南京信息工程大学期末考试试卷（答案） p6 P" k- F* S q4 p
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
3 m1 b$ w9 C5 ]" m8 G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
+ Y" k4 L4 g: p. T; z$ r8 R$ R系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
# }8 `& D! \, F# a一、简答题 (每小题 4 分，共32分)& @7 D. D: _ f- d6 Q
1、解释什么是内波
0 g/ B/ N$ V3 d9 T' Q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。
+ y! m5 L1 M5 [1 c2 ?1 F( Y2、什么是梯度流？ H* w' |2 ^4 R7 w. g
3 _" n; S( f4 O1 o4 y$ }9 c2 W7 o- @- G3 j. w( F& ?2 F" @
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。
, q: y( J5 t# M8 F% G; m! [3、有哪四种潮汐类型，如何判断？- J3 p r% O6 u2 t
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
0 a5 m6 j' }! \# M(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5" P6 j9 u# f2 D8 B
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，$ a7 t# d! A @& t v" L* I
: X( D! [8 w, B; ~: z, c
(4)8 f5 F3 U r% u7 I& h' s
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
% S. @( C* n$ {7 J k% G(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；6 O3 B3 d/ u. X. P' e: D
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）1 C; Y6 ^' L+ U
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
8 \! G0 p5 g' o4 J5 E2 v1 [0 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。
. ?' S1 d& g- P( E
+ _( l, `/ r$ u5、 m- ]5 O0 h. D& ^/ X- Y
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。! U5 n# K L: g4 H$ F5 d2 A
6、解释波浪折射和绕射概念。
# L# D' g( x" g* q( ~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。
+ X: ?5 L' ^) Y# X0 k, [; H: r4 x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。
: r4 {* u/ f1 r5 [ W3 o0 k7、什么是潮汐调和分析？
2 t1 _* v6 o2 S. f$ g+ q( q* b Y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。% q4 D! F& z6 w# E3 u& r
8.简述能谱的含义。
7 `# @" T( a* M4 C; o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。
" C4 h l/ J& K" J& F7 x, k- r二、问答题（共48分）
5 I! H2 X( t: X# d# t! N( t2 {2 K+ l1、（8分）说明内波与表面波的区别。; V5 U: \, k! y; H6 |* t4 _: 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。
7 s6 i/ S1 Q& m6 U' k8 G' S/ }- f6 J, Q V% a
自' v( _& ^# l! H( n2 N
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
* j! ~$ d+ D. @4 ^+ g答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。8 |; Y4 k1 |( o
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
w' p- k# K7 H: o$ V* d8 ^+ m" q' R稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。$ N4 G/ t; F& U, M$ E
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。9 T# d; \6 w# u* F: W( v4 O) ^6 t
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
6 E) `6 T2 r7 c" X2 Y7 t
5 r: R6 W- W' C( N- h5 P
" ~2 F# H; d! h) D- c答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
4 \% F8 a2 ^" R- U+ |8 n第二个方程是连续方程。
. D5 Q8 q) ]: N. k$ k- {
' g1 h; F6 w1 P( P4 [# E) P& ^: q
9 q8 A, k9 I/ a; \水* V% `" X6 v8 Y2 O7 W7 }
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
B: P3 F; D8 N) l; E
* p4 N |) u: s( d7 a% ^3 N2 W散度水平分量
; c6 L- i) S: K) V' [( }- c4、（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* G- x. Y$ _ i
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
x4 _2 z( Y4 w+ g4 u4 @+ v( I# b8 o. e2 E$ J, i# d& 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：, ]) o" i: P+ I
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中8 p: A# D& G& @* M/ ?+ S
（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；4 F% k' T+ L( W$ N' L& G* f8 z
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。& c5 j5 q! |! A$ e+ u
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
$ e8 ]( s' Q5 a. x. U
2 c0 {$ T' ?# b6 T z5 m( X/ A0 T9 a" p
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。% ~# @8 a9 g% |4 y/ }4 Y
四、概念分析解释（20分）! h2 c2 t2 ?$ H8 E$ x" Z7 H
) N9 N* N$ t9 y4 _ w% h/ ?. R# }
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
4 K) X6 J6 I% F- {) ` k/ G- L4 p6 m0 x+ g8 k- K
! W% U: J. v8 B，推导波数守恒方程。
8 M; z8 n+ \3 [2 ~$ e4 {& ?% m4 S! n) o; g; X: f& R
答：根据线性波表面位移的表达式
8 S4 W7 W E7 l5 q" o" A$ v9 `- [/ |& W
得线性波表面位移位相函数为：
# Y6 j( E& Y' H2 [1 W* h. F那么，波数和频率分别为：
; ~5 B5 E4 f) K! ^# ^
9 k$ e: X3 x* |4 L; h2 G则波数和频率满足方' L, F; F! B2 f. z2 A6 y& L
程：
1 A' R3 |5 J: J! r: W4 N% H. ]) Q( V$ X( Q9 C
+ U8 p D4 I, N( G2 W* s
根据线性波表面位移的表达式：* p7 v3 o% x+ y7 h, t# S# o5 }
$ ]. c/ e/ s' P# B# K; Q得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
& a8 @& {( q# u0 b6 Z0 x则波数和频率满足方程：
# |$ K) t( H" V+ T Z6 Y 9 B. k$ P' n- q
! B1 q L0 N4 U2 L0 W4 O. ?% x
) Y/ u, q1 M3 j: L! I, p6 r& p/ e* D" d) @6 ?# M6 ~* X# b
可以得成立，称为波数守恒方程。
+ o5 a" [" w m3 n1 r- Y: A+ T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。
' L' [5 a/ d9 a( y8 h答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。0 E5 z% Z9 I% u" T, R; `9 l
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
( t3 K8 p& V( k9 R. `( U2 （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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