南京信息工程大学期末考试试卷（答案）3 F1 i, M" }# c5 a Z1 D. b1 B: G
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
4 S- G% S$ G; k9 t7 j: B c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& n5 J1 f* f4 I9 \/ H; J/ }
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
/ J: k: A) Y4 v" K2 @/ B一、简答题 (每小题 4 分，共32分)! K; L+ Z$ C* }
1、解释什么是内波
6 u1 i) c1 o) Z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。
$ D! h0 }$ }) a8 y7 p2、什么是梯度流？6 Y2 d6 U" L. L# O, |
( v3 u5 s! N* b$ X0 p# d) G# x! ^& {( O' d% [4 U
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。
# ]5 e: I/ _# J$ s4 _) l+ a3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
6 R$ M% ?7 M* u) [" f0 X9 t+ S8 I答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
$ N) e4 d$ J" X) m(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
( F( ^5 l! E l/ ~; [(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
7 A a' L5 q' a9 L& O H
H8 U! X9 T( @2 s: M( h1 j& f(4)
" I$ z+ `! l4 r& t特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比. `% E( r+ Z; g
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；5 V" ?8 x) j2 U! p! F; r
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）! J. o- S9 M6 B* n% d3 [4 H! q
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
+ e* _. I; m5 C" \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。& y0 q+ _- [5 G( U
, S# ]% y' i+ B% d5、
7 j5 ^- D( w/ ?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。
- X- E6 e$ s0 K8 t2 [5 A7 v& O; ]6、解释波浪折射和绕射概念。
1 |2 a, b0 S3 _. C, x" I, Y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。
9 ]; Z/ x) C- T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。
# c: }: F2 _# t3 m& R% u8 f7、什么是潮汐调和分析？
1 ?) d/ ^4 v1 Q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。, E1 u; d2 Y/ t2 @
8.简述能谱的含义。2 D& N: ?3 Q3 K' |
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。) V+ Y6 q! D6 D8 V* V1 p
二、问答题（共48分）9 |, E% |# A/ e& v1 j
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
$ d/ P, Q& T: f# w: @9 C) J8 N) W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。1 J# O' ~: m$ B1 j
( j8 C: L: n* C* D
自8 k, y3 V/ L+ L9 U
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
7 k0 D5 m% \0 j答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
2 X) u! [* {" K: ^海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
0 _- ~2 T Y7 }. x稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
" [2 T: y& g |. H2 Y* P% s( L r能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。- E; E& Y* z5 @ X7 k. u
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
; A( v9 {+ J6 z2 Z2 j
4 f) e$ W- p, J6 [/ e" \
$ ]7 X9 K* w$ L. [0 d5 a) D1 q答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。+ D2 a, O4 y; S* l) F& s( ~" D
第二个方程是连续方程。$ ^( q, {- }2 v# v4 s! n
, A( V& o/ H; d( h! Q
8 z& C) Z9 Y7 h9 n
" d- \' h, G I5 e4 Q水
) M8 d) d ^$ ~- P压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项1 j$ x& y! h4 @& l/ ]( a! ^/ E) H! N
, Z6 ]8 e1 y2 y5 |/ A
散度水平分量
" D7 L; x( G) b5 q9 X4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？
' t. l1 W, {2 X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
7 _5 T z5 ^3 h h3 x" X% u* l2 U" N x
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
; L9 O! z" L( a. a) S答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
0 V* }3 S. \' {# N- 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；
/ T3 r; H0 I& Y3 }0 }* i' J! A（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
, T+ L) J9 v, `: q6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。7 ` F# F/ E( f( Q8 @/ j
* S t: n0 g9 R3 g2 O7 N8 @3 Y+ V( H
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。$ m7 y- G" D$ F; z4 ]
四、概念分析解释（20分）' d7 M: f% }& d) U3 b4 L
& e1 g& d$ J6 ^! I3 C# @1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合) E/ \, s! i A* b( }3 X d# n' T; g. C
9 _9 G6 h" i k* b
8 Z) l+ f, H1 p5 Y2 S
，推导波数守恒方程。
# Z G. H# r0 ?5 V- x
2 Y; Q) W' o6 _- c3 I9 q答：根据线性波表面位移的表达式
" M4 w3 A/ w5 {( H# t- b
( v( i# c3 O6 H! I得线性波表面位移位相函数为：
1 z4 V% l$ R' p# Y% |那么，波数和频率分别为：& V7 o: b/ H/ g; b8 t* `* l, s9 P
! b1 C% N0 a3 a% K; o$ S9 J则波数和频率满足方
4 q* w* O/ b) _8 O$ v, E程：; w& Y8 @% C7 k; G4 @& `! R0 ]- i
! L7 q( U5 u# y3 s0 W: Q- k3 ^. E F" F! \6 N2 u$ Z+ j. k
根据线性波表面位移的表达式：
. ] p0 r4 i, P8 z) c2 S% \
7 S" ~8 X6 p1 g- Q: n) ^) _5 p得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
8 m8 W: ?4 U" [& b# ^$ b则波数和频率满足方程：! q5 m/ I3 g: U, ?4 ?4 W& z+ N
7 L: S" L1 n$ x2 P/ _
: \/ l0 d0 r5 C7 h
$ [% P. Q \+ G7 z/ {" _8 B1 i1 \) E
& d% y; v L/ A0 p, Q( F9 x
可以得成立，称为波数守恒方程。
9 q9 Z( l( A% O3 d# B% ~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。
' y' A- N f0 k# z+ Y' m7 z W答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。8 W* V& I$ [) V2 w4 }/ P/ u
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。-18 M0 M9 G+ C3 |+ d2 V& I
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 |
3 Y& O# z& u1 |5 \5 s3 X- a
! m t9 N# |/ Q& J% y6 p
( c1 j0 H2 ~8 ~3 L' L5 a
) h: p; M: r) {% i4 @3 ]
/ }/ d% Q& Y X; |% k
6 V# d! \' R/ Z0 h0 q5 @
$ N; _, m- G- p3 C! w
1 @ f5 C( N Z( B) l4 Z- z
. m# J4 {0 ^4 [ s
$ F, f$ g9 A$ S
4 O" p K. J1 y- i L
