南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
8 U5 i; h; ~! H. \2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
2 H! z9 E% ^) a, l5 x4 C, U' \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
3 s; E2 `4 n2 ?! ]6 V4 @系 专业 年级 班 学号 姓名 得分- |( }1 C6 S8 ]# U) ^7 s* j
一、简答题 (每小题 4 分，共32分), [# i z8 H8 j% ~
1、解释什么是内波
" n9 B* d% T( ]' G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。
8 k: q$ E$ A/ }2、什么是梯度流？
( l+ B0 C2 p" c7 m9 n0 T3 [) r) E) q: }# q& o- I# O; }
/ ^ q4 c7 h* J5 _3 o/ W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。9 f4 q% ?8 s* I
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
2 I" M3 q# W- A+ Z r答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
/ w- N: B9 G1 _5 L6 H' P H+ ^$ ^(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
* S2 \3 H' V' @- U9 ]5 t4 R7 j(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
8 B( L! C( ]( y, Y# q; v8 r
6 s& F- v4 M6 e0 `- c$ u/ N(4)
) l& v S9 R/ d, r特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
: j: \8 n) W" @$ ^6 ^0 G9 y$ A(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
6 P$ _; O: p \1 yM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
0 K% A% L5 v. ?" L 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？( x5 d. k% n/ k& e8 t
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。
4 ]2 V% L; }; {5 T5 Z' h3 t% U- g z( P2 S' M& K( |
5、
( r7 E( f' B, C* q9 Z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。1 _+ ~6 o# n4 {7 E) @8 m
6、解释波浪折射和绕射概念。
5 Y4 B: D3 }% ]5 f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。
) u% u+ |4 Z) C+ K7 v* v' A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。
4 n8 ^7 o! D, Q( O2 S! R1 `7、什么是潮汐调和分析？
0 K; M/ T: u4 B4 D e9 w) P* K% m' G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。2 u# l# Z( S3 p/ y, M0 n
8.简述能谱的含义。
- p0 |5 u) a; ?8 S9 t% H) e4 `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。( `; B6 b7 u. g7 Q! l2 ~$ u' D
二、问答题（共48分）
' q3 C1 a$ w4 S9 ?2 t1、（8分）说明内波与表面波的区别。
$ Y9 P$ T# Q" t+ b5 f0 |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。
" u0 T: u: V' u' p# A! O. o' D1 l3 D# U! [
自
8 l- t: r M6 e z y, n! w0 v 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？) t) |3 s/ l3 q/ t' A
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
6 f. _' g4 d- `& v* Y( Y海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。; W" c* D, p1 Z# w% t) c
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。5 l* r& C, |; C
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。0 T6 d( |/ H6 w/ c7 v
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
- d6 {0 E7 h5 k
# M, h2 S k) V# `1 g' [. Z5 L7 t- n) w2 b4 L4 X
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
. {4 `) n9 z% \第二个方程是连续方程。
5 h8 |- I5 y! d; z8 m1 l
" C& Y! N: E- u/ `- R1 l. l+ a) s/ [4 m5 C; R; F8 f4 P/ [8 u
6 ~& z. K: |2 s. ~9 A8 @7 Y" P8 C3 v
水
; N5 ]# _; k8 J/ W5 M% O压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项+ j; o/ U7 |3 @( s1 V
$ k: n# v1 ?$ G- c散度水平分量% }' `) E9 o- F* M& A+ ]8 A: Y
4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？0 h3 \. M$ z; O% ^% s+ f. H
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% d( H4 j8 i* _4 r3 u
4 r9 ^; a ` f Q8 E0 t! K
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：8 K9 V3 D1 Z/ z$ U) m
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中0 ~2 `) n7 ]8 e5 u: [% P! c4 O
（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；( ?+ j5 X' @: T4 R
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。7 w2 E/ O% q: q/ J
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。. o7 b7 h* K3 |/ M( C
/ l% M8 X8 _3 s6 w6 m- P
$ J5 I, x4 d6 G8 k8 e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。# l4 w$ P: f5 l
四、概念分析解释（20分）
* q4 Z( Q7 y$ o+ w- J% b3 ?6 ]' ]$ y( G' x' e
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
/ q: h; j5 r# L5 g: |2 d
1 x# B( @- H. A, k# Z8 r4 C( y
* I q( v0 D% a! M1 B. ~9 |% M7 ~，推导波数守恒方程。
; g8 Z& [1 S7 U+ t$ k9 E
1 @+ H7 [- R- {, ]) ~! x3 d答：根据线性波表面位移的表达式
$ B: p% x$ u0 a8 \) E1 l/ f T2 u6 B% I m6 C" h# |7 C& |
得线性波表面位移位相函数为：
9 O( V5 e6 n- c& H) u) W$ m那么，波数和频率分别为：
# \* r6 Q" q) c 2 c. f2 d: s5 ?1 X) R7 K4 {
则波数和频率满足方
6 H( o4 O& s! x8 l程：7 l' Z: d# j* }
/ `, O5 U+ w! s: g# W
! ~+ h& X# a, F5 r8 n根据线性波表面位移的表达式：$ _1 ^3 ?! x2 N/ r) }3 l& {
8 y1 e! G$ Y# f9 P0 Z* o' s得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
6 E& l6 r! c" {8 a7 s7 \) F: n则波数和频率满足方程：5 t7 ~8 M& K z+ o
6 t5 M7 \' g! S4 _) n3 V2 z9 `) }! i, m8 h3 P7 W
) |. D0 R6 j/ Y5 J1 s
) a2 ~+ F! d1 `6 N7 R9 y/ P可以得成立，称为波数守恒方程。
3 n. S, q. k7 F/ r! @; Z. Z) ~" z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。
% A3 z/ Y" |% R: J3 x2 S6 A9 F) A答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。5 g# S% O. g! S
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: F D, C6 {, F. U, e7 b
2 （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 |
0 l1 G$ C" Y6 q- ~8 c, @) e' Y
3 K4 O5 G6 p8 i3 w- w
, |' B# y K7 B1 V
y+ q! F+ R* M3 ^
) I; s' V) m6 o
2 v% }9 f% R7 V& l
' ] _/ f i. y; }; W' ~( C
: z# _! J! E% P8 d' w' z, d
1 X2 A$ I4 e, G; o% O3 h
* l, w% F- N4 J+ S
1 u$ y6 m ~% E" n* t2 ?9 c
8 |7 v% k8 J' z, i( w
: K; y; t7 p; I, ]9 Y) J4 i
