南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
. K" S' a! q7 v0 X2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
, U* {4 i: a( C2 D. l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
8 |) D, h9 r k系 专业 年级 班 学号 姓名 得分( I1 R: B) Z7 e1 d' Y* }. h
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)* t( i, n& `" O& ^
1、解释什么是内波$ k- l" k; t4 L4 i$ Q8 ^
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 _: E$ k! X( ~7 f' u, k2 O2、什么是梯度流？" |. c- ~$ e1 s( ^- F
3 R# E# z8 ?* i5 S- c) ^- b+ o% M+ i! _/ ?
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。
5 J2 `$ t9 P! u: W3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
, p1 w, I. B" @5 \7 O答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
5 e/ }. Z* L$ n1 }; ]" m(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5- ^" u1 ^. |0 v: N
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
9 b. n4 r7 y: x3 H
9 A/ ~4 B v8 Q5 K: Z: B4 M7 t(4)
& J/ D: F3 m# B" v: R特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.3 Q" a# r8 F- }% I
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
. P4 u9 S) ^* a0 uM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
: i7 K7 `! z, ]9 b 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？+ g$ n! r0 h0 f; V0 y7 C. [7 i
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。$ \. ^- o: f0 q: A6 H
6 `3 s; e3 C2 `$ c% q# T7 M* V d5、* u6 X r# {: ^9 N# M. L9 q
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。
( [$ t' F ]- |' d) n, Q) Z6、解释波浪折射和绕射概念。% w4 O0 i' m' ]- ]- S5 k, V
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。# F. q0 m3 s: q u$ p7 E
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。9 r1 a/ W5 V; B" l* G
7、什么是潮汐调和分析？
) t- P( k' `4 N- l; 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。
4 _* ~" W$ l% b8.简述能谱的含义。
/ s2 j& z' d" L1 \, f6 ^5 u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。, e% c6 b) V2 F- [, I9 ~7 q
二、问答题（共48分）7 h2 D+ N$ Y n0 p3 g. T& v5 G1 t
1、（8分）说明内波与表面波的区别。/ o% c9 F) c( L9 S- P( t/ _+ 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。
6 u; ^- N- s. o0 p5 G: k* |; i
自
2 p1 N# ?- n- U3 V 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？2 K6 J3 a; ?8 x/ Z& ~: _7 G5 \
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
# U7 `5 q z4 U+ }% N1 O) S海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
% N9 n' |: G8 N% y; q% E稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
! }8 f6 l% y1 p" k: Y能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。# r& @/ l9 X `5 q5 }
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义4 }/ _ M. i, }- m
2 F% Z! c: @5 Q* ^) r1 O
* c o t$ n# G7 G3 e9 u4 t答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。0 z2 ^6 A3 {! ^& s4 h' _* d% n3 X* H
第二个方程是连续方程。* B$ ^# w1 G" y% S4 i# u) `9 q
" R" C* b/ [/ p% l1 m+ X9 i+ E: S7 O3 L, \7 }/ v
9 s" d# r- H ^6 {水: X( X$ k: J: m- s. H8 h, P2 M) j3 `
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项- ] o) J" A" H
+ |4 j. q" R3 P) j8 @散度水平分量3 h( K4 f" a7 ?2 U7 R3 [ a3 O
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？0 F; s( Y+ @5 V
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& h# J) z; [' ~9 d- }3 s3 f5 b
% ?$ D: b) [' @3 G, ]1 T6 p# m 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
, Z0 X0 J2 R' ~7 H' i答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
& O, [) j$ n% 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；
+ }! |" _8 {: n% k7 b( |（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
( Y, W! G5 G* R& D7 _2 P6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。5 F( K" u, W& y: `& o
. m. R$ K( I! W& G! n: A
9 L! o9 n8 q5 Y M9 l0 f7 f- 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。
+ D0 }, p* g5 i3 R四、概念分析解释（20分）
4 e& r( Z7 @7 Y) `4 I3 d; i0 k! ]7 Y% Z7 C7 {3 [
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合# j1 L$ {$ |2 h& ~
3 F0 W% _3 f& q+ m* z
4 I1 Q% Z& }7 E( I( _
，推导波数守恒方程。, ]3 ]6 s+ t# a
* ~" ?1 y$ |' [# h4 a% y# w. K+ K
答：根据线性波表面位移的表达式
0 p# N2 g* \/ [# t4 E }# C% c% m6 o' F2 b1 t6 |& q- V( _$ G. F! j
得线性波表面位移位相函数为：5 @# [' h/ X( j# \. N; t
那么，波数和频率分别为：- T7 R6 y) _: B. a& O" R+ S
# C& N9 d" Q1 J9 t6 k6 P则波数和频率满足方$ ?# M) S2 ]) V! z
程：
. a# x) l5 \8 M% Q; A7 W/ N) D$ E/ H6 Q* q
1 Y0 v8 G- Y( H2 q2 e根据线性波表面位移的表达式：; j" m7 C- A- k- N! E
: k1 C; B1 V6 v' V/ ?得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：; w, ?" Q0 a0 i, i* N6 P
则波数和频率满足方程：
" k. o9 A, p; \: Q# b
! \$ o n+ O# p4 G5 T+ v
' J _+ d4 ?" c. p& d2 }0 L& n
2 l3 S7 c8 m2 @( |4 G/ O* }0 f( l3 t9 L$ O# ]' F
可以得成立，称为波数守恒方程。
# Y, Y, ^% ]3 n8 N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。/ G% [( |$ d6 T" C3 a, E9 D+ L: {3 d
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。+ Z Z4 _- b2 r N: ?' d% t1 y
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* \7 U! M3 T4 |" y2 H& D; ]
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 |
1 T, W, d4 r! n
7 h0 ~4 v! W9 H# K% l+ ?- B
! E2 L; X! J' k) K; u7 D
; ?. G; _7 b3 r5 ^; c" b1 b2 L
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* P. _7 y% n' g7 _3 a7 V
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