南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
, U8 J. g2 G* Q b. g0 }. R0 h3 W3 y2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)1 F/ y6 e5 L/ m' V
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: L( [. Q6 |" ?* P' @) }& g
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
7 ?) [, y9 H: _4 E一、简答题 (每小题 4 分，共32分); B. V8 Z z, {
1、解释什么是内波6 _' e- G( b' @6 r0 ]8 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。+ `+ U1 r) U5 ]& J1 n
2、什么是梯度流？
5 e; a3 A& W' w- D; X( [6 \# m5 \3 C
) P7 p) \1 {! B& j* d
$ y# B6 j" I: M6 u8 s+ }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。9 V+ k. H. r$ P" R2 [& S
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？5 y+ q; P7 c% l$ e6 H
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.- W1 s0 Y/ M4 j( B* s
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5 D0 v- a; V) D u7 t' v
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，: I% S: v6 D3 c' o7 W/ A
) J6 @9 I; ~! A4 c+ Y' I(4)
! ^/ W6 m% j( H特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.& h4 w2 z6 ?+ I# E
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
Z1 @4 H* i, Q" q" kM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
* t$ _- m& p. J& n 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？1 n9 t$ C$ C) J' u8 O) T, _0 ?3 T" z
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 U2 Z7 U8 g+ y* K$ U
' R% d. G4 L A2 ]
5、
+ J* m3 x. B) s7 f# V% q0 Z! m7 D* y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。
6 X1 o/ g2 h/ z9 g: V6、解释波浪折射和绕射概念。- l; g0 G5 v. S% q+ ^
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。
4 h$ p, k* [4 p+ ^- i2 R g" n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。2 ]( \! U- M8 N* F
7、什么是潮汐调和分析？) N2 m' j+ y0 V. Y: D! G
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。
2 C6 m: K, D2 H/ Y5 M) H3 V8.简述能谱的含义。
. n9 S) F* I3 S* L# s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 {7 N0 x M7 e0 o/ ?+ ~4 \
二、问答题（共48分）
1 e3 k5 O! p7 w/ n# F- R1、（8分）说明内波与表面波的区别。
6 i9 ?9 g, n+ B6 o! d- a" q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。5 `2 G4 q0 N/ p1 U7 r* F% y
/ s B6 v& P, X8 A8 e
自
/ f& U B1 F+ S/ J) u7 K) ? 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？6 A+ C) j; O! L! S
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。7 n O$ g. |9 F0 t
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
8 W' ~1 }8 d; ^; s/ I9 K) J7 ?稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
. K3 k: s+ m5 |) ]# D8 h9 b能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。& P" T( e' D9 j0 y% @* b5 z
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义2 Y1 t+ h l+ x- k- ~
6 N- }5 I* I1 e7 U: I1 T
4 |7 k" X+ w1 m# q' G; h答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
2 y N& o7 r: A5 Y! v$ m) N' p第二个方程是连续方程。/ e7 A, J/ N; O+ |
' ?( y& \+ Z$ n- T* t, I
$ h1 Q3 \* v! y5 @) m; n0 U, r g P0 l# I4 R) p5 N
水
. M' v" E4 s* N' }压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项- M/ \# j. g$ N: v2 Y
$ P! y5 Q0 j5 X( ~0 x1 ]4 Q, w- Q
散度水平分量' W& }$ ^$ [8 ~* Z+ P; |8 S9 [9 U; g
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？
9 x# @5 W: \8 F& N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
0 s3 L8 P2 B) J( p4 M, \$ ^: m% 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：4 D/ o1 E# a$ m2 ]6 z" m
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
1 \2 `' s* ~+ Q（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 [# w0 C) g3 C) Y6 C
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。" ]( V- ?$ d- p- i- \3 V, i: c
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
" m6 `7 O$ s& A, Q, l
2 h. n% d( E$ b6 N/ M) e' ^. w4 z) `% B) N5 i
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。
4 J4 r/ @9 I4 {) }/ C1 r5 a( T8 T四、概念分析解释（20分）
4 U, E9 R- K& |) P2 w! H; i$ @1 X, Y) ?) c4 c$ ~2 f. S8 d3 z' x4 a1 f
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
0 j/ z0 i1 z. I7 M5 D6 {! n0 M1 T3 ?7 g1 d4 u8 ^0 y
( U+ e' U2 s( {: |
，推导波数守恒方程。/ r& c6 U$ L' ?2 n3 ^ F* @0 Z
+ D( a+ E. ~( x0 K答：根据线性波表面位移的表达式
: M; Q1 i. Y& Q8 ^: P0 \! B9 A5 E, ~- W
得线性波表面位移位相函数为：7 t y, [( v, N2 g5 R" T8 S" P0 Q
那么，波数和频率分别为：! g' \# b/ \2 n8 S- ^# @' t
2 E: Z: P3 a/ q/ o# P" d8 j则波数和频率满足方: m# ]* s, d1 h K; C# P
程：0 ?3 S e4 i; Y2 s7 L* U6 y0 I
6 _( j# w4 b# G
, o- u$ l3 ~3 `! F根据线性波表面位移的表达式：( h% j1 j& G2 [8 ^4 F% S0 @* _
+ l9 y' N6 J1 v5 q1 [得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
: v! h2 Y; {! Q" a: i# \则波数和频率满足方程：
$ K$ J1 L* Z$ m l" s" w 8 b. g+ |& F W
: L! R7 z1 n6 s4 @& _* f
2 \- f3 A/ g9 O- V& V
) m' `. c% f' n6 m! _) [6 ?8 E可以得成立，称为波数守恒方程。
1 c; f! v" r( e/ O) f3 ~8 ]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。1 B- L2 G! F. E6 a9 f. a1 V
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
; U3 s6 a9 \; @( r- r$ M$ ?, n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
) v P, | f; t* O. V2 （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 |
0 I# G+ T1 s1 p
/ N4 @2 J' l# B
8 _9 j; Z; O3 l5 \
: `. l3 T, |% C+ S R! c* d9 m. q
f$ \! ?, K2 F1 H
% k2 F/ r+ D' S* Q- K, G2 q8 c
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- T# n$ a6 L) }: O. G
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