南京信息工程大学期末考试试卷（答案）, ^9 X2 Z \4 v# _2 V2 X
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)# Z. [) m" r4 M9 x/ T- D
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
. D5 D7 x, `4 @+ Q! F) ?; C: I. u系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
5 R" x$ h+ r' n一、简答题 (每小题 4 分，共32分)& U' i: F+ r# a% p- J
1、解释什么是内波+ i; \4 b) g$ h
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。
. _* F8 E4 t* z' E6 \2、什么是梯度流？* {) C0 W8 S- k- `' w
* x$ [+ M0 @4 \; Z" ]2 D3 F8 l* k
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。
/ O$ }& m# _2 e- ?* |0 H5 t/ w& u3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
: Q; U/ \- O2 l( w/ a( |* T7 B答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25./ B% q/ d q0 i( T; x
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5- x9 ]. L# `6 e5 c2 P, j+ x
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，3 z7 n1 T# O% e
9 v( k6 _* {9 w
(4)
! Q& `) G& \* m4 [' n0 x4 o特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
& U! P4 h) Y3 @0 M2 V(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
' Y ?* B! w3 N+ A- `% EM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
- y& K" R4 r' F9 ^1 v! J 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？: K; U9 J7 l( s; 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。# i8 a8 G7 \% \6 H) f: b( x. O
. x' x& y$ c! n8 `, g' U
5、' O" O* |7 r$ I: i
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。
7 e, x$ {0 P2 L+ V$ s3 A5 ]6、解释波浪折射和绕射概念。) D# x0 L. R6 W. h: a& z1 j
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。
- k" Z5 T$ F; c, g# |8 a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。& q' H, ]- T. A
7、什么是潮汐调和分析？( y K, J7 q t, b
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。5 c( t- ]4 ~1 V* }
8.简述能谱的含义。2 a- |4 ~7 \, R# h5 X# h' P
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。9 V$ [/ w- E' E% F: Z
二、问答题（共48分）6 R$ G0 O7 }3 J6 }9 M
1、（8分）说明内波与表面波的区别。4 x7 |7 ?# R8 n1 ~( M) e- {; y
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。0 w7 [6 ^' v" Q* n7 d
8 ?. \: t% U" i% U& \
自
2 ~; m N7 a5 C- }% [4 e4 Z 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
+ s' U( v2 e2 Z+ g3 N" K$ U# u答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
+ _0 K( A1 q' i" ?; L/ L海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
) v& o& {5 V' H9 d a1 q4 V4 E, j稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。0 Z# p% H1 Q8 C6 J
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。- Z' }! T% y! e! R6 T/ Y
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
; N1 ?8 ~$ W B( D8 h* G* ^0 r n5 ~5 [3 h
3 a2 H8 X% r3 Z1 @5 a' f o答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
* O+ a! y7 ~& g" a( R第二个方程是连续方程。
$ v9 X, r: G8 f$ P5 w( S4 [$ G5 Z: o$ k0 c. B7 Y
9 ?* S' c5 m3 j: X: O, a: Z5 ?
2 D4 h, ]( `# k水
0 l' O- i; N6 c, y n$ Q压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
2 z4 ^$ M! {) L2 s! E' [% T7 U
% E7 r9 r" u9 S! x! O ^散度水平分量
0 Q6 O1 s8 [( U" m$ c" J4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？( z% K' F9 Q$ D* f
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
1 y$ v" P _9 ]/ W9 v$ W' X+ T. F7 H& D+ B d
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：7 M' i$ f) b7 s, h
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
9 j* I7 s' D4 C, L% T/ h（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；
5 Q& V% N' O2 o% o6 K6 E（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
6 V3 n. k6 x; I) A% \) T5 ^! B0 h- j$ N6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。! i7 _0 g% k J' s* L) X
. |8 n# U; @& O2 M( N3 R
% E x- L* {2 Y# P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 q# C4 m* C& {; e
四、概念分析解释（20分）
4 y% [) {% z( S
5 |* c, S. y% T9 p1 r* L1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合6 P, r1 ^' S# S7 ^, B
9 X- ], a4 `! c* c9 K. @% U* x2 F1 s0 P8 f; E
，推导波数守恒方程。 A/ } ?2 K0 V' c6 R O& `
H+ {* u5 F& M% q
答：根据线性波表面位移的表达式
" D# @% R" y; ?2 {0 H0 [' z' Z4 o. @% C2 h9 P, u
得线性波表面位移位相函数为：
+ M/ {+ ?3 A$ Z$ D1 u! ^那么，波数和频率分别为：6 e! y# i! }% `) X, e9 c( J
8 q; b. L( j4 v7 M
则波数和频率满足方8 I3 K( q+ i0 q7 Q9 v" \
程：
8 B f# J; S' {/ n7 N. v/ N6 U8 x6 T6 G9 G& q4 R! C
# n- E& o4 r' `
根据线性波表面位移的表达式：) N$ w/ o N* B- N
* O% z$ ?7 O3 _& b+ I, ?8 S; t
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
- {% L) H9 D! A5 \则波数和频率满足方程：( k! L. g' J- y# D
1 ~7 k( r. l7 O* L( q/ {# Q) ~+ t+ N2 A8 S1 Y
3 U! u9 u" ^5 N. o; _
. T/ G: Q \5 Q( x! U; C4 M1 ?) l
可以得成立，称为波数守恒方程。
$ a( l4 N, N* W# 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。. [6 c$ k% e5 N' T+ l0 K1 i
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。) H x, H) n" L$ @- g) H& J
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
4 }( N; j, K( `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 |
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8 ~/ W+ Z) ~. d+ f" N' Y
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1 ]# }% {) r" B9 k1 h) I: a0 w. g: S
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2 O/ E2 e$ O& C4 c [2 k
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