南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
7 v7 `; y6 \1 A f2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
( W0 _+ U5 m- E2 ]! q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
4 K; U. M6 _9 i# S! L/ p& f系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
8 M' k6 n6 v% z6 f- n# ]) \一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
' ^6 v; Q) C5 _* ^; r* S1、解释什么是内波/ t6 r) ]2 o* J3 I" w% d* O6 g& c% j
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。$ t, }) ~& S. X( f; u
2、什么是梯度流？" T, ]8 u- D2 h7 q6 s/ C
* W1 f4 M- @. U( U7 F0 M, ^0 a* A4 B( t* `: z9 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。
; _9 C; w. W$ U* }" _9 {' s; y3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
- \# c7 }/ q/ ^ W, {2 F答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
" S) l c0 |& M, v- Y, ]% |(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5" N m4 h0 y: F( u+ _
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，( P7 R3 t! R; o# q; v* X
& ^6 E8 u4 c) F j1 m% i( Q1 ^( V(4)& h( w# H& u: R% l$ Z% M7 w$ N
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
2 O2 J) s8 y) n @(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；$ P. T. [, R6 h9 T" y6 ^* p
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
# s' u* m. s' | 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？- L3 a& w. X: B! N6 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。' l3 C5 u0 u- z6 O, }. _
+ f1 j9 Q$ f1 E. G V" Y4 r6 d4 m5、& q9 q* g+ i. h9 ?+ I( S {
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。& Z1 V$ L% g+ `, k, l5 z" e) l
6、解释波浪折射和绕射概念。# l4 i0 R+ E1 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。
; _6 e+ V: l8 ^/ {$ F& @; {, ]* ^5 M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。
! r: c# c. Z; R& G1 W" t9 G; ?7、什么是潮汐调和分析？
! d% R/ n' N+ b" H# F4 e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。( ~- D2 n$ r$ A, z* @
8.简述能谱的含义。
. d8 z- J v- H! l" F2 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。3 J9 K2 [7 }2 K& K/ j
二、问答题（共48分）$ @0 y' }. k6 I& S
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
`7 s' b* q* S L: I6 I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。
% A! ^* p' v6 D6 r k5 C% q9 A" y
! }. m5 s9 p: J. }自
! u$ y& @( U8 K6 g, b2 f 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
+ C' Z; z1 [- [1 J8 A' g }答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
1 O2 }0 U" f; ]1 E. n$ h0 l5 \海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。 ^. N- q. [7 o- G% k' A2 Y2 G
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。' Z1 P3 U* N# M, j1 ^
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
) h0 o( F$ l% f: [3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义: e$ T7 i3 \2 P/ h
' h& R* z& [: ~2 d, c& y3 X. h
2 [& D: }; n3 ^% |# Y4 h答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
3 f$ s% H" c4 ?5 {1 e) c; D! H第二个方程是连续方程。' |- p0 o, T: L
# T$ h) w0 o6 o' }5 t( G/ h. l/ y1 V7 Y ]9 E+ {$ ?( P. _4 x
6 @; h5 T r" t, s3 y1 s水
' R, f z, Q. C4 F2 Z压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
" n4 a$ z q& v9 c6 U) X& p' B4 @$ R
散度水平分量, z/ ]' z6 D% W; e
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？
" o4 w; P" m4 D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
& q7 C) s. a# G# ^% L
# M' {$ V7 _4 x% p9 D 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
" }' f/ h/ W8 A5 G P答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
) N' i8 ~* J- u8 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；2 l0 R* w) _3 q
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
2 F) q/ e) ~5 S+ k' L$ Z$ h! ~! W6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
8 q, F: u2 ]5 e2 C* j2 j' j7 E8 `& {- J8 ?7 S3 R, r2 ^
+ g4 Q& m. p8 P2 ^( A3 v
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。4 i( m6 ~8 l# a
四、概念分析解释（20分）
. @2 w0 D9 Y* h: a1 N/ W+ Q3 \ p" Q
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合4 j+ z5 t) M- ~, L) K5 M+ _: Z
9 z$ I9 s8 i8 j
/ {8 O+ A3 d. M7 v" E. t
，推导波数守恒方程。
6 P9 R, q/ a7 d, t
9 L3 a5 s r9 [' q) I& T答：根据线性波表面位移的表达式
6 F. y/ |5 p7 g0 z! ?" w; b1 E! O& |) g
得线性波表面位移位相函数为：
$ j/ Z' I$ u+ S' O; Q那么，波数和频率分别为：2 M0 a5 P' p# T1 y$ R* i
9 b3 ]/ r* `+ X. H+ |/ w
则波数和频率满足方: Z6 O+ k+ P2 L% N" w) f
程：9 K) S6 L7 P+ b5 u
6 b) A1 {% P: `+ i% X4 J b4 k
: G7 `. J! P* d. o" N6 A) q根据线性波表面位移的表达式：1 v; X% r3 _0 f* h$ ?
7 H U9 W: F( t7 ]$ |2 [$ g得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：* ?- ?0 m, G4 o) E* w! [
则波数和频率满足方程：
8 I2 p6 d- B0 [* t" b6 B
& o, L. R: i9 M" K- S+ p: N9 F/ q$ M$ R# v' i; H% Y7 E
& u$ d0 x8 y9 G5 s( R( R$ O6 j T6 d- }" L4 H2 v/ V
可以得成立，称为波数守恒方程。# Z4 [! {6 O5 {: P) W
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。
8 k& T. y: k% h0 T! f! b; Y答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。) ~, a9 l7 q5 p# @" {
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。-10 l% N2 ]* K* x5 x5 h) D+ |
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 |
2 U; e# Y* ~, t q& [
. q+ ? U, L% v4 S4 z- Q6 e! K; n, t, E
3 ?# v) X* g* G. ^9 H
- ]+ X; m9 P! ? x, I m
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7 F4 |. p9 e3 r" P
$ y3 @2 p5 B3 g* Y& k" h* n
0 F; H- G, y; U' Y! h- D+ g" |+ W
, e! {& W2 j8 I9 z) Y( r5 o# a
7 N* n J0 \1 c5 |! l2 Q8 I
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1 [" ^9 c6 p- ^% H& k