南京信息工程大学期末考试试卷（答案）" s3 f+ A. X! o$ M' ]
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷); y9 F; F [: U0 N( K4 G+ f a
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8 c l- ?4 m" T) m+ }% j0 m, d# S
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
: ^/ |7 t1 ~2 ]一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
* D( @, @. _! g1、解释什么是内波
% U# @! c! d4 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。
$ k( A* ~ n+ m+ I" @2、什么是梯度流？
( c# x# S2 r9 I4 z, {# E! i3 W% R
& ~% p1 M7 }6 P5 K! ` r8 Q0 N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。* N* n/ K. F7 ]: T, T
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？8 O0 V( u e. F2 b3 ?9 ~
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
; R8 K0 |! x) s% e: s! i4 Y(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
; z6 r# M* n$ p(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，2 M: m, c( S- V% K7 M* C, k
% {: d3 K- T1 I" ^' M(4)
$ \; T4 _" a& ?2 G. J) F特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
9 I5 X. C7 ~( g% u(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
+ f' Q) ~6 n9 z. `8 qM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）+ M% O+ K, H; `# d. C% R, O
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
9 y+ I+ k4 S A6 K* 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。( ?1 i, [* t: Y" b. Q
y" r# | i) P1 i( f) S$ j
5、 _9 @& i7 G# p' K/ `7 {, n
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。
4 x0 a- i) b: z# o& R+ L: @- u6 ^6、解释波浪折射和绕射概念。
! W- E' o6 w9 f! ?# H6 M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。+ a9 p( U* J( i
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。& h5 \) W0 P7 q
7、什么是潮汐调和分析？' ~& d0 L8 D0 A
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 K& K. U1 z, |; X6 G k7 D0 I8.简述能谱的含义。5 E, o! H! R) D8 D
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。! v* n9 ~' y% R* i y) ?
二、问答题（共48分）! `5 t' {3 \) O% I
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
" d. x5 ` }, x/ 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。
8 r$ u, y+ e8 ?* P* T
# k1 Y4 M( a# B, y% p# H" G" e, i自1 j' m, p" b+ |' L' a9 O+ `# q
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
/ g# I. x0 j1 \# y答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。 k5 C9 N1 e$ {+ b7 ]# G/ R* J7 S
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
$ R, U. s3 m" ]5 C5 G稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
2 t% G, @( y% i! n5 O: T; z能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。- y, c0 f' R( I6 J) g% i& @) s9 g# q
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
9 N+ f4 `7 q [+ f8 n& q. S$ G* D# h0 ]. M; @4 [5 A
/ V. {: L1 E, q3 Q5 n3 ~4 @
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。. T- D- I6 P7 T4 B+ Z
第二个方程是连续方程。
; R5 |) v2 d1 k/ F' x* r
4 V( P6 m2 Z$ Q+ _
- ?! w9 Q. e' Q! I2 r) [% s: H6 Z8 }# P" @4 z
水
- ?4 L$ S h) }* n压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项9 U8 a6 K6 w& b! e W+ G6 c& c
4 s' [. {) b8 n3 p$ S/ f
散度水平分量
* P) L0 }! S8 v0 k4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？
5 o4 V0 ]9 X* E, \2 U4 U7 y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4 W8 p# z$ p4 e6 G$ Y/ [$ f
, C$ z6 {! v" m* s 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：) E; n4 c" `& [
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
& f P, i5 \" 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；! c" m0 j% u% ^) N
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
' F) k+ d P, X/ h4 n1 `1 t6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
0 q7 f [8 d% p/ R. f$ ^+ F: b" u$ s+ o+ g
6 n# r0 m! B9 r& j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。# s3 P; b. Y2 ?9 V9 o
四、概念分析解释（20分）0 s$ e3 j: k$ O/ Y* h1 d; |
" C: r% y! E6 @1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合; T5 K9 v: X# |2 |
/ o+ S# T$ @7 O+ Z& h; q- X- V I1 X+ d8 O4 J% x8 E {$ B1 v7 H Q3 e
，推导波数守恒方程。
6 O* m: l7 f# c: \8 {8 T S
N/ Y0 f9 P5 L/ K* Q& I- T答：根据线性波表面位移的表达式
9 C6 Z$ e l1 ~7 _; K5 S5 R1 _. D" D: \/ X
得线性波表面位移位相函数为：
8 N1 S9 T) U$ c5 t) d) d那么，波数和频率分别为：
6 F6 t4 N$ [) ^1 y 4 c* s* m$ F$ [$ ~+ R8 Q6 S
则波数和频率满足方+ o/ C/ p. ~+ g& N+ \' S! A
程：( u! t3 V _" M% v" \* P
# b5 s. U( o7 u1 t$ Z O4 y* t
+ V6 A- t9 w/ e- S2 g, {* k根据线性波表面位移的表达式：
& M1 N* S A/ V5 v$ i
. B, o5 U: R# u: e& }$ i& }8 y+ B1 p2 {得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
5 ]2 ]6 r7 e7 _- [& v则波数和频率满足方程：, \* U D) u& u* C
8 l5 m. F. a# |
4 I! [ R9 S( b3 { b
( @+ K, k. s; _6 r+ W2 v
$ j0 D `* l1 F# V3 ?$ s可以得成立，称为波数守恒方程。
, N' Q+ s# d7 a' o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。
0 G0 ]0 @$ b. L, b0 E! w答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。5 I0 C# M5 y6 y( v. l% [
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
" w$ l4 |4 a" x2 （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 |
6 M# Y0 i) k7 k9 S& B
& g3 x! b/ J! K$ t4 E$ [5 }+ S
* } a) w5 V) q% Q: p
0 S# w. P! q- T
# O# p0 b' d5 h: V5 p' @
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3 t9 G) p6 P) z* R. {6 Z2 V1 Y
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6 `0 b# N g& B6 x' c
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