南京信息工程大学期末考试试卷（答案）5 M. a/ o5 S }( l( T# n: z; m$ `( N
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)7 y6 v' ^! {( t$ [
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& {/ L9 Q9 N n! K
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分; b- c8 l0 r( ?+ J: ^; M$ T
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
3 F0 E# B9 W+ M* K8 q( R1、解释什么是内波
) L/ A0 j; }2 E2 T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。% q) U; r0 g1 f t3 F# \% ~
2、什么是梯度流？
9 Q' C/ `, ?( a2 g4 N$ y% x' I( D: X8 x- i B& O( X
1 n8 X: G3 g' K3 g" f; u" [
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。
) [, _ C: O L1 B% x! F) c5 Y4 R3、有哪四种潮汐类型，如何判断？/ `$ V/ }7 c/ K
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.! C& [) E5 z& K \+ ^1 J
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5$ H! S1 D+ y1 N, Z$ y
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，# n+ a0 \" Z% _4 c/ E
$ ]/ Z7 Q6 n( I6 V9 Q
(4). k" G V+ `+ n. b$ Y4 k% B
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.( K' y# I5 e, `- Z8 Z) a K& K5 x0 O' y4 `
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；5 R) U9 B$ S. M* j) d; p
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
4 @& P+ U% E, Q( F+ H 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？) ?# }$ z( B: Q
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。
8 Q! }; _; L* X* x U. g h5 T( w4 W- \- `) W1 T
5、
8 z9 e, J8 j" 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。
; k2 u, a8 j$ g0 w6、解释波浪折射和绕射概念。3 y. I3 W7 u" t. W, Q; s1 j/ H
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 m7 c. O6 W3 f3 V$ ~4 i
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: u$ `( l" k1 D- o
7、什么是潮汐调和分析？- ]4 m$ j' g$ P# x9 Y V
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。
- s) ^# E' G4 f: ?/ J8.简述能谱的含义。, V% {: B* U: l. @8 M2 ~8 O* 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。
9 `: p# V- k' q. e# f% q* S( D二、问答题（共48分）
0 D' {' x' n6 _. U1、（8分）说明内波与表面波的区别。
* n* z: ?5 W( y! ~) ]3 G7 M: F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 p' e0 m& b$ D' ^, u
) m1 j8 L, U5 ? r% @) b, z( L自" \" S# I( @% i. C
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？' L5 F! N7 ~" c- q! b
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。5 v v9 _( O) m
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。5 Y# C/ c2 i" F
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。: p% s* H2 ~) r/ j/ v
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。$ ]+ w' j$ _% C% {/ A3 ?
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义. b$ @+ d" M% q; t. W. R8 e
0 c6 ~1 C: P- X- v
" V2 h9 N9 r5 h3 S# [答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
6 \5 Q. Q6 w% r- m# D t第二个方程是连续方程。6 T" o, W' z' h$ o/ N* O7 V+ S5 j
4 N) L) ^5 a8 X' y
$ Y. u7 P, g- f2 H
% \* ^' g4 m0 G$ \) [* D4 T6 w水) L) X+ f: h* Y$ ~: M1 l3 Z: [9 x
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
" u- [( j# _; u8 S+ J& Y& ?+ b$ H- B9 o1 z, K. |
散度水平分量
5 o H( f9 V+ e( ?% T V4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？
: V t/ |: p0 G9 y6 K' z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$ u: W% o! P2 Y
4 `: U2 i5 `. y4 b: ~ 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：+ t) |! L% ^; e, A, @) X& n9 ]
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中0 L; N+ ]2 F1 w5 A% J% ~. j
（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 o% D! u3 W# d（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。3 I+ C/ L0 e3 k5 h; L/ b
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
5 P3 n( W3 G; ~3 f1 }/ F 9 I/ i3 V* ]1 R8 ^9 ~1 u5 h8 {; p- ]5 i
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6 U. w0 j, h2 w5 \& Z9 k `4 h( C+ W- g- i, X
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。
" N: l" z& D2 A( Z( M9 d' ?四、概念分析解释（20分）, S1 r1 y, A6 h% M+ _/ T2 e' R
- D9 \ \0 c+ s9 y4 i2 r; i9 Q1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
0 P) v, J- r0 Y: v7 x# o9 S* E" t
, r/ A0 O3 n' T- W% X% e' F$ a
$ j8 {( U. x0 }) {9 R4 }，推导波数守恒方程。
" r9 r+ V8 T1 M9 l- u) V
) d {' a5 O: A答：根据线性波表面位移的表达式7 @" x8 E: c; \
( j3 G" t( [1 Y8 q9 r+ r. W得线性波表面位移位相函数为：5 R( b Q$ |) G9 E" h! I/ V
那么，波数和频率分别为：
/ z2 K: ~2 _6 ?* y/ R( R4 |
7 d4 E- T4 D# Q; H; U1 ^则波数和频率满足方! @% F9 m9 o3 j& c
程： Z( X( K* j! S) X
8 v* ~0 C8 \6 q7 ^3 k/ e7 u
 ( C7 v3 b* A# o9 l8 \, o2 i+ t8 e; n- a
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根据线性波表面位移的表达式：& G8 w7 }0 Z6 A* K) G
2 U4 a8 x& j6 V& ]+ R1 i0 b
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：: x$ F7 Q3 p1 x) K& U6 C; K/ w9 c
则波数和频率满足方程：# a: x4 d- e( a9 v {
$ p6 E- n) ~- f( W, F) ~
2 V6 A: E( i; K( b' V; ?- d
2 ~3 h$ d0 Z4 L: P% u+ d
, J3 E* ^5 d' I/ W
可以得成立，称为波数守恒方程。
% l1 C. D1 L1 d) 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。
# L/ u6 F/ G% ^答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。+ Z3 Q+ X" S9 w) v5 i# h$ f
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- M5 I, J7 f" o0 M8 S4 `7 v
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 |
, V7 f/ x: ^% c6 T: D8 D
7 o3 y# A* O) C( j. o$ _; @
% H8 R) V& N% F0 L) | [
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5 N0 p5 o6 U' O* J
' H9 W# X3 C5 {2 E4 \$ n8 Y
1 w ^. h. E' x7 ?
