南京信息工程大学期末考试试卷（答案）3 Q7 P- a6 d3 w
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
- R: U5 b3 D6 ~, L9 Z8 m本试卷共 1 页；考试时间 120分钟；任课教师 王坚红、陈耀登 ；出卷时间2007 年12 月; j8 }; ~6 s, s8 ^6 ?! u- `! @% k
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分 T& B3 {" b4 z- W) [
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
2 R# r* r3 K5 k! R9 f# w% v1、解释什么是内波2 t/ C; l3 {$ H( p1 O( e+ e
答：海洋内波是发生在密度层化的海水内部的一种波动，其最大振幅出现在海洋内部。波动频率介于惯性频率和浮性频率之间。主要控制力是重力，浮力和地转科氏惯性力。所以内波也称为内重力波或内惯性重力波。
3 N9 o# u( E$ \, T3 K2、什么是梯度流？
: B) `/ u6 c) g% \8 Z& d
3 T5 a' S$ U9 o/ \+ r8 c; M7 ?0 U* F* l4 i: y, q* j
答：非均匀密度场中大尺度海水在压强梯度力和 Coriolis 力平衡下的地转流。这种流动基本上是近水平的，可近似认为是定常的。
' b5 `( }& G' N* A% |0 f3、有哪四种潮汐类型，如何判断？; _& h6 m. U$ E0 G
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
: ?) C$ c. p/ x6 [& d(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5+ d& B) V5 [" ]! j; `" ~* |+ v
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，( g9 T$ u. {, P+ x' d
1 @2 i5 m8 ?1 D- Z(4)+ U" p0 p; C) @
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.8 a5 `# b0 t0 a# d0 A- s
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
; i/ T. d* B, QM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
: m9 y5 ^- u" q& C6 |( H1 c8 } 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？& n' A" W3 W4 ?( y5 L/ p' z5 S
答：海洋的下层以热盐环流为主。热盐环流不仅只携带热量和盐份，还含有其它成份，如氧气，二氧化碳等。这使得它的重要性不仅仅在它的流动。
) f& R: ~' [1 v$ M9 K! o* V- U; T W( G0 z* q
5、
3 X& h3 F) i1 Z( H5 d5 ^答：N 为浮频率，显示了密度层化环境，密度随深度的变化的不均匀，造成了浮力。9 t+ n0 H6 K7 g" N
6、解释波浪折射和绕射概念。! v: a. T& S# l* `; p
答：由于深度的变化而引起的波向变化的现象，称为波动的折射。
$ m: h o! Q! P& J Z+ |波动在传播过程中，绕过障碍物传播到掩护区域内的现象称为波动的绕射。
* ?5 V9 e# A0 {. U7、什么是潮汐调和分析？* ?, W# C# \. v3 v+ l4 R% x
答：根据一定时间长度的潮汐实测资料，利用某种数学方法，计算出主要分潮的调和常数（振幅和相位），再从调和常数出发，进行潮汐预报。
4 N8 v8 q* Y& b% ?. O9 p, s8.简述能谱的含义。
( L3 v% L! J- L l) z答： 能谱表征频率区间内所有正弦波动能量之和的平均值的大小。能谱描述了不同频率波动所对应的能量分布情形，描述了海浪的内部结构。( R6 ?0 o# o- ]& W; S! H6 ?3 Y
二、问答题（共48分）) S* i* ~; `: R' Y( b) B. S4 @& Q
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
9 h. V; i" F& V( s2 f* L答：内波和表面波都是界面波，它们没有本质的差别。表面波也是一种界面波，是发生在密度很小的空气和密度很大的海水之间界面上的波动，也是一种内波。
% ], t. E3 x) [+ M4 h6 j! S7 d s: }
; v% p* D3 k0 j' z6 w) I自
. k' m" w9 r& \3 B# R' ` \ 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？1 W( N& \/ M2 F! k
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
2 b6 J% O0 E G: G* _8 d海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
# v. @$ n3 ^5 h3 [稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。* R9 O6 Z' x0 N. f8 b$ I& ]
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
