南京信息工程大学期末考试试卷（答案）7 }4 L+ n, z! ]6 [- M4 |, x
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)5 r- t- L% G7 O
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
. r5 G I1 |: ?系 专业 年级 班 学号 姓名 得分1 f6 \* z' V6 j3 j
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)8 ]$ y6 i n8 e: }- t' X6 L: l. D
1、解释什么是内波- f, K d% h9 i0 b- U6 S E0 Z0 f
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。
$ i. z( T, X. e2、什么是梯度流？& B- x- u |. U5 S
Q$ b, K( I) [
$ d9 p# k7 G% a2 s0 W! I# 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。
: Y. I' D( P. H5 g0 D0 O: S* i: O3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
! L' g* \& p1 ^6 U2 u$ M( H答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25. D6 V2 H0 f8 i. J
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5. t% c, Y. ]6 E* q- L- K
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
' J% y* o2 g4 j7 x0 ?/ g7 b6 S. U u4 e
(4)0 q0 f- b4 X; ~6 n4 G4 f5 X
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.9 h5 Q5 F% P4 w4 R6 F* S4 ~
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；" U/ L2 u, O, {8 }, D
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
0 q* ?7 v9 v4 r4 o7 N( O" ^8 I) s 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？& z, `+ c+ R y) Q4 J
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。+ s$ R* d( X. Z; U/ f3 v2 \
7 F$ \% j) S9 Z. i4 U$ O; }5、
) e9 V# C& u1 ^# I' e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。
& H0 b( |: c5 a) L& J2 s6、解释波浪折射和绕射概念。! L- U; K" l3 b
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。
) H- [2 b. }/ X: O1 `0 S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。
" N& s7 L0 }1 o" v) w7、什么是潮汐调和分析？
( r P9 B9 e. O. q: 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。9 @: t( |" |1 R5 {1 L4 D4 C! G
8.简述能谱的含义。, s( U2 Z& [. N' k6 h c
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。! E1 r3 r" h" x; ~3 n6 G6 A2 ~1 k; [
二、问答题（共48分）
- n9 M% W; `1 H- y1、（8分）说明内波与表面波的区别。+ N; @" X& J$ v; j" ^' o! R( t0 j
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。8 w2 k1 n4 N8 C1 n+ B' x7 X
) N" o. g5 z/ @6 e# A自2 ~$ z; L. ^! j. H4 e& C
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
: G) K- e( ?: {& a) C& o答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。" f$ Z1 x% h6 v
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
1 t) [3 P/ J! [2 l( I稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
^& H$ L0 v2 o5 `能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
1 O5 O5 r4 |6 J: y7 @3 i9 j3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义- T( ?( k9 M! }6 f( ]$ [( W1 n: z
, o) w1 c8 }' V' ~7 N# p: h" L- K
2 m5 p, b: u+ C1 j- F- p
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。& V$ w1 Z0 c" a# E$ N
第二个方程是连续方程。; f# q3 {: \/ d* G
0 \7 ?- C4 K0 T9 M& ~8 T3 i
" J& z) V( U- Y% Q9 L/ m" U1 F& f
水" U3 @1 ]" p* n9 W; ~8 b+ v6 u5 [
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项! N# o. f& e7 K9 Y" w
, [: d' b& F' x4 \" R
散度水平分量: s( L6 Y2 L) p% t3 c
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- b; \! S! j/ p9 a
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- a' I$ h* U9 s7 a; S: q
! Y ?: o6 ?0 Y 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
9 T( t) j+ u- `. Q答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
1 r( a) @0 M9 L" q( M3 v0 m$ e& ^（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；
% ^" B& o/ H1 B+ S（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
/ b0 F5 v! X6 z, X4 E6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
# S- _. R, F2 H' b: W, e; Z% N+ A0 n- x/ N1 J2 ^
5 I; c8 [$ i) e2 ]
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。
3 k1 \- S& z3 n. C [' q四、概念分析解释（20分）
( B# B# i4 Y, ~" x
( T3 A; O$ W; Q% A; \3 y. U. Y, E1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
# z, c5 ~' [0 l, M" V3 j; r; S
5 h3 t6 [1 Y! a# {2 }
' p# |. u2 ?* p，推导波数守恒方程。
& {" e1 E& r; Z- N3 \
" i( D9 m# i/ S2 r& s答：根据线性波表面位移的表达式
+ l/ m9 g' D4 |- z9 X2 E8 V
: O( Y- E9 q+ R& Q% @2 h得线性波表面位移位相函数为：
- j! i! y9 s8 b W8 U% {( j a那么，波数和频率分别为：
0 w/ ?' V, H3 m" }% k3 P, m: R( |) f , a: M2 ]& c r5 }/ |* ~1 W
则波数和频率满足方9 A7 R; ~9 l5 X ^1 l9 G! |
程：) J/ P r+ f& ]/ B2 o
1 i! M3 n) o) F5 B0 G
6 Y- O% C( ~& h, M4 @
根据线性波表面位移的表达式：' g. s P2 r# d
2 T7 l) M& [* e" ~" r0 N得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：1 E4 _" S! V% W5 _0 Z* \- ^. C9 F
则波数和频率满足方程：
; o3 c3 h: ^% |# `- X3 Z
' z& r& N) J4 [/ Z
; n3 U- n1 H& W" B. J/ Z) a
( q5 r. }5 ~# Q a- f# }, l# [2 a
可以得成立，称为波数守恒方程。) i; ^& t) P! W O" @8 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。
8 k' q& ~* i8 @, i答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。! P0 C, x2 K t- K
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
- Q* w* r- ^6 c- j( I5 R" o. _: h2 （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 |
N4 x9 h, O* u9 h
. v6 }5 K" u, f: K
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3 A& n1 E6 Y4 {$ |+ Y; D
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8 E7 x1 w) U5 U2 L1 R) N% h4 w# N
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5 n6 i6 h3 C+ @9 X7 I! X
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