南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
, Q* `$ H3 h4 N! O2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
+ y& J8 Y& Q# _9 |6 L! y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4 W1 N: u7 E' i2 R# W* Y# u
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分) W$ b) ^* d9 e' C7 u
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
" y, p! J' U% B$ E% j) ^$ n5 x1、解释什么是内波# ?8 U# A: U7 H& T2 V# m
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 D5 L1 d, h! T+ X8 o7 v
2、什么是梯度流？
* s. O% `3 ]* D2 }( f! I* M$ W0 Q" v2 D* c' m
* D9 j2 B8 `3 H9 C7 @+ S4 X- M
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。. z1 J# @/ n$ ~0 P8 P+ m" j$ P
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
7 R6 ^! G4 N% T答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
6 a, N- H* K; z7 l, q4 r(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
. ~! Y1 I0 l3 n3 r7 P! W1 \(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，0 S2 D3 O, z% s7 k
0 J+ l' R2 D6 @. v+ N U(4)9 H4 q E |3 [2 X# b+ Y
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
5 c, Z% ]. b8 J9 r/ q, j2 q(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；' B5 x: R% w* p
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
5 }1 t& w& } C0 D5 U 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？" A2 C& o' ^1 E+ v8 S0 Y
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。
$ c6 i! F/ V3 t
- j4 S) U* n+ O8 O" @5、
- x+ G# {9 S" D# i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。2 |2 H$ r G/ v# Y( Y; s- T
6、解释波浪折射和绕射概念。
) {" k! \6 w0 R- F0 n" `' O2 u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。
2 T9 a/ q( e, c1 _8 x N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。& `6 z0 y- O( }- P* N" |
7、什么是潮汐调和分析？
+ x) F8 x6 i$ m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。1 ^# C+ \! T8 R8 r" P
8.简述能谱的含义。2 A) W& T- P/ p2 _' u
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。
; s, d4 @2 i$ _二、问答题（共48分）
( L4 W! r k9 G+ p( l$ j6 s# L$ d1、（8分）说明内波与表面波的区别。' V3 S; t& S9 t I( Z% ^
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。 M- `! q9 U- O! r1 n
) Y, x) |. ^1 J# \
自' I& C4 N0 z! m$ z
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
' ?) s9 o# P2 g8 G3 J答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。5 `+ y3 x i5 B$ ?2 `/ G
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。7 g% U) j y0 M% E0 H+ f
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
/ [( v) r5 @' F能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。; f2 |9 ]3 Z, l
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义* T( q. X& b$ Z: m" d! Y
7 i$ G9 X% ~9 x% w9 a
! t( z5 o, b& z7 N
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。$ S8 z2 R/ c6 T8 a" u+ W6 S" i. @, {) ]
第二个方程是连续方程。; s9 K+ j$ B, X
8 g8 ]# V+ l+ M$ z; ?' M/ q k: `
, I/ w" W/ o$ G. ?. J0 N. O6 R) U9 P8 ]: i1 w' t
水$ E g( X( l! E
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项% U1 H2 J2 Y4 s- |7 r/ x. v5 |
9 a O! @/ z1 b- e& G- U
散度水平分量" u/ L. E& _: q2 Y8 d
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？
7 g0 e$ j/ c% H8 r+ V4 y0 s# 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
- c9 F8 ~1 n6 W" O ]; C `, \- z1 t" y j" @. n; \
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
+ _5 E" N3 r F0 s1 N! f4 U答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
! c7 b+ O& ?" `5 v1 l（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" i) W9 N8 a% i5 J9 k: Z
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。$ m4 h) |3 k1 h' R
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。6 j, Q3 B% E. k m. C; D% u
2 B8 O' V! X" }2 e9 q2 W( }
! {: E) b0 n- Q T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。
, X/ l1 P8 |* U! ]- P四、概念分析解释（20分）, G$ T& u# Z) B( V
, d) J8 ?1 U5 P2 z( f/ W% w
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
$ _5 r0 [+ ]8 A- k8 X# U4 N! p! ]3 P: t4 Q$ `
: ~; E* m* m+ ]+ O7 o5 }6 l0 [，推导波数守恒方程。
3 x' A ]9 Q; z8 r, y* d
1 n1 x3 V6 |- C) |3 i# r# f9 J答：根据线性波表面位移的表达式" S: x- i! N" B8 x: x
0 J1 y! u8 G2 m& d L8 Z得线性波表面位移位相函数为：
, t0 Q+ P$ A1 Q2 h! [' N. P: }那么，波数和频率分别为：+ F) v) u$ S2 w+ |: \
1 U( z5 a2 `7 y- o0 j' a9 r则波数和频率满足方5 N5 i( | l$ D/ R E
程：
& d# ^! n& D& g$ \2 \ p. z$ ^! j
3 U& z# w' r( D" d1 I% {根据线性波表面位移的表达式：) m- z! M3 T, Y, s) \
 , r/ R" P2 J9 ~3 A9 V& Z: I# L* z/ V* _. T
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得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
2 x7 ~. C9 ?- v8 Z/ ^6 n+ Z h; F% s则波数和频率满足方程：
! d |" L+ r d9 T 3 V& k3 n* Z* d6 X
8 e4 {- Q" d" B
! B! s4 e5 u2 y3 R8 J7 }( Q: I2 e( z1 {
可以得成立，称为波数守恒方程。0 P/ p% |; n5 R$ Q, c8 W+ G. a" Y
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。
% |$ u3 \- y4 A6 Z, l答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
3 Q V" @6 v" r* C, D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
' ?! Z7 R! k; K; I2 （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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