南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
) Q, F& ]( I5 m9 F1 L6 C7 n# I4 M2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
: O. ]$ g/ ]& x2 M$ `: b2 R! r- ]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5 r6 B. }% e, ^
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分& q4 Y1 c- m: m4 k5 e7 T
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)7 p) f- B5 B W K, n; _. D
1、解释什么是内波
; y( X7 D& h% E' u% B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。
M# w) v5 e8 n+ A2、什么是梯度流？/ [2 u$ L% h/ M" i6 T
/ ^7 l# \6 L x# j
3 n& I2 I7 @+ n- \9 z
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。% r" ^/ m2 x5 j2 w" X
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
`( Z( S( l# O- v, k答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.5 y' p- m3 y. b" \
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
# r! ^, q( a2 y o2 B' I" K' s. W(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，/ h! s3 g2 k7 d
+ o h2 S8 s$ z
(4)
G) W2 @. u f& A7 s$ R: H$ r特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.9 h0 T3 q* T: t. ~ D& S
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；1 o6 s: t/ ?9 l' U- x
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）1 |0 K1 P7 ]9 Y5 o
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
, c* s" a: U2 E7 A0 P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。
' [9 ?$ b" |! y ]# _: T8 Q) A+ q- X3 p
5、* N- |! B1 m5 R" d( @
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。$ Y& s! t& H% m9 G! N$ D* X9 _
6、解释波浪折射和绕射概念。
) y0 v/ J0 c$ q, B& t( g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。, P, T5 i; `) G; {1 u9 ?4 U& k( _
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。- `0 N# ?5 Y4 G* E T; i
7、什么是潮汐调和分析？
9 _+ \! h/ N. S) `/ H$ A' y5 B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。
0 ]( G/ o. d: k9 V% {' r0 p# s7 l8.简述能谱的含义。
8 i1 ^& {5 ?6 I. ^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。
) Z( a9 ]% l. l% H- z! t二、问答题（共48分）+ K+ _/ |' u0 ^7 F: y. O( K
1、（8分）说明内波与表面波的区别。5 }! T$ p3 c( R7 n' V" y) A9 a
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。
6 p- P7 f8 b- O' u; r) ?) ^9 ?& l; H: ~0 K3 t% F! p4 n
自& \4 B6 V* ^& O9 E) ]
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？ b+ \8 U5 v9 K0 k1 C
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。0 b& ^) o( t$ b8 ^6 a
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
, _$ h2 @+ q4 d* l9 Z6 ^* @& W稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
( Q4 o8 i }( {. M; J0 h9 |4 u能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
! {! n' ^9 V; j; P3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义, O% @ G$ `: v; g1 U: C6 g( x
5 A/ J$ p9 F/ u
% T7 p: O$ O% }# r" Q) A8 d
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。& U8 h6 z% W1 K+ M: ~
第二个方程是连续方程。
5 a, g( X* Q! Q$ L( V- _- M- T- |$ ~3 [* o$ D0 I ?
1 }3 h6 l3 b1 e' M
5 j. x0 E6 [% B5 d( e5 X水5 g9 ?7 x+ Q/ ]/ s: w
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项! V8 I" c j$ S5 u1 L2 {! X0 f; M, R* F
! b" J l+ z6 `
散度水平分量
' |8 G" V1 S: Q* 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？* d; { O" ]6 e) u5 | N/ x& f
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
; H5 k4 `4 C2 L( ]1 }
8 ~( S4 U# m. Y6 p- ?" v* G: w 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：+ w5 @( Q& R6 v
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
/ x- P3 {2 d7 o; a" _（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；2 Q# U% f+ r! I+ Y6 `7 d- W
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
: F9 v* f4 Q2 w6 q8 w* B6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。& @0 _0 W/ }% |! L* ^
3 A R: }. P6 j6 |
, m$ H* O3 q/ z7 t" l& f( v. X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。! t& q8 O: M% P; q# {. F- _
四、概念分析解释（20分）
) n. h- y, ]4 ^9 k5 s, C
5 r/ ^6 \) n% d0 R* h- C1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
0 Z0 V* P$ w9 `2 u8 ]' X1 r" o' e6 F% i5 F- [
. I; X5 k% ?) R y% l: p
，推导波数守恒方程。
" ?; O. j) ]; V, ]) t: A- q) _& ^* v& X1 m
答：根据线性波表面位移的表达式
0 J$ C7 u+ `; `" b0 K* D m2 I8 O+ F8 \2 ?" e3 b4 A* E; f
得线性波表面位移位相函数为：* a7 [! H( ]" u; E
那么，波数和频率分别为：
! R. r* n: D/ B 2 C `- p0 u" q( m7 A$ ^. m6 G
则波数和频率满足方
" ^- D3 ~$ {* A& t' |程：
- j' L9 G+ f" l- l9 ^; A: \' g1 w
; ?( |4 ?0 f2 C1 X3 `, D y1 d5 E& W5 M2 F8 j$ A
根据线性波表面位移的表达式：6 q) P% W |" g ]; A
! {7 D6 a; N/ F% c7 Y- {
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：/ j% `" w2 D) {1 s3 O
则波数和频率满足方程：
& Y( B! P8 M' E6 y- F
& q# ~* t; Y) z6 W; H( W& N
. W g+ O) Z1 B, Q9 D. z' Q6 r. p7 ~2 E
9 g, |+ T$ [; p& P7 v3 S- I4 C
可以得成立，称为波数守恒方程。
& s2 F- i: o! u. R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。
1 A2 D9 k% ] W- p3 L9 `. }答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。! ?8 W- y# Q$ h8 i+ E/ `* b$ |
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) W5 u' j, ~/ n/ I- s& n
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 |
- @$ t: ~* z, I0 A8 P* |8 t
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