南京信息工程大学期末考试试卷（答案）0 H% ?3 P1 p n9 H6 }/ q9 h$ {
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)6 c0 i O6 \1 g1 c7 B: F
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
; q0 ~! a. o% Y- ]; ?5 A" h+ D系 专业 年级 班 学号 姓名 得分$ u6 m3 S6 r$ V2 N I0 {1 s
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)0 f% e7 O9 o- ?2 B- ~, ]4 }8 s
1、解释什么是内波 }, ^, S' J9 l- k+ [
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。
; U/ t3 h; D; I2、什么是梯度流？: t0 i3 F( @9 _8 } i& w
' K1 X: f# Z t
1 W! ^$ q4 U P; h6 G- H% V
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。
. a z' O7 H( M) x$ P5 S L5 @3、有哪四种潮汐类型，如何判断？+ S I3 ?3 S& B7 c+ q" V
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
' \8 \; z( K) M; F) {9 J(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.50 t" ~6 u8 A& C6 h+ u# G
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，1 h5 f# ~8 f5 @- b/ O# X1 Y* s
* z7 j" W; P0 P% K5 o4 [) W
(4)
! _1 I, D: N7 q! l2 l2 A3 j特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
1 q1 C" H' w! X; }* f(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；) \* w( _! b. W* G* Z
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
( D8 X* u6 a9 v2 I 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？( \" H1 ^( V! B; ?( a1 L
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。) v7 s" a% O" `3 W
) E8 k& a1 @. w. d
5、+ U6 L/ I; m$ H3 d5 C l( x
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。! M5 D1 I/ V7 {. j; M7 p. y) L8 w
6、解释波浪折射和绕射概念。) m& j3 [3 I( {; {9 q r! ^# G
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。8 }9 T$ |. i: `9 G- o, u/ G, r' T) `# K
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。" x& E7 i* t9 L5 g9 K" N3 T4 W
7、什么是潮汐调和分析？$ t' t5 _2 a! M" J
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。( V4 ?$ X( r' V/ T
8.简述能谱的含义。+ x% k# \$ r1 ?2 c3 T
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。4 C) c0 O1 B6 f& x' ^. e
二、问答题（共48分）
1 F' Z! |" {% O# v% D" r3 [5 Y1、（8分）说明内波与表面波的区别。: |9 ]- W) F- j; }4 r- z: D3 H- g: `
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。
( H1 }' b9 ~" E+ i# V; y) I" u( J+ x0 T
自
6 k, b# g, V/ v' C* t 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？( G$ t5 v" P1 M, _ U. l5 E: v
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
* W3 P" q3 R8 a% y6 v( A9 M海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。. E. d" ~0 b A, P" v: A1 ?
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。& V. f: A$ G- o
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
- h- R! F* d+ w! f3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义' a4 C+ H4 _9 Z6 O( I9 f
5 A/ s- |6 m$ A9 P9 G& V+ n. i4 z& \; {$ P7 d' {
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
) `" V. [7 ~0 v6 {& \( v! q第二个方程是连续方程。8 j6 r q. h2 R1 k7 g8 @ l
% D- V X1 T1 v m s* M* e/ Q8 i7 Y7 Z6 M# N
& O% i8 N8 M; `, o' z水
/ j4 T. c& M0 ]1 |) N压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项& c9 W. ? g X7 r- d7 b- r# b
; r4 a( `% }2 Q: P" d0 K9 @3 Q散度水平分量9 x/ [/ L; O* Y0 K% z C4 l
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？5 @' y$ @+ G' d- G
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: P3 H/ b9 C( E5 k' u5 t
) i% W6 N5 ~$ m% z( H5 W 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：2 t; o& k- N W3 h; I
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
4 R) u* [! d/ d5 }- c（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；
# t+ Q1 G% I" }/ M4 ]（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。. o1 S, d; p! n) W7 u1 V' 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。
3 L d( e% [5 e4 \3 @: G9 t
; @9 K5 z8 k) Z; ~3 f0 d4 a/ C1 _
- V" L* ?! A$ P* O5 g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 C! A" c, E" s! i四、概念分析解释（20分）
1 y3 G1 S: W3 P* W0 G% }5 L( u2 w! ^$ C& K+ ~' `
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
7 v5 p8 {" K$ z* y5 \( e. U) {2 y o) z. |
" w7 G/ c: D6 H1 d
，推导波数守恒方程。
4 P) c3 U \3 x# ^! C, O0 T- c* l+ Z e9 w% J" ~
答：根据线性波表面位移的表达式
7 E; |1 e$ f! I" Q9 u8 u1 g! v9 ~& \; l4 s1 L; i' V) q
得线性波表面位移位相函数为：
+ a5 I+ y: L7 O. }( W那么，波数和频率分别为：( a- m9 }, T$ {5 d6 f+ g$ G
) P5 s& f4 k( N+ R. o |0 H
则波数和频率满足方
" W. T$ I! v) O. J程：1 `/ o4 m3 H, a$ M2 h, b6 T+ G
$ s! N1 T% M8 r7 T. S" M3 `9 Y. t4 K) H% F, O
根据线性波表面位移的表达式：) T6 T( B& }/ T! _0 b8 {* t7 d4 Y
, X7 E0 d6 T+ |# L" U/ L得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
, w8 x2 [' e" W; ?4 v+ q则波数和频率满足方程：
+ F6 y0 z/ S& S( r; h+ X2 O * h5 R7 i. r1 i+ {& l0 c+ s2 [! r
0 t9 t" f5 R! S- w# ^+ ~8 C c
: Q" i& o) t( w' V" ^
+ a4 y/ k3 I% ^; w U- J
可以得成立，称为波数守恒方程。
4 B9 N$ r, R# u4 H# \ \' U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。' h" B- H( \& P( n. Y E2 x: K6 S* I
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。' f$ V# I8 w4 _8 b& b6 [3 b
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。-15 ^8 _6 q& l9 c# s1 K0 @. c! ?
2 （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 |
5 W* p: o0 H9 h% o o
0 T, E- M- @) U" } [& m: l
: d. d4 _3 u; O+ i( X+ c! ~$ M/ {. [
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1 d% U8 e2 B& l$ C. n3 D& C" {
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2 b! l. |, [& V3 d
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