南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
& H; T9 `# n7 a9 r6 Y2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
' ^0 ^6 r* A' d. l6 V; 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# F3 V- g) q T' J: D( B) g0 l! l
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分5 L& W% r" ^- ]6 q+ g8 l- _+ E
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
0 T; P& h4 g# m1、解释什么是内波
/ I! }& I) o+ |% z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。
3 d {% k- a$ O: G2、什么是梯度流？- m8 ?$ w% J& k4 \8 r0 d" |" T8 b
5 c2 `4 A2 }$ I2 `+ o# n3 r
9 L. N* O7 Q% a, a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。
( F3 ^5 T' K& E( Z0 v2 C8 G' ^3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
! Y- l$ i, G/ D" B% |" D9 x3 {8 @1 {答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25., p! G1 {* n3 r5 S$ B0 [. ?% Y
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
4 V0 D- Q" J4 T/ O% J/ P+ Y(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
+ U" n) ~+ |: @8 L- [ k! }& z7 _; o7 t) U& y
(4)
! ^2 q; H0 W' [" h+ d特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.5 e5 c! f3 f8 J' c
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
' O5 q; R, J0 t: aM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
: R- e" R. e" I3 s8 _ 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
7 d7 {* v! A, a; J. R' 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。
: G" n& r6 }4 Z" x6 ^) [) H, X
P4 M: g9 |3 o6 i3 Y" J, N5、
5 o2 u& m% o3 b; Z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。
v! N5 y4 I! d9 V# n' x0 l, @& j6、解释波浪折射和绕射概念。
8 r* ]6 b2 V# X* ^5 h$ t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。" G+ L/ D' g. j. n. s9 `
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。
$ d* s# X! S( F7、什么是潮汐调和分析？
4 S# l! b, ]% Q3 E: R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。
* F- o: I7 d4 O5 I! d* m8.简述能谱的含义。
: m4 K L$ _& P* m3 `$ K5 w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。
1 j2 k0 z) g, N6 D2 g/ }0 {+ U2 T二、问答题（共48分）
7 h; j0 ^0 I0 p" h% M/ ]" \1、（8分）说明内波与表面波的区别。& {+ |4 |4 [9 K# c
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。1 ]( C: t+ L5 z& q5 `% [
6 {; a; {. Q2 X" ~* r1 _自" e0 R$ D8 L( O
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
; p6 R" G9 x9 o6 V d u* R答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
/ J6 d7 y% \ _8 k! g海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
1 ]( i% M5 R6 N2 {/ j- D5 i稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。5 T- }+ V0 b6 X5 z+ C, i
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。& o2 ]3 _, B7 `2 o0 B- r" T' F
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
2 _. r$ B8 Q( _- |7 J5 D4 R
; w$ D% p* [! i3 S+ s' X9 i
& c% i8 @1 \, Y T* B5 J0 m( J6 f& _答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。. `' U: r) _7 V. u7 ^
第二个方程是连续方程。
' G! x7 l5 Z) M# J5 n& r M6 [, t5 m
m ?: o/ a R. ?% K$ |7 C3 t9 N' r
' l) a# m, b* f. r! t Z
水! q9 j* g- @* m3 Y
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项3 z4 D) P3 U& O! E g. d
2 ?9 K, J, z: r; j$ {
散度水平分量
0 c7 ~$ k+ d% X4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？- b$ [/ x2 W* G" {4 ~
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 T6 ~4 ]) `9 Z, ?
" x9 \7 {1 M/ q6 }
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：( x; J' A6 X/ E
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中4 V6 C6 V2 {% L
（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；
/ ^* `2 k+ B; i（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。+ y1 @2 M& Q3 ~/ E
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。, l2 ^/ l4 Q5 _- Z' x1 a
& s- k$ {6 F1 |, t$ \! d& p/ \8 h. E6 U0 _$ c1 S1 Y
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。 q3 e/ B* ^; e
四、概念分析解释（20分）7 P1 v# N! S' {, a1 |; B3 J: m
3 n3 ~- Q, I# a: L7 @8 g- d) U; W
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
6 v. g$ Y4 O% w7 k5 z9 l5 B3 I7 B, y% n
( I+ Q3 t0 y% g# Y
，推导波数守恒方程。
# Q( d* E- z5 x% ?( ?3 M# w6 s8 h I4 m' \
答：根据线性波表面位移的表达式
8 R5 f: b+ v& F. \- ?# `
4 K: W0 S2 A6 g: G: `- C# _* y- o2 w得线性波表面位移位相函数为：
9 n9 q1 d5 K9 a+ ~* O; A那么，波数和频率分别为：
" i' H* E( y8 l$ o( ?4 t6 t6 d / T. @2 _ ]8 e9 E
则波数和频率满足方
, V. o5 P& v- O% E* L* q. U程：
2 I8 F1 @2 E2 S5 C( b
, l/ b9 D: y& S3 r( T3 W3 y' k; V- u6 P) E' W& P" f
根据线性波表面位移的表达式：
5 X0 l. D) k E0 {4 X- Y Q* q6 M, W8 X1 }
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：% S6 { {# A. N
则波数和频率满足方程：
$ x( N6 I% ~1 N
; S, S7 O7 S4 B; ]3 D, K, K1 x# v; F3 _& I9 r+ t8 V& g, M/ _8 j5 }
9 E q& n, T8 _- F
! u* d/ }1 H+ x( q可以得成立，称为波数守恒方程。
- i& E% [8 `) q) f* E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。) D* {3 h* q4 _1 ]0 N7 R
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
2 g- N3 V/ E/ n1 r: G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
* d8 G" N9 x. d2 （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 |
; H& ~4 O6 z/ b! k) q, l
- |: s7 ?1 P5 m. \+ E" N8 l) s
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9 p& J8 Z+ U# U( v* M
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