南京信息工程大学期末考试试卷（答案）# b0 y+ ]6 B' L( T
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷). q) c) }* @$ m
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
7 j! Q8 { O: S系 专业 年级 班 学号 姓名 得分, t/ I: i7 y5 U
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
9 ^& l2 h& d2 I( K+ `- ^; e1、解释什么是内波
9 F8 {4 h" M. ]1 K$ C+ s5 }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。
9 A; z5 {; M5 W: x# _+ o, D$ G2、什么是梯度流？! |- ~+ M2 R9 B5 Y
3 r) Y5 L) B; s/ u E2 A6 h: T" X) @5 Q: n0 T" q
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。
0 M4 m9 l0 ~8 L% }3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
7 q7 V' {- a7 V1 z& o: m1 r答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.) _5 j% v+ J1 Y; w. N2 O# T
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
, u7 }* `( g) p(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，" K) u. ~9 f) f9 Y
8 a2 p) [4 I9 O# b, P7 U
(4)
; {3 P* h& f% l# C2 W$ Z8 e( t/ y特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.* P% X& X4 a! n
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
7 D2 Y2 ]/ V# K9 c6 o8 u- AM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）, `% S& c) A; S5 x7 Q' B/ V
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？' o- e6 r6 J. 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。
# e3 F! g% H7 q5 k |1 v( N3 Z* H, e2 y, ], d4 O8 X& B. t# J
5、0 m! M. r4 h. i% R2 x
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。
) J) ~- u2 x( ?6、解释波浪折射和绕射概念。
; F4 |) J# H, M1 e% }4 W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。
' c3 T! p) y9 t6 g* t! ^6 F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 v2 B: m2 ]+ u2 {( h% Y7、什么是潮汐调和分析？
1 g0 j1 a4 r+ D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* p, ~; N. d1 x: p$ q
8.简述能谱的含义。- z/ g8 U9 s( T. h3 S; |( l" p
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。
. H2 A" m- Z! s二、问答题（共48分）9 y* B6 c3 O* @+ X- G7 t
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
# _. Y4 R+ S/ 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。$ D$ X) y: R& D" \ l
& C: Y" N, B1 t0 k S自7 C2 a7 `& k1 ?' K# q
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？; Q$ @' h# w2 M5 I& o
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。( ^- Z/ K8 d/ g8 r: @
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
! T" _6 _8 T$ Q. m7 _3 v稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
" }% ~* U& D( r; l) o) ]能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
1 w5 ^8 p8 y% q3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义: C. j, [" Z H: N3 n
/ G) S" I* R+ y& Z% Q! w
% j% V* U5 M& S" b0 n! L& v5 F0 }答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。# A/ ^) ?! Y% ^* k, B( s$ Z. _/ A7 M
第二个方程是连续方程。7 m# v/ M! E! H9 l* \2 g# x
# ?$ \6 Q0 K4 _0 V" l
! y5 T$ X4 S! R( @) \
. T+ C0 d) A3 N. ?3 s C水
) x4 n, s0 ^- X9 I0 H( ]& o压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项, }" ]' J6 ^: V$ J& m
9 S( y% n/ U6 x- C) j6 g) d1 i( N9 h
散度水平分量
. y6 M' _/ e' R; X, }5 @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？
7 E+ l: t9 Q" R Q4 U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
+ c6 _1 ?9 `" e) g% b+ q7 E' T; P
- \- M* z& p8 d1 c' q5 i% K 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
! Q* q8 E* d1 b( s+ x答：狭长矩形浅水等深封闭海域中4 X2 k9 Q+ x' v
（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；, J' r8 A" {9 v/ c5 }1 {6 W0 p) o
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。1 Z0 ~ T: b# U5 u/ f6 {" 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。
. ^2 `" A" n! z/ v M$ }& _: q& A- Q+ t8 p+ n! d$ p. r" m; K9 h9 |
+ N6 A' y+ ?4 |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。
|0 W( i( ]6 d5 @* I四、概念分析解释（20分）8 v/ i2 E! X# k4 }. _ {2 Q/ g
6 ^/ k. Q& l$ @
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合5 M8 \& _. F% P- m( [
8 X1 x( e8 [4 F
0 D! p; O/ l# a( d，推导波数守恒方程。
5 n$ R- _% `. S- @+ S/ d. D
) u7 \) E0 O$ f3 [" P1 I8 w答：根据线性波表面位移的表达式: P c0 O+ ` B6 ` j$ U' s
% |/ X6 U6 D' h得线性波表面位移位相函数为：
8 Y# p! I f$ p; e那么，波数和频率分别为：
+ c4 V! l8 u; G / H# ~7 ` D% |& S% q: |2 K' |
则波数和频率满足方; @: T j* |" E& v
程：
4 X9 t& G8 p5 a% R: u/ \6 K% [5 O( _+ |2 j0 G# ?1 e7 D
* y ~5 R4 x) Q: |# F: O N8 t6 F3 ?根据线性波表面位移的表达式：: L8 B# o. H5 ^8 @- Z0 e
. \6 u! b. i ?- R% \) W0 w7 y# U+ l得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
: _2 t# J% l! ]4 M( Q7 k则波数和频率满足方程：
. s) T% p- j8 @/ h# i 6 b1 t/ D I+ l7 a
- D4 O+ g6 H8 q' l% b
4 o) }5 Q0 Q* S! h h& @" h; c# `
可以得成立，称为波数守恒方程。
6 Z9 m0 I- d5 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。
, ?) J8 `, X8 z) d答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
+ F- u( K. y0 f& Q9 g2 _/ H% }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
5 I1 M2 l7 s% _' ^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 |
9 G- E) y7 r+ L
% c& d2 d( A' c; W7 O8 i
' W0 c ^; c* y9 ~" a8 f) Y7 t
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" i/ s* Q& u J8 z, I2 p/ J
