南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
% `! J' p k. G6 L' s/ ]# T2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
! v" |# J) |$ E: j8 @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/ E8 Z7 E6 b( Q& n
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分 O4 b& w( g( g; D' _
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
/ n" b: @! }9 s i7 T1、解释什么是内波% x2 ?) d" S6 R8 [# V- R2 V7 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。
7 {" M1 N& u' c2、什么是梯度流？3 Z7 r! o. I q5 b6 ~/ F: {
W" t0 G# K7 \" b; I
! x9 I8 ]$ n- n) y f
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。$ D) j( R, Y+ `
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
& o4 `& w1 @6 m! j) L* u3 G; m答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.* L0 W; R n4 I
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5" C ]' N9 J1 P( Y0 c
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
: t4 @8 |, y4 Z; s& V( T( e
1 z6 n/ f4 {# {8 ?% d(4)
9 ]( A5 t0 v, h/ r. h! [* g特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
N+ B9 y [! ^1 L2 U H5 k2 Q(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；. M4 E1 g! r% y
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）' l# K6 B! `9 f! z+ z8 k
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
' o8 _/ C/ Z% {9 \& e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。$ A) K4 L, ^" c% W# f, c E( q, X3 k
$ R, T% _) X: K" p5 z& G& H
5、7 o& [# J9 B# B+ E9 C/ B$ s4 O$ J- Z! S. w
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# {) [( h; l0 W* R+ t: X- Q1 Q6、解释波浪折射和绕射概念。7 m( G% R& j/ ~% b1 E
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。
' r' l7 Y' V5 L; a. ]) 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。
. F/ `, e$ h4 N. S# d9 I1 j! l7、什么是潮汐调和分析？* c( D8 A' B% c; f" d5 c* H" Z; 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。% R) @# J: K+ p) R7 _% o5 C6 ?
8.简述能谱的含义。' t' c% Y3 [! {+ 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。+ {% |, U) y$ F* Q6 s/ y& ^
二、问答题（共48分） k: _5 r* }5 }6 \
1、（8分）说明内波与表面波的区别。! x3 m8 v6 x2 X$ B# @
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。
! u/ L) B* o* g9 y1 R3 X; d
3 {) c9 d5 j' H, |" Q- E$ U自
4 n$ B) ]) G9 v- P! U 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？, K( ~! I) P5 l% J# O6 ?4 D2 R
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。+ g! m/ n" ]! D0 h) S
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。$ P3 f$ {- t- t
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。- T t; Q) c0 y+ M
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。! N6 O: m4 [/ l0 K4 p; F7 y* T7 o1 N
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义) |7 y0 Y6 q, i: r
4 k2 [* _( w Y6 [1 D, H, X
0 Z7 z. O+ W6 b7 l答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。9 F. n$ a2 c0 N- q: E0 v- ^0 h
第二个方程是连续方程。- R" Z) I/ x- P
8 Y5 ^8 o9 D8 H' a8 m0 d
; J" }$ D% B4 X- u2 V
. s8 B# s" z0 W0 @) W3 s
水7 Q) H+ R! [, Y- I l0 B" p6 F
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项* I* ^! l: E$ A* w
3 o& F, f; N& O0 x$ h散度水平分量% y" d9 _5 p2 p) X/ Y3 f& R' 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？
$ J9 n* [- r' V2 B* y6 }9 Y# I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2 c* t: y- u: s# i* Y0 ]
! I+ K2 B2 K. T# O. _: @
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 c7 s+ N9 K答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
1 Z' ~/ I4 F0 C0 J) P9 c: g（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；
" d2 \( u' Q# P; k2 y; U（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
# k+ M; v! r8 D$ }: v& B6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
- E! k7 X: y# e7 ^5 R/ s4 G1 `# i% }, A" O2 J2 h b
6 p7 G2 e- m: d$ c; F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。# w% D4 R! ?# h2 u& ?
四、概念分析解释（20分）
+ v0 y; b# g+ ^2 }7 T 0 e7 X" C0 e9 s' \+ t1 s+ S* @7 x. I3 ?
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1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合4 g. b+ f3 s4 R+ l
7 S2 y8 K. T- X& @7 k: ?7 [
* Z- P* n) c/ w5 c) m，推导波数守恒方程。
" w" I6 C |1 U4 G; Y; O, U4 C
( @+ j0 S, S' a0 ^. F; C答：根据线性波表面位移的表达式
' w; O. \8 m, N& `; T* P& n, f4 q, o2 j6 o
得线性波表面位移位相函数为：
& K1 U) C8 v2 A* I6 p# C. T3 z那么，波数和频率分别为：
( l7 q) K4 d& Y9 K- r! Y& R/ g 8 z! v8 ^5 U% i* c
则波数和频率满足方
+ c' i- W- T% l* v6 w/ y. G程：
$ G; ]4 g; `+ A' D
l( L4 S9 j8 `) S5 N5 ^5 `
; g2 P% M- ]) \2 k: N8 U9 E根据线性波表面位移的表达式：
/ U! }0 b$ v( c/ h! z- U- g
e9 C* q' C) f* h2 S+ m, m得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
. Z5 v8 v, z- g/ `则波数和频率满足方程：1 m) @! U- [* ~" [" L, o
- @7 Q9 w8 q8 e" r1 W) h
3 i i9 B9 J; I9 o6 M$ ^2 N1 I Z7 d) D+ G% T$ n x
5 h& s( |: n6 o0 t! Z3 k1 K
可以得成立，称为波数守恒方程。- ~5 i" x! {8 b! C& ]. j4 t2 x
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 x. D9 Y4 q; u) @' Y F. m答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
7 B a9 a7 z2 X( a- 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
3 o- w5 l% v! L5 K9 K2 [) w2 （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 |
# X4 y. x& T; R k
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1 K7 k% P. |; p5 B7 d1 N
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- o1 p& |9 i- b
