 海浪
  第一节 小振幅波理论
   一、海表重力波的基本特征
   二、二维周期性重力波的边界值问题
   三、小振幅假设与线性波的解
   四、海浪的频散关系
   五、行进波与驻波
  第二节 小振幅波的运动学与能量学
   一、水质点的速度与轨迹
   二、压强场分布
   三、海浪的能量与能流
   四、波浪的浅化变形
   五、海浪的折射与衍射
  第三节 小振幅波的非线性效应
   一、质量输运效应
   二、辐射应力
   三、涡旋力
  第四节 海浪
   一、海浪的演化
   二、海浪的统计学描述
   三、波面高度分布
   四、海浪谱
  附录
   一、 分离变量法
   二、 边界值问题
  思考题
第十一章 海洋内波
  第一节 基本知识
   一、内波基础
   二、内波基本方程
   三、线性内波的传播特性：内波垂向模态与内波束
  第二节 近惯性内波
   一、基本特征
   二、平板模式
   三、近惯性内波的生成、传播与耗散
  第三节 内潮波
   一、内潮波基本特征
   二、内潮生成的线性理论
   三、内潮的传播与耗散
  第四节 内背风波
   一、内背风波基本特征
   二、内背风波基本理论
  第五节 内孤立波
   一、内孤立波基本特征
   延伸阅读
   二、弱非线性理论
   三、内孤立波生成、传播与耗散
  第六节 海洋内波谱
   一、内波谱定义及海洋学意义
   二、海洋内波谱模型及数学表达
   延伸阅读
  思考题
第十二章 海洋湍流与混合
  第一节 湍流概述
  第二节 湍流演化的统计特征
   一、湍流的生成、演化与耗散
   二、雷诺平均方程
   三、湍流闭合模型
  第三节 海洋边界层湍流
   一、剪切与浮力驱动湍流
   二、浪致混合
   三、海底边界层湍流与混合
  第四节 海洋跃层湍流与内部混合
   一、层化流体中的剪切不稳定
   二、跨密度面混合
   三、双扩散过程
  第五节 海洋地转湍流
   一、正压二维湍流
   二、斜压地转湍流
   三、绝热平流与等密扩散
  思考题
第十三章 海洋动力过程在地球系统中的作用
  第一节 主要海气相互作用过程
   一、热带海气耦合
   二、季节内振荡
   三、季风系统
   四、中高纬度海气耦合
  第二节 全球变暖背景下的海气相互作用
   一、全球变暖背景下海气耦合系统气候平均状态变化
   二、全球变暖背景下主要海气耦合模态的变化
  第三节 全球变化背景下的海洋生物地球化学过程和生态环境
   一、全球变化下的海洋生物地球化学过程
   二、全球变化下的海洋生态环境变化
  思考题
参考文献