南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
+ {) d% i2 a+ ~# s; q9 }1 K7 l2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)2 Q3 M# C+ W9 X. 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
) j3 o" w5 O* U. e# o系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
* U! G# q& h4 q7 X& x4 y; P( a1 i! |一、简答题 (每小题 4 分，共32分)' R3 R) O5 W/ n$ f0 E0 L; j) P. ~8 g# N
1、解释什么是内波: C: O/ U# M* k6 R$ e0 Y
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。
4 ~, x& t, q+ L2、什么是梯度流？4 _2 A2 r, X# i
3 Y0 G" [, V/ C( K- R. o- Y/ U
9 M) \1 ?! w Y. R$ u5 O
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。0 Z+ V$ F4 f" ?: \4 T
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
3 @1 }& g9 y- F1 v; o答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.- R% B+ k5 J+ l: M8 P( E
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5# X# O9 c( I2 U% h
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
9 F3 R0 ?0 U& X6 W
' |1 A: v% V3 B% l(4): R% s' X* O) S3 F
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
/ W. ~0 g8 D2 G0 w( m(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；4 S7 ]8 L0 {/ w4 y$ y# C- t6 D
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）4 T/ [" |8 T- L0 \8 j$ J0 Q
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
3 E& V5 T1 j+ L/ w! o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。
4 n. X) D" c: d5 K4 a7 \% x
6 f; U* ?3 [ _! b: B% @- G4 R5、4 w$ E, o( J6 |* [& X& f
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。# @4 u( T0 ?. U9 D6 q7 ?
6、解释波浪折射和绕射概念。% r0 y; l6 s2 }( X3 l& n3 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。: m+ z' c: |7 r
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。) Y; @" \4 Z6 U
7、什么是潮汐调和分析？
/ s# a; |% {/ f8 r' R1 w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。7 ]7 d" g% z. k- l h9 F
8.简述能谱的含义。8 _2 s* O. a ^4 P+ N
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。
8 C0 o% {3 g4 r) v, a( c二、问答题（共48分）; v' X: i6 p& x6 ^8 D
1、（8分）说明内波与表面波的区别。2 G% @$ b+ X. _' T
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。% c4 }; c+ M3 l3 f: t3 W
8 ^+ |6 E# l" B0 v3 @- M4 y- {自 R! Z% b& W/ b: }2 S* e: [
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？- e/ }& Y. h: A
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
% p9 l9 Z: M* I' T! j/ B海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
# o0 O. ~* ?4 u" c9 {稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
. N/ M* X9 y* K, d能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。9 m3 r* J& M+ A9 q
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
; Z; c/ H0 t) Y, N! F# ^
' G) U3 R I7 t0 B7 q4 M) V ?1 Z9 i2 M% N! i, L
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。. X" ~* R8 E& ]$ I3 @
第二个方程是连续方程。5 G, ~3 \4 w [: u% g( B* S; z
2 p& J0 U& J, J2 A/ _% _% F$ |
9 g$ k$ }0 F3 L9 v$ z
" |+ B# x9 G6 w* g* h
水
. |) g# n- G; D: j: f压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项/ ~$ L+ d* W$ A" k) g! h
' ?2 W& R. ^' Z! m' p散度水平分量4 U( i& M$ U5 q7 h
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？( c) }& c1 [. w3 B8 T
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 Z* R0 Q. k' c2 v
5 t; b! P h) {3 v R 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：- G% ]7 P4 Z. v& b1 q! t
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中' i' l9 s9 n. y: @
（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；
! Q. j1 [5 P+ q( ]8 \3 d6 W8 V（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
6 d' z2 g8 s( C$ O1 `6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。% ?3 [3 m p- y& T' u+ D% Z
) }5 X$ K% |$ s/ A! W
7 m% `7 @* B+ \. Y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。
4 m" D9 ~6 i1 M& O9 ?0 K四、概念分析解释（20分）
! s+ A) Y1 W8 [; h* R! S* ^& ?- d: [/ W, {0 T* Z8 i+ {
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
' J, U* P/ ~3 k1 _
) n) o( v! V( v& q/ e) H) Y4 F' |) `+ e4 d i
，推导波数守恒方程。
4 v. p1 ?. U. N0 [
# C. t$ X, a* @ C答：根据线性波表面位移的表达式 A, R) |" {& r, o
! A$ N; Y% O1 h1 Z2 t# i
得线性波表面位移位相函数为：7 k6 `/ Z8 e3 n2 u0 L: m: s) R* b
那么，波数和频率分别为：4 I; \- M5 `/ `6 [+ A+ K
* k1 P: d8 R9 r( v: N! B
则波数和频率满足方
H5 i- u% P+ u% ]; z6 y1 u1 ^程：3 Z9 W8 `2 D9 c7 l
4 ~% l! _" r. n) a% v: V
' [+ _1 }1 h1 ]1 l: r2 ?4 \根据线性波表面位移的表达式：8 T3 A; a1 p6 G5 B. M
7 t8 B& U, w+ s: q$ Q5 F0 x得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：1 }! w) n7 f4 p9 |) J/ I& C* O9 D5 s4 ?2 N
则波数和频率满足方程：/ R) _, w* r% q$ N2 B/ P
1 u, W( i' Y( H" a/ A9 {1 H6 y
6 C# N2 r7 a: f* V: b' t& m2 Z; B) b8 i6 `
" O( y, O& F1 ^& V8 m" A" @: V0 a& h# Z1 V' b: P# |3 z! }" d
可以得成立，称为波数守恒方程。( w) H/ M$ q* _' K. e+ g) x
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 P7 G( {+ H6 N M/ o答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。# ` i. M! J% z8 \9 m1 a
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* y5 j5 j% G* b8 Y& E: N9 G2 （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 |
0 `% Y, G+ F& K
+ t8 p) W& p1 n5 E: w, A. m
- b, D5 i. q- N' O
4 {2 i w7 t) W P8 x, N! A- k1 ~
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