Introduction to Physical Oceanography

by John A. Knauss

"Physical oceanography" encompasses a broad range of subjects, from heat transfer to sound and optics. Knauss brings all these disparate fields together in this comprehensive text. He strikes a balance between purely descriptive texts and mathematically rigorous ones, assuming readers only have knowledge of elementary calculus and physics. This results in a straightforward, readable book that makes the material accessible both to readers specializing in physical oceanography and those from other disciplines who need to understand the fundamental principles of physical oceanography.

Genres: Science, Textbooks, Nonfiction

309 pages, Hardcover

First published June 1, 1978

Reviews

[Sarah]

Required textbook - no rating

[Fadhel Albaghli]

⁨ قراءة في كتاب «مقدمة في علم المحيطات الفيزيائي» – الطبعة الثالثة
جون أ. كناوس ونيويل غارفيلد

﴿وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ﴾ الأنبياء: 30
﴿ظَهَرَ الْفَسَادُ فِي الْبَرِّ وَالْبَحْرِ بِمَا كَسَبَتْ أَيْدِي النَّاسِ﴾ الروم: 41

بعد سنوات طويلة من دراستي لعلوم البحار، عدت مع هذا الكتاب إلى علم المحيطات الفيزيائي، لا لمجرد استرجاع ما تعلمته، بل لأرى المحيط مرة أخرى كمنظومة واحدة مترابطة.

وهذه، في رأيي، أهم رسالة في الكتاب: درجة الحرارة والملوحة والضغط تؤثر في الكثافة والتطبق، بينما تعمل الرياح وتدرجات الضغط وتأثير كوريوليس والاحتكاك على تنظيم دوران المياه والتيارات، التي تعيد مع عمليات الخلط توزيع الحرارة والأملاح والمغذيات والأكسجين. ومن هذه العلاقات نفهم التدرج الحراري، وصعود المياه العميقة، والكتل المائية، وظاهرة النينيو، والأمواج، والمد والجزر، والدوران الساحلي.

ويختتم الكتاب مادته العلمية بـالصوت والبصريات البحرية؛ فخصائص مياه البحر تتحكم في سرعة الصوت وانتشاره، بينما يحدد الامتصاص والتشتت مدى اختراق الضوء للمياه، رابطاً بذلك علم المحيطات الفيزيائي بوسائل رصد المحيط، والبناء الضوئي، والإنتاجية البحرية.

ومع القيمة العلمية الكبيرة للكتاب، فإن أسلوبه يفترض أحياناً قارئاً متمكناً من الفيزياء والرياضيات، كما تسبق الصياغة الرياضية أحياناً الفهم الفيزيائي المبسط لذلك أرى أن خلفية جيدة في الفيزياء ومراحل حساب التفاضل والتكامل الثلاث، مع أساس في ميكانيكا الموائع والديناميكا الحرارية، تجعل الاستفادة منه أفضل كثيراً. وكان التسلسل الأنسب في بعض المواضع: ماذا يحدث؟ ← لماذا يحدث؟ ← المبدأ الفيزيائي ← الصياغة الرياضية ← التطبيق في علم المحيطات.

كما أن الملاحق والفهرس الموضوعي مفيدة، لكن كثرة الرجوع إلى معادلات ورسوم وأشكال وردت سابقاً تجعل وجود نظام موحد لترقيمها والرجوع إليها، أو ملحق جامع لأهمها، أكثر فائدة للقارئ.

وملاحظتي الأخيرة أن الكتاب ينتهي من دون خاتمة عامة تجمع موضوعاته في صورة واحدة، وهي فرصة تعليمية كان يمكن استغلالها لتذكير القارئ بأن ما درسه ليس ظواهر منفصلة، بل أجزاء من نظام محيطي واحد مترابط.

وخلاصة تجربتي:
إنه مدخل ممتاز إلى علم المحيطات الفيزيائي، لكنه ليس دائماً مدخلاً سهلاً إلى هذا العلم.

وفي النهاية ندرس الحرارة والملوحة والتيارات والأمواج والصوت والضوء منفردة لنفهم حقيقة واحدة: المحيط نظام مترابط مع الغلاف الجوي والغلاف الجليدي والأرض والحياة، ومتأثر بما تكسب أيدي البشر⁩

[Jeff Brown]

For a book that is an introduction, there sure is a lot of math. That is good though because I never realized how much math is involved with physical oceanography. It was definitely a learning experience and I am glad for that since the whole purpose is to learn. I recommend it to anyone interested in Oceanography.

[Denise Muñoz]

Knauss tames the staggering chaos of our planet's deep waters into a beautifully structured framework of precise fluid mechanics. He reconstructs geostrophic currents, deep-sea wave propagation, and wind-driven circulations, treating the global ocean not as a static body of water, but as a hyper-efficient thermodynamic engine.

Why It Matters
It replaces generic geographic observation with a rigid, mathematical understanding of planetary equilibrium. Knauss proves that if you do not comprehend how rotation, salinity, and temperature gradients interact to drive global currents, you miss the core forces regulating Earth's climate.

So Why Read It
A brilliant conceptual gateway into large-scale geophysical fluid dynamics that changes how you perceive global environments. A must-read for developing a sharp, analytical appreciation for the invisible boundaries and currents that govern our world.

[Kem White]

Though I'm not an oceanographer, I found Knauss's introduction to the topic to be excellent. The book covers just physical oceanography, so if you're interested in marine ecology, chemical oceanography, or marine geology, you'd best look elsewhere. Overall, it's fascinating to learn how small differences in salinity, temperature, and density drive so much of the dynamics of the Earth's oceans. Knauss does a good job with his derivations. The chapters discussing heat transfer, the conservation equations, and the equations of motion are excellent and illustrative. His discussion of waves is also good. Owing to the complexity of the topics, his discussion of tides and sound is weakest. But anyone looking for an accessible and readable text on physical oceanography with many useful derivations can start here. (Note that Knauss helped create NOAA and later served as its administrator.) Recommended.