南京信息工程大学期末考试试卷（答案）; ]! h3 N5 u9 ]) w! T
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
C* P4 W A. {- Z( [9 G6 j: J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
1 ~8 Y( M2 I4 g/ ~6 {1 j5 s- Y系 专业 年级 班 学号 姓名 得分' J5 U% i" g5 P/ g# s5 ^
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
- z" `; T2 n7 ]- o1、解释什么是内波. b9 [- X$ ]. k3 K
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。# W, R. B& p% J
2、什么是梯度流？
3 u) f; k0 i, p5 I$ Y. E' k% N& L4 _$ W% F
- T0 C" A, L3 d( 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。, a+ Z4 L/ Y+ }3 v
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
9 k( d* N/ v6 ^1 `答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
& ^$ @3 y. _1 v$ X; A2 `0 }5 ~" w(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.52 V+ C% l" f: G6 _+ E
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，1 Q1 Z8 m" ~$ U4 \6 \1 F
4 p" f4 P$ Z' x! c/ S- _
(4)
5 H+ o# g/ Z. r特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.5 C6 u! \8 j; i
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；: }7 `8 _: v L, S' D
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
+ m$ k2 ?% ]: H- g' J 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
4 x7 v# p2 o( ~: e& j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。" K6 P8 ]$ o8 s
- x2 _; u/ }$ t& L9 s1 \/ h0 ]( n5、
9 D H; ^3 d% ?$ Q2 }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。0 h8 x$ R7 S8 y
6、解释波浪折射和绕射概念。2 _1 z) s: t% O+ R5 n7 w: ]; D
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。" q8 N# _3 N' Q" P6 n2 [% 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。8 J5 a- i1 }0 G8 \: O- w5 v
7、什么是潮汐调和分析？% K% s, j( t: b( a7 `
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。* A: D0 J3 d" [& p/ ?4 q* M" Y" n9 J& ~
8.简述能谱的含义。
/ |) ~5 Q* F- X. U9 r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。6 f9 E: P# O3 e) s
二、问答题（共48分）4 o8 r9 n! A& ^ D, b" o4 Z0 r
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
, ~) X4 z( F9 w, B8 Q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。
$ z" u- ?# @5 _$ ]' q1 t/ o. W0 y1 L6 c' u
自" @- k* t$ `- m+ S: J% s b
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？# ?) y3 v& _& b
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。+ E1 n; t( |! I) O/ u
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
3 E; Y7 Z: c, o稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
7 R+ I0 s. c K# Z( I$ c+ o能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。) g& b) p; g5 a; B* l2 G
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义, ]: g! \$ u* H( ^3 \- [- o( c
5 f3 w, i* E' u
# `0 p1 _ b) P7 C1 X/ ^1 l5 L; w答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
$ K" G) a/ f4 m& a第二个方程是连续方程。7 v% V- l% c& S: y* R, b
* z: y/ r7 y$ _% Z- m9 c% H1 V; Y4 P3 p2 P4 q9 H) o$ J. m( W) H
( I# y( m4 P$ v' P8 Q p
水
! y) N+ p& i% I \6 ~5 u8 W压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项9 F3 [4 M* U+ F# K# G* L( w; o1 T
' f$ r* Q! S. \3 O% v' g散度水平分量/ q _3 x3 k" J( k8 a! c
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？
2 L o5 S7 G& B/ J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
/ j$ z7 C$ v6 g1 g7 w# U
3 I+ L( @# b. ]) `9 c l 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：) l8 t' V: a% p& Q
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中7 E5 }6 U, ?" s5 s
（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；/ Q( U0 O# v9 q+ f M( l4 \& A
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
# e5 k1 t+ z+ h; r6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
8 m7 j E2 I. u Z0 h+ F, l$ Y _
* @( q! P ^% A" d
9 ~ R8 P. i3 f$ R% r, q$ h' n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。# O. M0 k& v/ |# Z& N
四、概念分析解释（20分）- f- \7 @# u a5 z6 z x6 _/ j7 a
6 |- X, a$ U6 k1 v4 @1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合& y+ A, Y/ m6 b4 z. V
* d% v- J) Y2 m3 g2 H# Q
+ b7 G$ m% [9 e0 t! M
，推导波数守恒方程。
4 r9 o7 b+ H) O7 L; H5 q& B" k0 G$ c+ e' T
答：根据线性波表面位移的表达式
0 C9 Z( c# A# ?. z- f: g7 x
. n4 r% O' }& r( Z, R% w B得线性波表面位移位相函数为：
- k) R9 Q1 K' j& g3 U0 ]那么，波数和频率分别为：
: w3 L; d ~2 g7 J7 I4 _: s$ T y
9 @; K8 }9 O! F则波数和频率满足方
9 x8 x7 K" [7 _4 Q程：
" e9 m* y) d% \! M+ S) r1 T; h$ W' {' M0 _8 e& g
/ D, V. n1 P/ ^: ` D) A% N; G& K
根据线性波表面位移的表达式：, ]2 P* F* i, P
# d$ j" D) S1 H得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：# C4 o7 Y, O+ I) J. X
则波数和频率满足方程：7 d* T& P4 @6 D4 z
5 j7 X2 { b3 w$ k( B* I' K
+ Q6 v8 A% n6 r5 F+ Y, c( @) I0 d! s7 @9 x
$ P3 R$ s: k' R. t0 _1 Z2 f* R可以得成立，称为波数守恒方程。/ P: O6 F3 m$ G3 X2 e% n) X
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。
+ u9 t9 S/ A/ _8 [- a! h答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
4 g( k# n. m9 ^5 A8 f- |! S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 V- O+ y. k8 q! @9 |: t$ k. M2 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 |
, D! A4 M" X) }, b7 A! G
) G9 X% Q7 e: p
* I" O% B: b; A! c0 O
8 F5 c5 G9 T9 K
; j# A- T# R2 E1 U X4 Z, ^
Y* ?2 l9 E/ b# c( C" Z0 _9 M: c# A
( G+ {4 C! ^( q) j! {9 g9 x
6 y7 l2 B+ {; z( C' h" P* K* \) X
, |- b" ^% q7 ]
) y! P6 ~8 \+ R0 D1 b
