南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
( c4 F# B, ?% |# l& ]) @" w! B2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
. l" e% t& D, K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
& V# u- b; _+ i) y. i系 专业 年级 班 学号 姓名 得分7 j0 n5 p I0 F! `" j* Y
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)7 n. M! S; M9 J6 i$ ]
1、解释什么是内波
" J1 y2 \7 \1 w6 x- m( l5 [2 y0 N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。
) S4 E' D0 C* g9 a; l: T' @+ g& k2、什么是梯度流？6 l0 S& f q( q% p. F( W/ w- }, u; w
6 z' x t+ ?4 J. n; V5 A( A0 p
/ W2 }0 N" C# Z- G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。
4 W2 n% S- s- i& j3、有哪四种潮汐类型，如何判断？/ G% W3 Y% G* B" Z: X
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.* m7 w, ~1 f& ~: I3 Q) j
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5- t' A4 h% X# R, l
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，4 o, A$ J0 J8 C- \/ e9 M
& }8 S3 l5 B2 g$ O$ n: X
(4)
* n u# Q4 }: O! g特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.$ F$ l& k# l7 I; V+ U0 a7 n1 W
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
2 N1 }9 k- a9 S; q, i, cM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）" {1 Z5 `" Z; h# F
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？; {" F( d. \) {. o/ B7 E; Z/ _
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。 \. O- ?, l9 \& T
1 C1 P) j3 b: i+ e
5、) J0 V3 [8 R5 z* A o# p
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。) K' Q. V! N- `7 G
6、解释波浪折射和绕射概念。/ `0 g! ?* g0 o0 @3 N
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。
( W" t8 r* Q9 m" E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。
( [& ]2 u& d- t7、什么是潮汐调和分析？( R9 z: ]2 j- ~1 P
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。( |1 M* v, L/ l/ X6 L. I4 }7 L" W
8.简述能谱的含义。
7 k0 M6 M& y) H: |5 w' e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。- t W- ^5 e$ e6 u8 `
二、问答题（共48分）) \( m* j% A: i2 a
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
- p/ M7 s$ A6 s5 q' n. O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。
) j" r8 @, |# Z* K0 i# X, L* V
- V7 P# R/ Z1 U8 U4 j- a自
5 E: }# C# H* S- a3 D# d- ] g5 u 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？) Z$ d# A* y! k; _3 A& K0 K) O% G
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。% w# w" c; J5 H! I2 Q
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。. L9 J6 C8 D" i$ ]
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。
' {/ b2 F$ f1 C. y" ]/ I能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
9 e5 [5 K# o- w: D3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义: y: [0 J) s3 P$ G
! ^# F2 [$ x7 g2 x% Q
, U- T& M; B2 ~! \$ P答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
( {9 ? H" i/ \" D; A8 R: w7 B1 k第二个方程是连续方程。
7 e7 P" R+ e1 [' M- h6 l6 C4 h6 w) v( |
3 Y) X1 o3 W, ?: b) T/ P8 H* [. L; J/ g& Q
水6 o* s/ i% M1 R" l4 ^! n2 C, ^% S
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项2 A# Y! g- `9 B: s& q& _5 H
% s3 p, B' c2 z
散度水平分量
, G% U5 k) {# K3 n( ?6 O4 K9 `9 j4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？! Q; m4 f9 C( N3 A
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1 i/ _4 e+ G- L
( f( d, ?4 F8 J# s9 @ 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
: d6 s5 `* ?$ E- D) b, \: ]答：狭长矩形浅水等深封闭海域中4 f5 M9 Y. o$ L2 l7 f! E* K U L
（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；. u4 e7 s/ q% B% e% @- a. {
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
9 J! b5 W% k( j. ^- f6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
1 A7 H5 d0 u1 v( c
[2 `9 }) a! ]1 ]3 Y) N: t! f1 l: |7 ^% ^( B0 E7 G
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。
% ?6 S3 b+ F) s! S四、概念分析解释（20分）" q& [# L5 a7 k6 u5 @8 V
# o" D' i7 Q) e1 V1 R
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
& d4 a9 ~ w$ A+ l M
: m8 N; j& h9 j1 ]
3 z0 v. R, t( L/ ]. x. \$ t" c，推导波数守恒方程。% m! b" U& |0 G: @- p
/ n! |9 {' ?$ E4 g1 ]
答：根据线性波表面位移的表达式! \: f0 h1 Y, b4 Z" F
- V9 r4 D) `& V
得线性波表面位移位相函数为：- M9 U; w |+ t) f7 k. `
那么，波数和频率分别为：0 k: `7 \! @0 z6 V0 k9 f
7 l6 ^% n- T7 I. f6 r则波数和频率满足方% p9 ?. ~3 R3 M+ Q
程：
" D, D8 t/ F) d; N
% c r' j8 _6 k
- h K6 C: [! d1 e4 U根据线性波表面位移的表达式：# i2 t( C0 T9 f
8 T8 Z8 L" T) T: ?/ G! r2 |得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：% `3 t" D) _1 s' O* F+ }
则波数和频率满足方程：
4 s; A V2 R' ^9 [1 O) i0 ]+ u. H, A 1 N" ?$ ^* g2 k6 h3 N
4 w% [ p. e1 {' c, B2 W! s
. S/ J+ u# a& o/ ~! x, Q1 q8 L
: D+ A# d l6 E% u0 B1 W$ E( g可以得成立，称为波数守恒方程。- O0 z! K$ N% q
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。3 j$ C& b: [7 b1 r4 K4 u
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
" s4 t1 M: r2 i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
c6 V6 P" R8 i( H7 _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 |
0 m7 h8 R/ I' Y! p6 [1 ]+ c
$ Q3 p ^' m3 O& z6 |
, ~6 B5 Y5 b: T. f' W; N: |7 ^
* |- u( w2 k! Y' ]* c5 u
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