南京信息工程大学期末考试试卷（答案）/ s8 S) E* \% V$ D
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)! E/ A7 Y2 R" g& Q
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6 ~4 ^9 i9 U5 J# ~* F
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分( v; N# s% w. E* w9 E" z, k
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
7 N: ~( H" Q0 o \8 e; R1、解释什么是内波
2 L# N5 U1 I5 x0 U6 P+ r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。
# E! N9 k. U5 I& d2、什么是梯度流？. A/ y# ]! u8 y b) W: D5 p
v# n& B% u0 q6 C4 \7 N! W; {( ?; G3 B: U4 E2 M+ Q$ s
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。
8 {: @) U% F1 j* X3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
. w* U/ p1 I ?+ K. {+ u K答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.4 m- R6 F/ ]9 L5 s! L. a" q5 _* \
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
`9 f# K, E) `(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，, A7 N( q V+ W, M4 F
, H9 ?: |0 u7 \0 P! o7 G
(4)4 p- G# _, w" q4 I9 z
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.' y ]7 r& }' ^, v2 I
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；( j0 {& G5 {5 J) a- s& x( ?
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
6 ]' A3 G W' k# F2 x: k: d 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？3 } t' y" w6 G& O% F9 [& M& 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。& y' H+ A' u- d; `) _7 F
) G: Z# t* N3 t( {0 [
5、- N5 b9 G# m' L9 n7 G
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。
# W9 f- A( {( Y* O2 n6、解释波浪折射和绕射概念。
8 p3 R% G$ Q) T' _$ @6 p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 V( ?! \: X9 Z6 L! J1 P" |6 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。5 G8 z3 j$ o1 t% R4 ]3 M, Y
7、什么是潮汐调和分析？
) q0 L) c; G# `5 J. L+ T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。
[4 d r) J! k2 \3 u7 ~8.简述能谱的含义。
% J7 r! Y2 B+ h; B7 @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。; Q- m5 ?6 P% p# Q
二、问答题（共48分）
0 @7 f2 Z5 ~: n b! k1、（8分）说明内波与表面波的区别。
+ {' m) a% O9 b+ I; s }$ S8 l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。/ U' m' i' S% D, K/ m
# c5 {! T4 x3 n% }
自% z8 B: Q8 I' b8 v+ B
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？3 g% [+ x8 x- c5 _( Q
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
, X; V a% i4 s( p! N* D海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
- _+ Y/ U/ ~' b/ @2 {) D% N" R稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
M( u$ w0 P: }1 {能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
' H2 b! I( I- F8 T3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
7 j4 Z: x6 ~# ~; e& x: F, K
' z. m/ r M3 ]+ @( p' N2 w6 ~; X
# d, H5 P& E0 x9 E. o1 P/ Y答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。, D) c& I0 ~5 z/ M% X& g
第二个方程是连续方程。9 p8 t* v! o V8 O0 l
; `" p6 ~" z$ p0 k' F7 F- O5 S" P
* t5 x5 o7 k" n& `% R+ z
! I' c% ^" N( e/ n! Q
水" J' u; e3 ~4 G y! b
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
( V- N. E0 X, s+ R4 V
" f7 ]+ X( Z% u* D% @散度水平分量
+ U5 U* u7 |" t9 s. P$ H4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？6 }* q6 h6 p, G: k
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
& t/ u5 e, z% e+ e' b$ Q
) u2 ^- F0 }. x5 Q9 |8 @ 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 `0 a# b( j2 k答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
0 ^% H( d, Z- ~（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；- R T3 y. K; x- I+ F: ^
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
% x8 u4 ~) B% `$ o- q% i6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
. `1 q6 E1 Q6 U8 D$ y1 S, r; ^3 D" e0 o
; L" O! N' d# K6 T
$ D' ?( C: F# H! R& }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。1 E- ]( v/ ^, f
四、概念分析解释（20分）% g6 Q# ^) o+ O) M: y) T
|0 M+ v; {! v; X% V1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合5 E# w( m) l# d6 V: w8 [
# h& C5 ^9 C8 g" [
4 b- x3 k4 a! r; T! M/ ~+ [，推导波数守恒方程。4 T" l2 V8 }( g. D& d
. j( r& I* }7 T) I' Y# L答：根据线性波表面位移的表达式
3 ]( }7 G4 |: X: o8 D' H2 T, {, X% I7 n; i; p# d) I, e; |' @) b
得线性波表面位移位相函数为：, z0 z# w+ e; L: B9 h! [" t
那么，波数和频率分别为：
, V: M8 i" F4 W# M. K % x4 t& H: S+ l( w$ ^
则波数和频率满足方( ^/ L$ e' q/ H7 M4 N% m
程：- J" u& f$ n9 s7 X
+ A; h0 b2 @' Y/ f- n; o
5 S2 i) w" D% R( q3 v# h) H
根据线性波表面位移的表达式：
2 ^9 l/ B4 B( I6 j( G; t V6 Q4 M. Q: |8 w1 A7 T
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：" p+ B" Q0 Q) A/ S, B) A' \
则波数和频率满足方程：
$ G9 {6 I) j$ x+ Y9 N1 F! G3 M
- `. }3 [# a w3 @ p6 U
; K2 \4 J" a3 C; }
9 x) J, M4 r, w- u& c, ]* p3 F- h1 D! {! f2 s9 H$ v/ }: K
可以得成立，称为波数守恒方程。8 v4 ~8 i' B3 C5 R5 }
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。5 ^+ z( s+ I0 P* O1 l O% ~
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
4 M( x( D* q# i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
- z( g5 ]7 W6 I( A# Y: V2 （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 |
/ s6 A/ \1 D2 i* y1 V; s
1 E, }2 p' e: }" U/ @8 e, n
4 t3 ^0 @9 t: `) M2 }2 ?7 r {
& A& J# F3 S$ q& p2 R( e
+ t' z3 p7 z. } S3 K8 J# D
+ o3 G5 l( \ K1 |8 n& K
. s% U9 s' ~8 h5 h
8 K6 R. h1 g' e+ b8 ~" p0 A
$ }+ ]. V) `. T
) ^! U* _3 e$ e. E0 u1 X
1 }0 r5 x3 W( _" w0 Z
, w- U. o5 D/ l# g
* g4 ~, i9 y/ W: Y9 D- H8 t6 d; U
8 o' {* P+ U' H; v2 U9 y8 V
1 g( e; U' {/ b; S/ Z0 t4 L
2 M1 R) H M, g$ {5 ?- v& E& D