南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
8 T9 s3 f- S/ }2 f; w9 y' {2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷)
) F3 U! l& r) ?6 E& O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
8 y5 F; p! Q2 a系 专业 年级 班 学号 姓名 得分, e' l+ g' b- V/ H) b u
一、简答题 (每小题 4 分，共32分)% G8 I% l5 i4 w
1、解释什么是内波) |, l4 t: g2 l- w% i, k
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。
. y; o& Q* b/ v2、什么是梯度流？
7 s' t; a+ i* k0 @9 r; H
+ h9 R% `: v( {( y, z( J
0 Q5 p0 q' `# P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。
) @$ J( V9 ?2 V/ S- H! I3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
! t: t& a2 |* j$ o( \5 C2 y答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
/ U" J$ f3 Q5 u2 w! A# v(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
& g. K0 o g8 D8 C+ {$ R# t, e, L(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，, p$ D! o8 f B, Y5 \% i: C
6 ]9 }& q/ p1 m% o(4)1 T7 i5 e% s3 F/ s$ s2 t
特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.4 l% ~* H5 G* N% S- m' E( p
(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；; G0 w0 k) e% F1 g, ~0 I' }1 N) P+ |6 q
M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）6 X. \: ?" R- b7 p
4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？
. E0 w: n: Z; W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。5 |( A( B. F) x
% L6 h9 x- a8 K4 ^# x) V9 Y, N
5、
1 C7 E* Y; X" [; \7 r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。
/ F* s0 o( h6 E# H6、解释波浪折射和绕射概念。! h4 j8 X* R4 i2 e+ B/ y
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。
3 B* {- i- S) m- j9 I, f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。; d+ F( D3 p9 \
7、什么是潮汐调和分析？
! z# c4 G# F6 W; m4 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。
( _9 b- N2 b' ?, v) I2 s8.简述能谱的含义。5 y9 s& O$ K O, y* m! L6 d# M
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。
6 {5 r4 A- b% r9 o2 L/ H% Q二、问答题（共48分）( Y C5 X/ a, w- v9 j' q* b. _& U
1、（8分）说明内波与表面波的区别。
7 M/ h$ H: B& @( @% p* N( C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。# |# q* |; k, n0 t2 N* _! b9 C- m: B
& b0 ?4 |( k C) J" e. X自
# [$ `3 `0 P! `, u6 ?8 X7 L 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
# L8 Y" A/ W5 j答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
& \- q0 ]! c; d# T$ o2 P0 i* ?海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
9 q% f' E* P; m稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。* o. @: T- M& U! O' ]* R0 H
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。" j' i1 n7 G7 a" y* J# B+ H
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
: j. W+ B" D( p
9 O! i# D2 N9 X$ _+ i: t
* p# F" v7 c% f5 @答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。
% j% w* N2 E2 q( F8 i/ x( Q/ z第二个方程是连续方程。- ^: v( x4 [% W# c9 G& O7 [
( p; v G5 V1 S8 l" b1 E- `2 u& f2 S# M* T; b1 a- J% S R7 c
; g# n" |$ a m3 }
水
; o; e- n6 E @7 K* m0 ^+ {5 {压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项
8 L$ ?+ d0 i- H" h* w* X
' t! W/ n6 C3 C2 f散度水平分量+ G6 O4 g$ q6 T
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？
2 A% ^2 L4 H* `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 a3 ?' Z: y2 [1 |* }+ u, f( Q
: C9 O" R5 p$ Q% l; q6 O' Y+ n
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
. ?% ~/ A% g' T( ~& o [( U答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
4 j( W! d2 |2 r4 h3 \& h（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；5 q" I3 s2 _1 E* @! H. E
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。5 O" D( V% C0 n3 z6 g
6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。
; y- K; a O0 ^0 ^- _8 n1 V: i5 _1 L6 \( B
4 ^+ v! I$ v$ b6 N1 B
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 n! X% r7 h/ [3 p( {四、概念分析解释（20分）' E8 \8 r( A: M/ |
6 Z7 K2 |$ r& [$ i/ C
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合4 q5 m6 E7 F0 A0 X* X
" a* \7 V5 {% s! n2 y! B
5 F+ M! z( r- x. ^( w) _" x
，推导波数守恒方程。
5 Q" b# l! M0 @
# ^$ F8 u4 S9 w' Q7 B' P答：根据线性波表面位移的表达式
1 E; @" f+ g: r( I* A1 G7 r8 }1 d2 {4 M5 k
得线性波表面位移位相函数为：
3 Q- N) ]* k0 K4 t- ]那么，波数和频率分别为：
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+ _0 o4 M- C$ i4 L则波数和频率满足方% o+ P; B! {9 M6 F; `
程：
" t( x/ U* ^' ~5 I0 g: _! ^1 i5 f6 O2 N' c0 b. E8 p2 D4 ?6 ]2 b
+ s+ B1 a; {, B6 m, }$ w
根据线性波表面位移的表达式：8 Z5 F, N& r- z+ D
$ l% ~: b7 h# w4 `( H- s7 y
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
" ]; c+ d& l ? @% q6 v4 z6 p则波数和频率满足方程：
* Y0 n& b4 a! w3 t( r ; J+ H2 a ?- v! e3 V2 D
; I' o8 a. ?) g' i! k$ U8 p/ z
/ ^3 e8 M9 q6 Y: v8 D6 M0 r1 K' q, z7 A0 v6 {: v& s6 o
可以得成立，称为波数守恒方程。
0 K7 D" p1 }8 Z+ ~8 a9 ~! e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。' t* \0 T* h& _* M2 d
答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
# N/ i; k; z' F3 I* k- {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
1 u2 e5 O1 n: g+ j [2 @- L2 （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 |
/ G( U; W, f% l! W# T0 M; m
; K1 O5 u O; N: f4 t9 S: K
; g3 _* F- H" j, k6 l; v$ `$ n# u
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