登录
|
运动方程：所谓海水运动方程，实际上就是牛顿第二运动定律在海洋中的具体应用。单位质量海水的运动方程可以写成
在直角坐标系统中，它的三个分量方程为
式中u，v，w分别为x，y，z方向上的流速分量，∑Fx，∑Fy，∑Fz分别为x，y，z方向上单位质量海水所受到作用力的合力。显然，只要给出这些力，应用式(5—2)便可了解海水的运动状况。 11.何谓地转流？ 在水平压强梯度力的作用下，海水将在受力的方向上产生运动。 与此同时科氏力便相应起作用，不断地改变海水流动的方向，直至水平压强梯度力与科氏力大小相等方向相反取得平衡时，海水的流动便达到稳定状态。 若不考虑海水的湍应力和其它能够影响海水流动的因素，则这种水平压强梯度力与科氏力取得平衡时的定常流动，称为地转流。 27.何谓大洋中尺度涡？ 大洋中尺度涡(mesoscaleeddies)：自70年代以来，海洋科学工作者相继在各大洋中发现了一种水平尺度约为100～500km，时间尺度约为20～200d的流涡，它们广泛地寄居于总的大洋环流之中，且以(1～5)×10-2m/s的速度移动着，这些流涡称为“中尺度涡”。 第六章 海洋中的波动现象 1.海洋中的波动现象是怎样形成的？ 海洋中的波浪：海洋中的波浪有很多种类，引起的原因也各不相同。例如海面上的风应力，海底及海岸附近的火山、地震，大气压力的变化，日、月引潮力等。被激发的各种波动的周期可从零点几秒到数十小时以上，波高从几毫米到几十米，波长可以从几毫米到几千千米。 波浪分类可从不同角度给出不同的称谓。例如，按相对水深(水深与波长之比，即h/λ)可将波浪分为深水波(短波)和浅水波(长波)；按波形的传播与否又有前进波与驻波之分；按波动发生的位置又有表面波、内波和边缘波之分；按成因分又有风浪、涌浪、地震波之分等等。 2.小振幅重力波剖面方程中各符号的含义是什么？ 小振幅重力波，亦称正弦波，是一种简单波动。简单波动的特性可近似地说明实际海洋波动的许多现象。小振幅重力波系指波动振幅相对波长为无限小，重力是其唯一外力的简单海面波动。 取右手直角坐标系，z轴向上为正，将x—y平面放在海面上，设波动是二维的，只在x方向上传播，则波剖面方程可用下列正弦曲线表示，即： ζ＝αsin(kx-σt) (6-1) 式中α为波动的振幅，ζ为波面相对平均水面的铅直位移。显然它是地点x与时间t的函数，式中
分别称为波数和频率。当水深为h时，可证明它们的关系为： σ2＝kgtanh(kh)＝kgtanh(2πh/λ)① (6-2) 称为频散关系。式中g为重力加速度。 由式(6-1)可见，当(kx-σt)=π/2时，ζ＝a，即为波峰。相速为 8.风浪和涌浪是怎样形成的？各有什么特征？ 风浪是指当地风产生，且一直处在风的作用之下的海面波动状态； 亦即 涌浪则指海面上由其他海区传来的或者当地风力迅速减小、平息，或者风向改变后海面上遗留下来的波动。 风浪的特征：风浪往往波峰尖削，在海面上的分布很不规律，波峰线短，周期小，当风大时常常出现破碎现象，形成浪花。 涌浪的特征：涌浪的波面比较平坦，光滑，波峰线长，周期、波长都比较大，在海上的传播比较规则。 观测表明，在海洋中风浪和涌浪会单独存在，但往往同时存在，它们的传播方向也往往不同。有经验的观测者很容易把它们区分开来。 第七章 潮 汐 1.什么叫潮汐现象？ 潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。 3.什么叫平太阳日和平太阴日？ 平太阳日和平太阳时：天文学上假定一个平太阳在天赤道上(而不是在黄道上)作等速运行，其速度等于运行在黄道上真太阳的平均速度，这个假想的太阳连续两次上中天的时间间隔，叫做一平太阳日，并且把1/24平太阳日取为1平太阳时。通常所谓的“日”和“时”，就是平太阳日和平太阳时的简称。 平太阴日和平太阴时：假想的、等速在天赤道运行的平太阴连续两次上中天的时间间隔，叫做一平太阴日，而1/24平太阴日取为1平太阴时。 因为月球的公转速度大于太阳在天球上的视运动速度，当地球自转一周，平太阴已运行了一个大约12.19°的角度，所以当地球上某一点由第一次正对月球中心到第二次正对时约需要旋转372.19°，这样以来，平太阴日便比平太阳日长，可以算出： 1平太阴日=24.8412平太阳时≈24h50min 4.