南京信息工程大学期末考试试卷（答案）6 r! `9 B( }) ?: C6 L% u$ ?
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)- Z; x. |" t% n1 a, w5 f4 @
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0 ? O9 }, z; E/ a7 @) l( j4 f$ ~
系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
" N* V# N! Y4 J" ] a, n一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
( J# c+ F4 U |& o2 v! Y2 L1、解释什么是内波* B# a, i1 S# c( v5 M! 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。6 B1 d0 x9 a/ {% |: x
2、什么是梯度流？: U) R; k0 L8 Q( \
* M% n5 a/ @, w2 d9 B( K' \% |
& h/ A+ ^1 N2 i% C+ _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。+ O/ d# o" n: d" M3 S! i/ F4 e
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
+ k$ X2 H; h/ |: Y答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
$ _. H/ d1 X! z/ s0 Z E5 H, x(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5; y3 X9 B# W! f9 h8 [ s" p
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，5 f: |: V0 S/ W/ o
8 b, T. h# e8 l
(4). S0 t. k2 N$ w2 S
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
5 q( x" a6 V, Y% r; n V# Y; B3 i(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；9 k5 k/ |. S5 U8 E) c. s
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）5 [$ [! v5 g: `0 @+ T2 E
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？7 B& F C. S, a
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。
+ m0 U1 s7 y6 d, c) X3 d6 x9 J+ l w8 T/ \1 H0 ]
5、$ [% p" s l% Y# b6 z+ O
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。1 x7 S1 ^/ c- l% h) e6 s
6、解释波浪折射和绕射概念。4 M: i, q4 I1 J# x, s3 [. l
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。$ X. m0 @7 L- u) e- _- u: V+ Z( ^1 G
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 `2 F7 X0 C o- Y$ V
7、什么是潮汐调和分析？$ c4 z& H6 C; G M) F" S& ?
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。
" S2 y' H. I7 [; k& _( s" h8.简述能谱的含义。& u% q+ m" ^- [8 b
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。
1 f/ Q0 d% M# ]二、问答题（共48分）
. x6 L! W0 T5 H/ Z$ d6 ?9 i3 r+ S1、（8分）说明内波与表面波的区别。4 }5 P; Z: D$ c2 \5 l+ U
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。
2 p% s/ E" s5 a+ d# Q }
8 a' r7 X$ D3 a自 {+ p/ G# ?7 S2 _
2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
- y8 H$ j" [- t# L4 x0 ?+ [8 T! S答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。5 e: b' b3 L1 c+ p! r
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
+ [* ~# Q$ r' Q0 C+ Y3 }2 R5 E稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。; V6 I- N Y* n$ }
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
5 A+ c+ i# h3 b: a2 [# ^; d3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
+ F% t* t( M& x: z
& ]7 G# R o) F' S3 ]1 {. M k. l ~5 r2 q% W5 F( }8 A
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。* \) E) Q9 U s9 v) i
第二个方程是连续方程。' x, j2 A" X2 A4 h& \
' H; ?6 _5 m$ o) b* s" E) a! ]. o" Y5 _( i4 g
0 ^2 h6 I5 M5 Q* `9 ~水
( L2 c! l: y1 E1 Y# [$ ]: D3 [压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项: R" D# m* e- f6 g& m
" t5 O( t0 A X5 v' K* [0 H散度水平分量
. _1 m- H$ ?8 g' i% A$ O. 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？
0 |! C8 N! s+ B% A4 r: K# ~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
" T) l- C- v, Q0 z8 S- R
3 Y. R: y' Y- m) {1 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：* c1 x3 e" o; Y: j% h
答：狭长矩形浅水等深封闭海域中1 V6 ?+ p8 G: {8 G. R/ F; }
（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- [2 |3 K' Z
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
2 k; V# R( E" h) R. C; r3 [! q6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
% `2 W' Z- ?$ r, f
9 Z/ _& }3 G* r& G0 v3 b H/ }$ n4 ^4 Y
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。
! }# x: o- O- z& u% w2 { I% D' c四、概念分析解释（20分）0 L4 Z! U+ Z4 Y4 S: z Q% S
$ Z; n( w! S) \& Q9 ?
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合; d+ K4 j! C2 @2 R
; u. }, o; Q) V$ H* [% B9 _) b
2 H/ k! T; D- Q) ?# \- x
，推导波数守恒方程。
7 f& l0 E( f9 B& r+ u: Z0 k! e# T+ K, b' r
答：根据线性波表面位移的表达式% w$ Z; b) \5 Y x1 t& A) C! }; k
5 b+ v q) q4 Q得线性波表面位移位相函数为：: t; P8 K, J- G" o+ z$ l5 P$ z
那么，波数和频率分别为：5 c6 x' N4 T* Y& `" x& Y- C
8 M9 Q* a7 Y5 K6 t: P% X/ H+ X则波数和频率满足方
1 y# g; ?( o$ B: O. @" y2 l) T程：
D# c1 F: f# v) \: i6 F- ^3 Y3 Z$ g) b! |
) z5 o+ p# \6 F0 |* F6 }8 s- D: V
根据线性波表面位移的表达式：
6 I" C% C7 |7 S/ ]2 T# s5 K4 R9 G
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：: B) G" m5 G+ ^$ }0 i* `) R+ p
则波数和频率满足方程：& U7 B: L# @- w% | l. f
" R; [) m5 Y! d9 {2 N& G# t- F* {% p
+ t+ v; s; L4 I! j1 @$ H" V2 z8 Q5 W9 s4 a
6 c- P P. `. p! y) ?, |可以得成立，称为波数守恒方程。9 E" T' L2 Q: i/ e. R- Z
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。& z) R8 G- f. z
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
8 E- j% Y9 R: @ J+ |! U9 x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 v4 r& q1 u' L- _ c( Z2 （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 |
& w0 s) |3 b- |! @- g5 W
; h5 h9 o- |% n2 M, ?; F5 [
! V: B; |) |; \( Y" |$ v
' O, Z/ _7 S+ T u6 m) h8 j
' v& F: ?! x3 ~+ s3 ~. t
$ r+ e* F. i* u3 x
2 B( B3 G8 h, p7 d7 ?
4 c) i+ \ S4 }" a" J
( z0 U6 V( W. A4 \, A- \3 P1 r
* e; H( M( ?- N% k+ V
5 o6 G9 a3 I; P+ j6 z* r' m, x
: U+ d- @% S! ]1 |9 i7 m0 [4 L
: h; v2 _7 v' B% e8 X' D- M