南京信息工程大学期末考试试卷（答案）, T3 U6 |7 \( _
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷), V( G. R# f! _3 S6 n8 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
* {/ F9 m# c& |# ^3 [: w系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
8 c# U- Q% x- [; S$ p/ P& ? T. T一、简答题 (每小题 4 分，共32分)3 g$ A- P9 F! i
1、解释什么是内波- X" g% |% E' b) o, v/ ]7 N, B
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。
" l8 O( I& L4 ` a2、什么是梯度流？
8 I1 t% c7 b, \8 E5 }) L% D: D
! c+ M7 ]; w4 U1 ]+ l
4 w! t4 }* ~; M' 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。: z; o: V& d+ ^% _/ D
3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
: Y2 \4 Q! b" B' P答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
+ T" e/ }$ V; J; ?# I5 e) D$ b7 A6 {2 s9 b(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
7 b A1 b0 S3 u, [9 k3 j(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，4 |/ k: y3 X( ~4 W* }, V
E U( ^% c2 f, w8 H(4)
+ [0 v; F; `+ I* E7 Z特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.$ F- [1 _& _# @6 t+ H
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；/ u/ Y) k1 Q9 E9 V
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
, J/ ?" B8 Q) ]2 F; d 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？! H. f9 L( _" k, R. p1 ?8 t
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。! a2 E6 }3 c+ {' ~% u) N2 i
. s. H" M$ Z5 O+ E7 m5 a
5、
# l1 q) |0 h; D4 L$ h) }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。
: q: I8 _- T' ~8 }; k- y# h6、解释波浪折射和绕射概念。
; B: M) a" v; Q( F9 S. c+ p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。) X5 @1 ?+ p- y# q) U; }
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。9 ]3 d, C4 L# W I$ o6 e, m
7、什么是潮汐调和分析？3 i$ j, ~8 b, |# e s! D
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。8 [! V7 j& y# |$ N) P r! a$ o1 M/ c Z
8.简述能谱的含义。9 N/ G3 k' J& Q% x
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。
. l) e$ M) a' I/ U0 k; c7 M二、问答题（共48分）/ X. b: W6 m+ H: u/ ]' @, V
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
: Q' s; _% ~8 ]6 ~$ D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。) b) Y3 p" L1 u u! _( e5 d
# v4 f: {8 i& W7 N自
. l) W' @+ b: h: o' ` 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
9 k7 G' b/ @' T x; Q0 S; s9 z: y( A答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。6 m$ X2 s0 f. V4 U5 C( O
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。2 d, `. q, [4 |$ q Q9 c1 i
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。- B% I& |+ X: J4 l3 w( \
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
! K8 E7 p) N; }5 T9 [9 @3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
' a; f6 C/ A) _' }& u
6 ^2 ]0 H: g0 H. {+ j2 t/ T6 A7 u! D* H% l
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。* P5 ~5 q4 C5 M
第二个方程是连续方程。
4 p) k# `6 H6 E/ g' o" _
; `0 l d; x9 f. Z) Q
/ a) c4 Z4 @' q+ Q4 n1 z
. y! ]$ P0 C4 O$ t# V% q水
+ R& q! x) \4 R; Q: ?( T! M压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项4 `# T1 v9 l( N/ ]
0 e2 L `1 V9 s# N
散度水平分量
1 ~ v _" s4 ?; ~4 L4、（8分）说明海峡中潮波系统由那些波动组成，形成何种特征？
' v2 g' h$ L. 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1 F! X) t8 C, Q3 q
% r" O2 O1 Z. Y- Q6 W# X 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
% N2 `# h0 x# W答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
( B% }5 F% t) \$ X（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；' P- x$ {8 S! H g
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
; N% O8 W: S- @4 z1 i0 ~6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。( k4 `% K _$ b5 b; ]: W( K O8 f, y
4 u' M" l, j3 ~% d
; |0 V( z' b- b+ L& k- R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。7 ?7 ~9 c! W* i" P0 F) Y
四、概念分析解释（20分）
( B7 g0 U9 B9 y7 n+ {2 _& w
# Z, [' G& B2 b( E1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
- `/ g) L, V/ o* [8 z$ G$ G/ k3 R! w" V$ X, [+ e. }0 v
" r' ^# {$ k: D0 ~# T，推导波数守恒方程。
9 M# y8 T( o. ]
% X# r0 w' D1 `. K2 i! K5 J答：根据线性波表面位移的表达式 Z* i+ L, ^" o' q- z
# s2 ?* e! j) E& V& A, m+ _
得线性波表面位移位相函数为：
% K- O7 q: \/ c3 L7 c# i: t那么，波数和频率分别为：- d b! u: z* h7 r8 ^( ^* z+ y
/ y+ h) _+ ]4 x
则波数和频率满足方6 D7 c: ^# [ s3 s P
程：* P9 v2 J, L0 ?5 m9 @
 / d8 K' ], \% ?, J! s0 z3 d6 q1 l# F# z
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" D+ `! m2 K, u5 ?$ o. f+ {根据线性波表面位移的表达式：. v* r7 @2 {' S& U4 X
! }( h) `2 O s' h5 w8 q. d. ]2 L- _
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
" N$ ?& B+ ~5 W R! D# e' k则波数和频率满足方程：! E: ~0 y! [3 ~9 H) \9 p) e7 {
2 C' e! h$ F- D8 P8 f2 Y5 ~
% g1 X4 Z0 l t4 p2 U5 X. T/ ~- [5 c5 j1 Q X
2 W/ I* I& g8 y: f/ E+ d' x
" f' @# }" h+ }' U" S可以得成立，称为波数守恒方程。
# v* f/ f# D5 M4 K( ?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。5 ~! O- Q) X4 ^6 w, E: D7 f- N
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
7 u/ s! V+ @, \' c* v! d8 ~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( `% U! V; k& H4 N% \ P
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 |
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