南京信息工程大学期末考试试卷（答案）
' c" n' ?% G8 I' Y0 T2007 － 2008 学年 第 1 学期 物理海洋学 课程试卷( B 卷), {* y2 E* j0 s5 b) C' Q# b
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
; E6 V7 f7 e2 b/ K系 专业 年级 班 学号 姓名 得分
% E: t0 ]8 s5 b: ?/ q- _' z" d一、简答题 (每小题 4 分，共32分)+ y5 f- b" f# x! k5 |) v
1、解释什么是内波
0 ^5 t: c7 T0 w8 B! p( x; x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。* b" E1 i* Z8 }) b8 D w( u
2、什么是梯度流？
7 M/ Z1 t- N% F- l; G
4 `7 q# i. ?# }% c& k7 K. g
+ H1 K1 \5 ]! g: X' g5 K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。
& |! {+ u# X) P2 @. D. b9 p: A3、有哪四种潮汐类型，如何判断？
( ?% {: B3 L3 D. |( ]) ~; k答：（1）半日潮 ; 特征值小于0.25.
9 i! q6 f4 E" w+ b3 p+ V(2) 混合的不正规半日潮; 特征值0.25-1.5
: f: k5 c+ Y5 V6 C4 r# ~7 l(3) 混合的不正规全日潮; 特征值1.5-30，8 ]0 e( e0 D) l2 e: C
' m0 s, l* c( M. ^7 V* A(4)
3 V& {: h, R- Y/ O/ ^: p特征值= ;全日分潮成分与半日分潮成分之比.
0 n# X- X( o( D(H： 分潮振幅；K1 太阴太阳合成全日分潮；O1 太阴全日分潮；
- Y4 [9 G2 w4 @M2 太阴半日潮；S2 太阳半日潮 ）
: K( {. W, F% h' i/ m5 h$ s; M2 z 4、海洋下层以什么环流为主，它主要携带的成分是什么？: \2 ~+ k$ @8 F% N% w( 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。* V* i# X$ k4 e& j! J
( o5 ~2 g2 b4 E) k- X! D
5、/ ~( c- T+ O9 u9 h* L3 a
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。
& m- O3 Y3 c. J- x6 x: |0 g3 i6、解释波浪折射和绕射概念。+ B5 b: q5 [8 B. g
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。. a9 s `( ` i
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。
4 D4 J% W( q4 T, D; ^6 K- w7、什么是潮汐调和分析？
2 M( L; i) p2 H" e% \5 k: i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。
+ }" q+ S( t4 ?+ p, G1 s. q" A8.简述能谱的含义。
* B6 L- Q! t# 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。+ b, B; t) ]# C7 c
二、问答题（共48分）
& N; u- G3 x; R [, h1、（8分）说明内波与表面波的区别。
5 w0 T% q: [1 h% z6 R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。, c6 q2 E% B. V, j
/ h5 i d H2 o+ H自
! O7 |, {& N7 P4 B1 ]2 F 2、（8分）潮成内波生成的三个必要条件是什么？
* C7 ?7 X% X% d/ A5 C答：海洋中的潮汐和潮流运动为潮成内波提供了能源。
9 t w$ ]6 L1 y' J2 [海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源。
8 l# k5 `8 D; t5 `2 g/ g+ q稳定层化的海水是潮成内波的载体，活动空间。* I& m& C4 y9 x
能源，激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。) {# T# W0 Q1 T! P# z
3、（8分）写出下列方程组的名称并说明各项的意义
2 X9 }% {6 ~9 `7 i, `
; J7 V# c- v) r$ [1 T
* `7 r' U/ _! ^9 D' O3 A" J答：第一个方程是水平运动方程在纬向的分量方程。, L9 c, Y0 U5 I
第二个方程是连续方程。
7 }- `$ {3 P, m+ c) N& f) u$ H1 e: h2 h3 m9 L" \/ S* ]% @) l V
4 t- b/ i) y, _$ {/ F
Y9 M, u: C+ F/ r$ Y& C Z1 x" a水7 {0 J& w6 w+ g4 t
压强梯度力 天体引潮力是震荡强迫项2 J2 ~# m Z2 x* A" Q+ { z: Y
& Y5 K+ s$ M$ Z7 c6 Q' n散度水平分量% F" f1 Q# G) M$ _- b1 ~4 [
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？- l! Y1 ~" @ D/ ^6 R. X5 N, z8 ?
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
- M/ M9 [! f" P0 D% y& O' e7 ^) h4 }" c4 N2 c9 a
5、（8分）利用狭长矩形浅水等深封闭海域风暴潮潮位公式：
; u6 k' O) J8 H0 ~' z O" k. s答：狭长矩形浅水等深封闭海域中
& ~+ F7 b4 G, M: a% `0 B9 p4 w+ 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；" A' t0 |) L0 L
（2）风暴潮潮位于水深成反比，与风应力成正比。
) O4 {5 ~% O7 E/ F6、（8分）说明下列方程组的名称及方程组中各方程的含义。. n8 Z1 W4 x) K. w+ E
2 d2 I8 U. I) i0 V- [4 {8 J# X9 l4 Q# W
' d* h( f) a% L" z' d
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。, _- Y$ o4 S9 d0 a
四、概念分析解释（20分）% z6 A0 @( e/ a7 M
5 b$ t' S7 W7 U/ R1 P- y* O2 g
1、(10分）利用线性波表面位移的表达式和合
9 u2 X0 g) ?' ~* \, e$ V8 I2 ]
2 `9 T% M' J) w9 ^/ r* t3 Q( {/ M9 e6 }% a# Y& ]
，推导波数守恒方程。! B5 n6 G* e! |+ ]( w
+ Z0 y$ d8 C+ H( r6 A3 U5 i
答：根据线性波表面位移的表达式+ z1 a* R- S7 R: |! I6 [; ]
4 g$ D" w8 \5 `" _得线性波表面位移位相函数为：1 U. h+ F% |1 ]( v
那么，波数和频率分别为：
7 X$ a# o8 W$ Q9 _ h L! j5 E/ Q$ h. D, b: g! d
则波数和频率满足方
% I7 P/ q' {7 T1 J$ Q0 l程：4 L% Y5 n! e( u
# w+ _5 x1 u- X5 S, b
0 w9 ~2 b2 Y: S" B2 z根据线性波表面位移的表达式：: E9 ]. R, t/ ^4 I, t. S# O! a4 A
# n; t" `$ i; M6 x9 M6 o
得线性波表面位移位相函数为： 那么，波数和频率分别为：
" z4 B" |# I. M6 @: E; ~则波数和频率满足方程：
: F! I8 Z- |1 P+ I# o* ]# F& c 8 [, ]. `$ {) W' z( E
& E: a% w( J1 u+ T$ b
0 m% p! W6 H1 `1 \) M4 c: H4 Q( m2 e$ c3 r2 _. H7 h' I9 q. p& A
可以得成立，称为波数守恒方程。( `# {$ b7 X$ |; B% f* l7 P
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。
9 d( n5 Z4 ?9 }2 E答：实线是同潮时线，虚线是等振幅线，原点是无潮点。
7 H& x% b, j$ P& d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
" R; b6 p& N1 ~0 I y% k3 b/ @" C2 （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 |
5 Y# z( m6 r5 @% m8 T P: n) F
$ N: C! @$ h1 ]! [ }
1 O, f1 R4 y ~; F! I) S( K
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