南京信息工程大学期末考试试卷（答案）& d: @0 Q, F; x+ y7 n0 B
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
, Q7 l) J- q- A3 e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2 g( g# k* f0 Y( I! M
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
/ m+ R# @4 [& e. A* {一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
7 x* C' M, r# v* D9 r1、解释什么是内波" Q K$ i6 e" K) o
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。
+ o! e* k/ |) o$ E+ H2、什么是梯度流？* c n* Q: d C& |
- [0 }( V% O4 ]. h" D. j# ~
) | L+ v9 ~) C3 C: a) f% W6 W* ]
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。; P6 s- ^ y2 M# i6 z* Z# A4 a
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？! N( o2 c4 S. Q" Q5 S/ Y
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
# m7 p3 |' G5 ]; l(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
4 O- O% d3 s# s$ X9 Q(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，6 K$ ?1 J2 h4 N
7 B; W' H2 X& s6 Q' d1 ^(4)7 s9 j0 H7 C. H/ x' R
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
; D& \) P3 Y" L( }5 y(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；1 e% b- c9 M: q- @, N$ b
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）8 J# `# V7 Q t$ D: s+ p j; Z
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
1 T6 o1 Y( t8 s! Y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。1 x) x5 d+ I* z/ E7 V$ I
n6 R0 j9 u& i% @ w
5、
/ W g. h3 e$ V$ T2 |* d! B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。5 G. ^* J9 o$ n4 y' ?
6、解释波浪折射和绕射概念。2 `6 n7 i2 m( |- h4 s) 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。
1 x/ R; h) S, ` @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。
0 { s2 h# H; H8 H7 w# n9 o7、什么是潮汐调和分析？ U1 S2 b; E3 I- E1 E3 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。
) @5 _" g( L$ ?- R/ {8.简述能谱的含义。" A6 Q1 w. Q/ C+ ^( W" A6 R
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。
( p, v E- o3 p6 P" I二、问答题（共48分）
5 u- j6 a7 ?: ]* _6 T8 ] S1、（8分）说明内波与表面波的区别。
$ d- U, `" [5 o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。
* o# K. |7 D+ R) @" ?) U. z$ N* ^9 a% `# [6 n. U% N
自/ t+ e% K% `7 W2 f0 v/ B' m# Q5 B
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？' E* n4 D( S5 t) K# i
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。* B2 }2 l/ T. o5 @' q+ b
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。; Y5 |6 @( B# r
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。. n& p5 d6 V# S/ ~& ~* K
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。* ^% Y- P8 ]3 `3 p) ]" G+ x
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
2 g, G ^% _7 F
1 F3 M6 Z2 R- k6 [
R9 z4 V2 X2 ~5 }- l% |/ }9 Y答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
& f$ V* {$ i! J' f第二个方程是连续方程。
& P) U6 F4 [* |$ l0 z2 }7 v z. z! F. T: o- D+ G" m
# v! D/ ]# y* s
7 H5 X- l$ M# a }& b* c水/ I, w+ C" b) I8 B! r* L7 F
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项: c7 U: Q+ v& ~7 R) X* ~
" j5 {4 f% h& R8 v6 L. @! d散度水平分量
% Y( `: G0 i4 ?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 l$ X& J7 i/ h1 A+ m5 D: A8 i2 T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
( F7 I: _0 o! U% _# ]; f. ?0 I( ?' U9 E
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：8 Z; K+ H; G9 J0 C6 X6 D
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中+ f/ L/ O' c4 i! ?, F- i
（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；
@3 l% L* j: f; c2 s6 Q（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
! x# q' j# M4 x+ |6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。0 o0 y' c6 ^: S
! C! g! y: c& p( K# z2 H# M5 m9 C# ]) B" L1 R, e( _8 [. s6 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。/ Q" r T8 F" W; Q
四、概念分析解释（20分）
2 D, j- A3 h( V% a# Z+ c
' u, f/ H/ f+ y# x1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合8 U+ A3 M; p _3 z' j9 b9 j
# H S$ e# z/ o! o
4 }" F5 e+ m) z8 Q4 F1 P6 q* [8 {' @
，推导波数守恒方程。
& {8 f: h7 e: ^# ?) w) A
" U& x5 \7 L( A4 W) a答：根据线性波表面位移的表达式
( e- D/ F; E4 x ) B% C4 a- E, `1 e/ ^" G! z0 M, y8 @) ~
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得线性波表面位移位相函数为：" v2 u" p5 u3 m; ?% Y
那么，波数和频率分别为：# Q4 o9 N& A' p7 o
* K5 d+ l# j5 E- }则波数和频率满足方
. a! w, u+ m, L程：; h" \/ Q! y. @" D* F& b
/ K5 v; b# ~% @' ~: E# U) E* [- i2 n& ?
* u3 \ E) Z9 C0 y q3 k
根据线性波表面位移的表达式：
5 L( \0 @5 E; u2 N% R
P7 g6 @0 l3 o得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：- l }3 z* v9 s3 H8 Q* e
则波数和频率满足方程：
: z" x: p5 d: | o% `
' M% J% W, N7 v% Z M$ Q! q: _6 I4 T7 u! o% s3 e% n9 ~# d, h" C$ J# @+ w
7 Y, J6 ~( G6 `! K6 H) _
/ [; k: }7 \: n) E可以得成立，称为波数守恒方程。& F. M R' B& n/ 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。' I' j5 j6 W& h
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。6 s# g$ a( K' L# z! \' u
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。-18 V9 T% i5 O6 o% A
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 |
- f5 x9 k# W; i: C
0 E- I+ P9 W' H! x; [) }: ~* b
4 p6 Z9 V0 A5 p6 w! I
; S; x. s' }3 [$ v; c
3 a0 {8 N6 \8 K: a3 |: Z
* ~- S) x& }* l* T) }0 g$ B
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4 y* b0 b5 A1 X% ?# M$ A% L' Z
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