南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
- O! k' u3 q0 ]+ k2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)+ H2 c" T2 @& Z0 k' F5 l
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
- x* ?1 r/ w; R5 n! f' H$ H+ q4 D系 专业 年级 班 学号 姓名 得分0 @; Z3 K1 [7 I' a
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)% A+ E- r) [( r2 T1 m. b# J$ ^' {
1、解释什么是内波
9 l7 |5 r; o2 O3 W4 d' 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。
2 \9 L) Z2 X; I. `8 n5 z2、什么是梯度流？
9 h7 a9 |7 a" i- ~! N$ y7 ^) J+ X6 Q7 s* S- u4 M9 N7 C
4 T3 L+ q; V5 \8 ~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。# {3 b# f3 h, D' |0 m
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？$ h8 I G. K# g7 K' G8 z
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
9 U& a2 n& Z" N/ t7 n6 Z(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
9 @4 i( _$ T3 m: {' q(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，; X) `/ q. U* [8 K
; O+ A( M; ]9 r
(4)1 s% x; y4 R& C, e8 K
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.! h- \* H" B: c9 S
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
; Z1 }, L+ w/ o$ ]+ JM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
8 r6 Z0 ^" C- } 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？$ t8 e+ Q3 `: M% m! }
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。4 T% }8 v/ w/ w) R' z
& `* G- ^. x# |. \8 Z
5、
3 N) Y) G4 p8 k A: b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。
+ ^; r0 o0 |9 O- a$ Z2 _* {6、解释波浪折射和绕射概念。
- q; Y2 U% m. e/ Y2 m' `% 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。
8 K0 V/ g+ L* F. V2 Y5 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。
/ S; j! X1 b; x3 ] L0 P7、什么是潮汐调和分析？$ Z9 B$ [8 f. Y2 z
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。
6 d6 K4 }) u! Y3 N* d8.简述能谱的含义。5 E8 \8 `) `1 B4 n" n
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。$ S u3 _- t& ] w7 {- ]
二、问答题（共48分）1 t8 y3 |$ ~$ a" V! K/ Y
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
4 Z8 Y5 D* L0 z3 { G/ o4 b5 P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。
1 _5 R2 j& m1 K' c; c
) V! e" }1 z, F4 Z自4 J0 W( h5 Q, I: G" s$ ~! ?
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
+ l& A0 [6 I7 B! I7 e1 x答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
+ G4 h: C9 ~5 ~# r: j# c! J- L海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
4 e, X% }/ S4 u7 ]! m稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。$ h$ [+ k' p" `' K$ |, r! \3 e) s
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
! h8 t2 H! V: S3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义8 b3 c: e- P& d _$ Z
. D, y; q, c! @7 M( C
2 M8 s' U @! A' A" R
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
, }6 Y7 R/ N1 U+ @7 m第二个方程是连续方程。. [/ s, N% r* M; H& [9 i V" W2 _
, j. g; A4 j" w* u' q1 Z8 |7 [* d, o* Z( E% t8 J2 g3 p
- N5 ~: U2 k, [, s
水
# L9 Q# Y# R- q压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
; X( n+ b/ [: S) @, N
7 n# X& Z; Y% v& H% q( k散度水平分量
0 h5 b% }1 y9 }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？8 }; F* N/ \7 M' s. @' L
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 ~8 T4 N0 |( \- i, {% h2 {4 E
# ^5 D& p) N/ T8 C
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：% B0 D9 v5 j( a1 E4 @ q; Z$ J
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中6 ?- c2 V& n+ ]1 j
（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；0 Q" f4 z0 r( {% z, h) o. i7 D
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
e! Z' f7 F9 D; y6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
! _1 H6 i# b$ w* F- F( Y7 g0 c7 i0 \- s, ]2 h) ]- p
( I8 e9 P8 @3 v; [+ }( X$ d
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。
+ |( z% i8 N6 |9 u* n四、概念分析解释（20分）
- r: G& c( |" _7 n5 |! d
' p8 u, F& ^: ^6 G1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合2 _1 \5 _6 D1 s) @
4 t L2 c5 l' s; {. {! S8 P* i" B0 I' P$ H
，推导波数守恒方程。$ }3 v4 @7 ], ?
$ @( ]. k$ x1 j
答：根据线性波表面位移的表达式
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5 e- X! w. p( w) ~- Z得线性波表面位移位相函数为：
( j: C1 M( ~& p) Q) H: f( R3 ^那么，波数和频率分别为：) L& L/ E& Z6 e. q; O" q/ P, L
7 S# o1 A" y5 D# U, `% h则波数和频率满足方
i3 C* G) F- f) F8 O/ O. M/ f! N程：
9 s" A; M& X. b' q) g) ]+ d! p4 Q0 \4 z6 x2 ~& K
+ I7 Z8 s( @6 D% n) \根据线性波表面位移的表达式：
4 ~" G+ o2 v+ T! a
1 P I) t! H0 Z2 m; [& q得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：" r' s3 n. q- o+ o6 g. I7 r2 D
则波数和频率满足方程：0 Q6 W6 \* a. S6 F: C
5 g6 @. D1 A1 P, f; ?1 _+ b
$ ?5 ~8 T4 a+ O$ o$ F. v3 K7 \3 _5 j' z: T$ n g* o, R; k
4 i ~- J9 ?! ~) {, U7 ?: y% o1 X4 E可以得成立，称为波数守恒方程。
# x' w4 I4 T9 u7 E/ G2 L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。
/ |" C- a4 @2 o: e- S答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
/ e+ e. d, t0 g( H* Z( X4 W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。-13 W) M$ t& P# D7 X
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 |
. p/ d. D& J. \1 q. I( z+ E r
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