南京信息工程大学期末考试试卷（答案）7 _( m; D$ @. ^( z/ Y
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
& ~: e$ `. d3 w1 w( U c* G; b* 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/ A i0 D, S! u5 D! U: b7 Z
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
0 o6 l- f) Z, s* v一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
5 F& A3 o0 j! @1、解释什么是内波
" |2 Z8 q) ^3 K, W0 i" K3 e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。
, x& U O, N4 K+ Y. a2、什么是梯度流？
) L0 N2 I/ D" R
7 g7 i# j! B. P; _* C/ z9 ^
9 Z7 @% j7 t/ M' k5 }* t% O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。
5 {6 C& p! J8 w. w2 M) Y3、有哪四种潮汐类型，如何判断？ }% G5 V& i% y! n- g
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.% ~- l" o, w4 P0 f$ v
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5- p) W0 w; O0 u: e: Q0 M
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30， N* ?5 f+ ~' c9 m( T, a e
7 d1 R& ~! z# m(4); ~5 l5 E# i( t X0 _5 m
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
& z A) q" J$ X(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；0 v9 E. ?# S2 c$ ` Z0 k8 m
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）1 g) R) d6 D& ^/ D9 D: i
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
* C, P! E, c) S& W7 O1 U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 P: W7 r6 k+ a4 F& F% O
: F0 i# f0 z- ~. p5、
A, h4 q) r" 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。
" j7 y+ G) S4 s) l) z" V7 |' M6、解释波浪折射和绕射概念。5 G' \8 ?8 S# I7 R9 w8 }# ~- ~8 T" 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。
4 C; C6 e( v9 E. e3 w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, S. |3 o* E7 x
7、什么是潮汐调和分析？! {% ?8 B, W: W# B! w
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。; j/ [% B! m6 V3 q7 c/ e
8.简述能谱的含义。
& B9 P5 s4 W" r6 W0 c2 O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。& g% q8 j- t$ {" y4 [/ H
二、问答题（共48分）6 ]4 S3 `$ V( y9 m7 W" o
1、（8分）说明内波与表面波的区别。4 o8 g1 J/ \6 Y% Z+ ?8 F4 R
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。+ ?' |7 `$ y$ S
! U# X; O7 P' `自
9 P, k p# s; J 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
* w" Q# I( u! f" b9 m' y5 a, s$ U答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。( @2 s8 y, A1 X/ {0 [
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。' R$ O1 z8 _" R8 s7 r# t
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
# s$ }+ l' _* p8 l6 B: ~4 }能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
% A6 U+ y6 B, v' Q3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
& c# \$ d+ q! \/ t
2 h; ]/ \8 `7 n: | Y& R
4 x/ Z: v4 T1 E. v6 F% v答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。. J) ]: j. ^# |& I% w7 K( y: K6 M
第二个方程是连续方程。
8 a/ {" @0 }8 f& [! e! `( ^
( T# G* w. T( u! u1 _" q( \ q0 |
6 d$ A, B$ U- d N+ W7 }8 E# u8 N2 k- ?- }( c. {
水' _* v/ E- H# ^" {, B' R" z
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
3 F, h6 L( W8 s) h
0 a! x& ]2 M) ^3 U6 a& t4 L. {( i) Z散度水平分量
, T$ d/ P- z. h0 N4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？
1 K5 v9 m% I! G/ }# b5 K4 ~" W& I6 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
2 b4 r4 ]$ m9 M- ~# L8 X; A1 ?- p3 r) A J
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：' \0 j' y n Q
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中' R) o3 [6 o! d
（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；
! N. o; b& ^6 c9 C* U（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
% E2 `3 p1 {6 b6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。0 [7 a6 b P+ \1 ~9 l6 U9 h3 ^
2 u- b' x% O8 r( j- o/ Y
7 ]5 J# X/ ]3 D' p6 `1 ]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。% v( Y9 ?) i: t& y5 T7 Y
四、概念分析解释（20分）; a8 ^1 Q. N. I0 J# J
. b I W( S* E# I
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
/ c( }% C2 ^8 F, X
# I5 v/ q/ i8 [7 y9 t
. b+ Q. ]" _' j X& _) ?3 ^' m& ]- e，推导波数守恒方程。8 H4 ?# Q# u! g2 T& G" U0 q
# l3 \# l% b& O" i) d7 m
答：根据线性波表面位移的表达式( M0 ^) @- }/ O
4 I1 w& h: h# t8 `- A- `) ^) j得线性波表面位移位相函数为：6 a0 I- e- P& f( X) b
那么，波数和频率分别为：
v8 L4 ?3 |+ W, t" [- r
8 B3 ~) {6 I* x$ g则波数和频率满足方0 ?" d/ y7 c! y' e
程：0 U G* V( U9 W0 z
1 ~$ _& a/ j0 N3 {4 p2 \8 J
- x* u- f) I/ A2 @6 Q4 f9 r& ^根据线性波表面位移的表达式：
* N& U+ B! n3 \, G) M
& Z/ T* }9 K$ h ^& [+ a. w5 [$ E得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：: r% n u( w3 v C2 W/ b6 {/ n x
则波数和频率满足方程：/ X9 u8 V& w* K+ }; d8 r4 D) e1 |
( O E4 |; ^2 R' w& ?% E
- o# F) J% p! G/ @; t' V
( w3 d( k3 H0 f' w5 d
% w r& B! o% ?, I+ Z% W( e
可以得成立，称为波数守恒方程。6 o4 M8 O5 x9 I5 ]# F+ Q
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。
. r0 k8 W" [1 w; L答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。$ C4 J% \- b6 w! E% 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。-1
; D: p# `* W$ V2 R" ^7 E6 L: {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 |
- J4 q2 P9 g5 B2 D; [6 i" e
3 |! G) `% f" y) C: G; y
: K1 X, `+ Y J4 p
: K1 L" d! n+ |1 a4 t7 c
4 T. m4 T: C6 U4 A" E8 l, m( M
, n" B' z% J/ k4 E3 q! R" M
/ W1 r' `, D5 \ w; g/ e( h
* p4 e- N8 ]& n' T
" E: Q3 _+ f) S. H6 l, l
9 j5 h' M* C! J; G) d$ o
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