什么叫做引潮力？引潮力的分布有什么特征？（第二问答案看课本） 引潮力：地球绕地月公共质心运动所产生的惯性离心力与月球引力的合力称为引潮力。 地球上各点的引潮力矢量所示，可见地球表面各点所受的引潮力的大小、方向都不同， 5.试述潮汐静力理论的基本思想。 由于考虑引潮力后的等势面为一椭球面，根据这一分布特点，可以导出一个研究海水在引潮力作用下产生潮汐过程的理论，即潮汐静力理论(或称平衡潮理论)。 潮汐静力理论基本思想：这一理论假定： (1)地球为一个圆球，其表面完全被等深的海水所覆盖，不考虑陆地的存在； (2)海水没有粘滞性，也没有惯性，海面能随时与等势面重叠； (3)海水不受地转偏向力和摩擦力的作用。 在这些假定下，海面在月球引潮力的作用下离开原来的平衡位置作相应的上升或下降，直到在重力和引潮力的共同作用下，达到新的平衡位置为止。因此海面便产生形变，也就是说，考虑引潮力后的海面变成了椭球形，称之为潮汐椭球，并且它的长轴恒指向月球。由于地球的自转，地球的表面相对于椭球形的海面运动，这就造成了地球表面上的固定点发生周期性的涨落而形成潮汐，这就是平衡潮理论的基本思想。 第八章 大气与海洋 8.什么是台风？它的基本结构如何？ 一、一般说明 台风是发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的气旋性涡旋，是达到一定强度的热带气旋。台风伴有狂风暴雨，是一种灾害性天气系统。世界各地对台风的称谓不同，在东太平洋和大西洋称飓风，在印度洋称热带风暴，在南半球称热带气旋。台风的生命期一般为3～8天，台风直径一般为600～1000km，最大的可达2000km，最小的只有100kｍ。在北半球，台风集中发生在7～10月，尤以8、9月最多。据统计，每年5～11月台风可能影响或登陆中国。 全球每年平均大约有80个热带气旋发生，其中半数以上可以发展成台风，台风集中发生在西北太平洋、孟加拉湾、东北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亚西北海域等8个地区。西太平洋是全球热带气旋发生最多的地区，约占全球总数的三分之一。热带气旋的多发地带集中在5°～10°纬度带内，而南北半球纬度5°以内几乎没有热带气旋发生。 二、台风的结构 台风是一种天气尺度、暖中心的强气旋性涡旋，在北半球呈逆时针旋转，在南半球呈顺时针旋转。发展成熟的台风其要素值多呈圆形对称分布，台风涡旋半径一般为500～1000km，铅直范围一般到对流层顶。台风中心气压值(即风暴强度)一般在960hPa以下，在地面天气图上等压线表现为一个圆形(或椭圆形)对称的、气压梯度极大的闭合低气压系统，水平气压梯度能达5～10hPa/10km，台风过境时，测站气压自记曲线出现明显的漏斗状气压深谷，发展成熟的台风往往有台风眼，即在深厚云区的中间有一个直径为几十千米近似圆形的晴空少云区，眼区为微风或静风，气压最低，平均直径为30～40km。台风眼区外围的圆环状云区称为台风云墙或眼壁，云墙区主要是由一些高大对流云组成，其高度通常在15km以上，宽度为20～30km，在云墙区域有强烈的上升运动，其值可达5～13m/s，云墙附近是风雨最剧烈的地区，摧毁性的大风暴雨常常发生在这里。台风云墙到台风外缘是台风的螺旋云雨带，它也是台风的重要特征之一，是由一条或几条螺旋云带旋向台风中心眼壁的，云带区对流活动旺盛，有显著的上升运动。 台风表现为强烈的气旋性环流，低层有强烈的流入，高层有强烈的流出，并有极强烈的上升运动。地面是气旋式辐合流场，气流从四周以螺旋曲线的形式流向台风中心区。台风天气表现为大风、暴雨、狂浪和风暴潮。 T.T.Fusita等人根据卫星、雷达、飞机和常规资料给出了成熟台风的三维结构模式，图8-13a（图略）是台风顶部流场特征，空气从台风中心向四周流出，从眼壁至200km处呈气旋性辐散流出，之外则呈反气旋性流出。a图的右半部表示没有外雨带时的流场情况，其左半部为有外部对流云带的情况，b图是与a图对应的台风铅直剖面图，为了清楚地表达铅直方向上各物理量的分布，这里把铅直尺度放大了。在台风低层由于边界层的摩擦作用，外围空气气旋式旋转着流向中心区，到达眼壁附近，内流急剧减小，相应地辐合最强，形成高耸的云墙。台风顶 |
