南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
- V$ _3 ]- G; V; \* O$ e2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
6 o2 T( K- G( n- n) l7 }5 A8 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
- t# I* [, B0 v% A6 U系 专业 年级 班 学号 姓名 得分2 p' f ^, Y- y; A* W( w
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)% L$ Y0 j4 x0 A
1、解释什么是内波
8 ? Y- ]0 h, w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。
' j1 e9 T! I& m8 D% J2、什么是梯度流？
! e3 ^) r5 I" a5 {8 e. @
) \: j0 |# D! M- k- b7 j/ n! R. [
' L5 j, t6 R! l+ I2 Y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。
. D7 o! T0 d/ e& |- o' |3、有哪四种潮汐类型，如何判断？7 E$ [( t/ a* D9 S% a. G6 m8 ?, c% p
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.) b( | Z, X2 r+ J" O* Y
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
1 Q) A, A4 a. r! e/ s% \0 ?* q(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，
/ F7 X D- d# ~ q: c1 W; Z
" v7 ~& Y/ D) K; c) u+ ]2 I7 T(4)
( T/ e; o/ v$ l2 P9 R2 L4 h特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.8 k; a: g- i- |2 e4 G
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
8 b. J* h3 M1 M! t) GM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
6 \6 Q1 i, X$ a) H T 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？1 E) V4 F1 R: N t& e0 q! A2 q
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。" t* b3 y6 v2 O% ^% d8 p% Z
$ `) g! r/ M) a7 g% H {5、) ?. d1 C' @; b4 Q3 d: T0 y5 r
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。
& G! I# z5 u+ u% J6、解释波浪折射和绕射概念。
1 y8 ]5 p' z: 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。' h0 N$ y) N: ^" l* q
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。6 G& P* }2 j, M% j; R2 h. U3 h: u
7、什么是潮汐调和分析？
0 K2 I- g C9 T, v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。
- k6 \# r% X$ a# Z$ K8.简述能谱的含义。* Z' V; H- B- e# ^4 B6 O% W
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 z$ \. ] ^+ g
二、问答题（共48分）* a# N1 k4 a. l- B0 d
1、（8分）说明内波与表面波的区别。9 a [9 P% E5 h2 k
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 ?6 X8 ~8 r5 n) ^4 o; M
+ B9 {, ^1 R- I; i3 `自
- g- U1 H" K. |7 d z 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
: W, l2 \) g7 {答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
$ L/ o- ^9 t+ l4 O. u' P+ D: f! T海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
5 t6 e& T) h2 t- r( Y- _& `稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
9 a2 d6 q$ n9 e/ Z2 G: N! y能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
: i9 y$ \9 L9 w2 _- O, c! s7 M* [; V4 y3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
0 f3 h i$ ]3 W( T' |; \$ C# w( F, h/ ]
/ M% c+ ^, g! g, j
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。+ p. b2 G3 M: n1 N1 o: u7 G
第二个方程是连续方程。
8 T) z* s1 T3 G8 U
t0 I# p% ]6 E3 Z: D+ w5 H6 ]! c
% E s: c4 O& y% E# _水
9 M. x! Y8 L, G压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项# y& G8 e5 M; h4 K/ F
; ~# A: d7 o4 W% a: x
散度水平分量2 j# @5 w I0 S6 D) F
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？
1 b' F6 A4 E, r- d. l# y5 h3 o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
" a0 k8 t- g; d6 b0 ?! y- F7 M% K% B) D9 N3 p: O& w2 Q3 P. L7 v
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 c* p* y1 n% k4 E1 D! W答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
# n# S2 p& d. K3 {, |（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；
: V: |3 K& ^5 q2 N8 B（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
6 _* @* ]1 H& i) q6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
- _/ \$ @& E' d, y/ W8 y0 @+ X" r" |# O- s3 l
3 Z9 Q0 ?8 D, U ]
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 Y p. x. ~4 l) Y, T9 M5 S4 B四、概念分析解释（20分）
9 m9 p/ P' ]- T i! b6 G- u" R
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合2 `1 V- A. B* J" [
7 g7 q1 J; Q" b1 S
" E2 i8 B9 G ^, p: K$ Y v7 i7 V，推导波数守恒方程。0 v' R1 K1 l; N5 I) [
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答：根据线性波表面位移的表达式2 U9 s& K3 M1 }4 L2 ?; l
7 {. k/ ]; j8 }; J4 L# F9 ]得线性波表面位移位相函数为：
5 b. c' w7 T2 A" Y# }. @那么，波数和频率分别为：$ x+ i/ p8 k. K. m4 V# X: z
' d) C S( I7 w: x+ Q5 y. M3 M4 P则波数和频率满足方
( l: R& H4 h j- }程：
4 N2 T! v4 u( q: J' K: _$ f, W+ h7 W
" G' y$ F2 v: r" T# G
根据线性波表面位移的表达式：$ p2 b6 B. h: f6 _# a
$ b1 J( l5 m' U% w' g1 g8 z
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：" V1 I& D( ?/ m- j3 U- e# L' ?: n
则波数和频率满足方程：% W) o1 C8 P3 t, W- A
- p+ Q" ^0 |# c# o
$ C% N, m. \- `# u; } Q. e
" M" `* q4 n. E6 L! D' ]0 l! K/ t2 Y+ y2 i
可以得成立，称为波数守恒方程。
' a: Q4 @+ o* f( G$ F# ?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。" S/ ^9 L; Y1 f
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。; m. [( ~/ [. R; T
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
x9 ~8 f# u0 u2 （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 |
. e( Z/ P! c" e& m" o5 `$ D
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