南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
4 _# w* J, I1 l8 d2 K2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)1 K4 `( I4 `! 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
- i/ ^& u* r0 R& n7 n( e) X系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
0 Y [2 O7 ?6 d; I一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
8 Z. J) S8 l( E2 b$ m5 L% ^# T1、解释什么是内波
& w/ j0 n" J. I, _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。
0 a; D6 t1 c% ]3 A# @% T" U2、什么是梯度流？* M" e- l" U& K% h* y
4 ?$ `4 q1 t' a* N; W7 h4 P ! P+ r; l* `) y0 w- i* v5 F- q7 I6 M! k
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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。
( y6 u N4 U' y% ?7 s& \3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
/ X9 h* k& @ m4 L! Y" k答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25. w5 P: V1 i3 A8 G6 M9 M# T. C9 F$ J
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.59 {! n( b* v) U0 F; [- M
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，( G7 r7 M, R' f2 D
; h) |; K' K; |
(4)
2 [0 @4 m" u r$ U H+ r特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
: J: D$ I( _+ S5 h: V ^6 x(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；, v8 \) j5 {" y( U) ^/ t# Y
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）. p+ m' B9 O- [# e! l$ O; i
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
* C/ m% x2 U$ Y5 |2 g7 L1 V% h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。+ x; ]4 a4 G. Z% t- W+ a
1 I _: V, v8 Y' ]! z9 J
5、4 o7 S5 {5 i. P
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。/ q+ u2 t3 Y. P* i B
6、解释波浪折射和绕射概念。
2 P8 l$ A/ u5 y9 z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。
$ G5 y, y9 v1 t. c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。
" g2 @" r! R' [5 I4 _7、什么是潮汐调和分析？
% R8 Q0 R3 K. u* P. E4 ^$ } 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。8 ?) a4 t1 g! W/ x/ p
8.简述能谱的含义。: L- z; w+ I/ a ^
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, |& _. T1 [4 N9 T1 P二、问答题（共48分）
: |5 b$ \) j8 E! e4 ~7 z' [1、（8分）说明内波与表面波的区别。' C" Z" b& U! 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 W \! n8 O' {$ c! C' n! e5 @3 A+ Q; w+ s" \1 M) ]) r S8 [0 [
自
* E( v' p% o7 F" T1 }. b 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？: }3 N8 {) ]( U# Z# F- a$ F
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。. a3 O7 H( e/ ? z( R- e# E
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
1 G7 E/ B, u3 m6 `% k9 a, P7 l: `稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。; z) Q y) p5 V' M" F# F% t; [
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
' e; w) E: e3 X/ i3 O3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
* {% B7 X# _/ v# w! ?& b3 ^* J
7 O) {; c: S1 M4 a- u, l* X7 P% ? M% @
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
( ^- J5 J1 D4 T3 ]第二个方程是连续方程。) ~- |9 f% Y( ?4 l8 L
# A( q' T3 |( b. E `2 z
- i8 U3 M% S+ t- u/ W
: [2 |: |9 M& c G( I水+ F# A9 v- I8 C% G; Z; b
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
( K$ ^- E* _. C8 Q5 N0 v& J( }* v4 E6 n0 h
散度水平分量
5 Z! ~4 r; {. A: z8 u. u4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？3 U( c3 v* J9 L$ M
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
& @, ^* w+ ]$ G' e( }/ L + c8 J3 f3 z" j% L$ q" l2 x$ J, o" X. i
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# z& W+ A# d$ H d; \; t: S( @0 z. 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：
6 Y3 u6 p# x" |答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
. M- S* v$ K2 }5 s. t（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；0 g; Y- O8 W) i+ }7 C
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。3 q' i. x5 D; x' }) y
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。: ?# {$ Q; |0 S6 u. g
& D8 }4 Q: K: Q$ Y8 ~7 C; v, N! p! n! C
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。
7 s1 @% C$ \+ v4 L, z& c# b) L四、概念分析解释（20分）
7 x6 V9 k, m0 r& Q! \9 ~! Q: N1 H4 z9 C% ]" W, f# S
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合7 D" T3 J2 i4 d7 x7 W
# | }6 {: O% z
6 ~/ X8 v1 [1 P8 _$ w! p, l6 {+ N，推导波数守恒方程。
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答：根据线性波表面位移的表达式/ f7 [, f! z* T0 y+ @
% c/ ^! x( B f4 n# p4 h9 Z得线性波表面位移位相函数为：' r$ f5 ~; V, r' B
那么，波数和频率分别为：
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/ P; K8 S& p( r# C4 k5 ?- }& c则波数和频率满足方
( |; ]3 S5 n% N' |/ f, m5 E程：% @$ }+ F" c" Y0 }
& G" c; m W" B1 q- J5 C9 U Z0 ^. f3 d: \
根据线性波表面位移的表达式：% d3 D" t6 h% E
4 ]9 U3 A$ R' W) L" n2 W) g4 z得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
z0 k: v/ T# U" K则波数和频率满足方程：9 X3 W% O6 v2 O
3 Q+ ^# e+ D0 ~3 G4 A4 D" {) g
" q: c# N) a5 R2 e. q
6 e; q0 `1 {1 E2 g. T- ]+ p7 c/ ]' O6 t7 v. r: f
可以得成立，称为波数守恒方程。: u! j) Q& f6 X+ I6 c
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。( L5 u c+ x% g a! q. s& {
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。+ \+ h7 k2 O* R# F" 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
& q1 S+ r: O# j: E+ q. W+ ^- k% ]/ F2 （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 |
6 D u* ]* j. i3 a. K
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