南京信息工程大学期末考试试卷（答案）0 M9 L! [: D/ ^4 D0 P! i
2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)7 s$ [, n4 w2 }! e4 K" n, w
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 `7 Z$ e4 d! j4 E$ |系 专业 年级 班 学号 姓名 得分! U) U# ?8 v: x0 R9 _7 v1 I( _
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)
+ j! ~1 H: v5 M1、解释什么是内波3 [9 i4 `- w: z- L; a
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。3 h" p- N. S* u! G
2、什么是梯度流？
8 s) w' @6 p1 ?: y4 q" v* Z) z
4 l3 A/ K8 Z2 `4 }0 _' c1 F( y
0 f) j5 O. _6 j5 }, F: }, N6 d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。
1 p$ I( m2 m% ]8 _% w& K, K3、有哪四种潮汐类型，如何判断？6 ~ L( y' V) Z7 l: S
答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.7 Y& @- X/ o% a$ J1 c! Y
(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.55 u! Y& R4 u' w- t3 b* y( z
(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，: s1 c! j) J [! d
! L# x% j. D5 U" S(4)
- b' f: @7 \. V K1 [特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.1 r. G3 s& b' t7 u; l( i. M! [/ _! Q
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
) ]! v2 e0 S; \- {7 E9 l: b3 E8 oM2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）$ b9 t& G5 q1 O: G
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？, s; q/ u& P+ ~5 P: B
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。
* j9 l/ @- T" S0 ]- o8 l
- p) T/ A5 ]% X4 f7 y& q8 g- n5、
# a/ ^+ z) m( P2 x7 O* ?: C& l. 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。; V* D2 i7 a9 F; f. P
6、解释波浪折射和绕射概念。
: s& p0 Y% Z ]& I4 O- R* w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。
# S/ ~5 l/ G& n, s3 q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。
& Y# I, {9 L! B. j7、什么是潮汐调和分析？
' v6 b3 [3 }- ?2 ]7 _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# ~- e) ]+ P8.简述能谱的含义。
j7 ~$ ~( ] C+ d' E0 C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。
$ s6 ^2 Q$ A% U3 ^' u+ [8 N二、问答题（共48分）
, Y4 r9 r; t) ~% X1、（8分）说明内波与表面波的区别。' Y+ x7 j8 _ Q/ s
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。) n6 q! l, {7 l9 ?$ k/ z" L3 V4 r
% l) `5 t- L2 ~" z8 `0 i5 z9 h
自
$ d( g3 A3 f4 l$ k3 F b k9 U/ x3 p8 i 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？$ P( `' _& p/ |/ |) ^8 p
答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。& |6 w; `: E& b9 a
海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。( @& J4 T% c$ V* Z, G5 \- V. _
稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。( T2 W L, j/ N' x6 D
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。
) r8 Q9 m+ u: p- D4 F3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
% |0 v& J8 h9 N7 I
6 z6 H/ M6 j. ~9 k+ P+ |3 |/ Q$ Y' Y5 z- B
答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。: P9 b4 ?- n5 S3 u6 P6 Y0 O! M
第二个方程是连续方程。
( a1 m- N/ S; n6 [6 V0 }. Q+ T- T/ `4 x- Q5 a$ w
* w! X4 D! z; W/ y: K( {$ a+ p
0 j5 ?& X U# ?' F7 m1 @
水4 v4 o$ K( O8 _# C
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
4 I! \5 }3 E; y/ f# j! Z/ d; j; x& A9 _0 I5 }
散度水平分量* F% r `2 K( E" ]4 i
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？; R4 C w- T/ S$ G6 T8 Z
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
: \) g% H- s5 r
% V& Z! U3 C. a8 @+ Y& C) {7 @ 5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
. J y" S# y5 E% e, N答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
4 Z. \, y) m3 g. e; @/ C/ a（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: N" t3 G8 V' C$ b（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
4 o- e8 V0 s8 N7 i6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。5 M& e) j9 L- h( M
- {; V$ f9 t9 [% }0 e: J$ n
) R/ _, s6 i ^3 C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。
8 e2 r; T E9 _4 o! r# u四、概念分析解释（20分）
# w/ k; P! B: Z+ l. K5 P/ A+ C4 p& h5 _
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合* { {* [2 n; m) }2 I+ ~; e! n
7 D/ W: w1 p3 `% G$ q
y5 L) \3 v" d+ i% l6 I! e
，推导波数守恒方程。
/ @; s2 g% {2 H1 w" {. o9 l
3 F. x; O, h4 z) \. S答：根据线性波表面位移的表达式4 D- E3 e$ c! S& o0 \
$ {+ S: J; x; i) u得线性波表面位移位相函数为：
. s m8 h$ N% l5 [$ p9 r5 F/ Z& b/ p那么，波数和频率分别为：
0 a3 O% R9 w5 R2 _; i5 K: D 7 I" p5 r, p' j5 C! |8 w
则波数和频率满足方8 j* B5 F! b- ?+ o
程：
8 z2 ~0 m6 p+ a8 C% L, K
: a5 O5 a+ V3 \* G3 R+ g6 ^ {" ^& P3 r$ u
根据线性波表面位移的表达式：
t. X" J" U E4 t6 s) X
& ~) {8 N3 E& |得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：/ B* p( b( e' ? V
则波数和频率满足方程：
' h2 X1 f7 v8 i, } ~
- R2 a) D9 H8 A$ ]. B* J7 H
/ s7 _) ~6 b$ G. ^: Y' ], w, ]: Y* z
$ N$ f6 }% g7 ~可以得成立，称为波数守恒方程。
1 z! j+ |5 ]- C9 J+ x0 s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。
" G- d! _! h' b2 A J; m答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。0 I$ N, Y( }0 [( W5 F, \- B h
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。-14 M8 p2 z, @+ k3 K+ [, g
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 |
- p9 E Z- H: O
7 j$ G- U8 B: f A
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