) R7 V1 F. h; A: [0 I3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
9 c# o2 Q( t- M2 K& A8 \
+ b N1 T: A- h9 x* s3 t9 w- X
9 |% W; q: w& T2 l7 ^答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
1 a0 X/ B1 ?3 O% A; B8 w第二个方程是连续方程。; J2 m! C! m) S* e
8 o$ P" N5 a5 U
& z' [' o: o0 V' J, G) U! U
+ Y' ^- N' a/ `2 z9 t水
# F2 U* P7 U. U, g0 x2 Q压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项) T) o0 i8 ?+ Y+ m( D) p: s# P( w* O- H
# a- A. f4 R# a, }2 C& D8 ~2 z散度水平分量
. [# a7 v# \. O' S4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？
! [' @' j. H1 J" D: ]+ |9 D答：海峡中的潮波系统包括：沿正负x（海峡）方向传播的Kelvin 波、一系列的
! o+ y- M3 q7 C
: O& G1 |2 k7 Z& s 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：, c# H, K, [, q5 q
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
7 K1 x% {. R6 s* k, P; F8 b- z（1）风暴潮水位为线性分布，迎风岸的风暴潮潮位最高（x=L），背风岸风潮潮位最低（x=0），在中点处水位为0；
! v `; P$ }4 ^3 n, p4 v4 V（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
- i9 A( n' N7 W3 U6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
" g+ {$ ~1 a$ P# h3 N6 a; `1 C4 T$ I/ S. s, x- b
9 x4 s2 T6 l1 \0 w9 ~
答：该方程组为海水层流运动基本方程组。方程中按顺序分别为：运动方程，体积连续方程，盐量扩散方程、热传导方程，海水状态方程。+ U; f# r7 F4 h" n( H
四、概念分析解释（20分）
3 m8 Z* g6 z% a
* ^ y$ E2 w5 n( [1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合5 |% r! w7 z, V: {/ Z4 N5 G& ~3 B
4 A9 |* n* }2 N9 B" a
4 y8 ^" @9 R! j% W* y，推导波数守恒方程。
S) Q. E* c2 g( E
+ b; D3 ~" G! W1 K9 L答：根据线性波表面位移的表达式2 b$ w9 Y% p3 Z, f7 d2 k- `
" H1 u1 G# B K0 h I& g0 C
得线性波表面位移位相函数为：
, _' ?$ B2 C! ]7 n4 h那么，波数和频率分别为：
$ |* `/ U8 _( ]0 M2 H2 Z- @" f 8 U% G; ^ N1 b2 }0 X
则波数和频率满足方
; Z S& D; f2 [' j) n程：" ]! ~- G( c4 e7 G2 i
# l% e$ v& |5 |- k
2 Y9 G$ m; T( k5 Z% j" u' p% }根据线性波表面位移的表达式：; g$ W! @6 c0 @& z3 S* S
- f1 m. x! r. @6 W$ g& X4 V得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
& m, ]% l+ ~+ r, P; ~则波数和频率满足方程：9 Y: ^* K7 Q3 F% V
/ W) S+ @0 A2 |9 H
- O" X/ R, _+ z
3 l% J, j- _, I' C' H9 x5 h% N4 P0 @. X4 A- G8 l- L6 B4 n
可以得成立，称为波数守恒方程。
& {) _6 s6 `5 Z* [2 o5 @说明陆架自由波Kelvin 波是如何构成如图所示的海峡中的潮波分布特征的。
* @: D/ ~. ?* M5 l7 y* L, A* }答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。9 ^, A; C9 ?/ C' e1 b" {( C( \
线减弱。这样两波汇合，在海峡中线形成了无潮点。潮波绕无潮点旋转传播。 附件1 错误！文档中没有指定样式的文字。-1
c9 F/ `- B# @! Y6 E2 （10分）根据图示指出同潮时线、等振幅线及无潮点， 当两个Kelvin 波沿海峡两岸相向传播，它们是右界波，左减波，即波振幅沿传播方向左减---向海峡中 |
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4 K* }, o! s$ e. V* a/ f. C5 x+ D
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