物理海洋学试卷1答案

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南京信息工程大学期末考试试卷(答案)

2007 - 2008 学年 第 1 学期物理海洋学 课程试卷( A 卷)

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

系 专业 年级 班 学号 姓名 得分

一、简答题 (每小题 4 分,共32分)

1、平衡潮理论将实际潮波视为哪些分潮之和?

答:实际潮汐可视为是天文潮波,浅水潮波和气象潮波之和。而这三类潮波又可视为由许许多多分潮波组成。

[平衡潮理论将平衡潮潮高展成三大项,长周期项,日周期项,半日周期项,各项有随纬度变化的特征。]

2、海洋下层以什么环流为主,它主要携带的成分是什么?

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。

3、请根据图说明是何种类型的潮汐,为什么。

答:左图是全日潮,右图是混合的不正规半日潮或全日潮。

在24小时(横坐标)内有仅有一个潮波峰。为全日潮。在24小时内(横坐标)有两个波峰,且峰值大小明显差异。

4、什么是Ekman 螺线?

答:相应于E k man漂流随深度的变化,漂流矢量端点的连线所构成的曲线为

E kman 螺线。

在北半球,漂流随深度向右偏;流速随深度增加呈指数形式减小。

在南半球,漂流随深度向左偏。流速随深度增加呈指数形式减小。

5、什么是等振幅线、同潮时线?指出右图

中的同潮时线和等振幅线及无旋点。

答:等振幅线是振幅相等的波列中振幅相同点的连线。同潮时线是不同波列中相同位相的连线。

图中实线是同潮时线;虚线是等振幅线。等振幅线的圆心是无旋点。该无旋点偏离海峡中线

6、解释波浪辐聚和辐散概念。

答:辐聚:在海岸突出处,波向线发生集中的现象,在此处波高因折射而增大。波能集中,引起海岸冲刷。

辐散:在海湾里,波向线发生分散的现象,在此处波高因折射而减小。波能分散,产生流沙淤积。

7、简述大陆架风暴潮的三个阶段及其对应的波动名称。

答:大陆架风暴潮可分为三个阶段:

(1)先兆阶段:海面微微升高或降低,这个阶段波动称为先兆波。

(2)主振阶段:海面异常水位升高,这个阶段波动称为强迫波。

(3)余振阶段:海面相当显著升高,这个阶段波动称为边缘波。

8、解释潮汐调和分析。

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。

二、问答题(共48分)

1、(8分)解释平衡潮理论,在哪些方面对实际潮汐作了很好的解释?

答:假定:

①地球完全被等深的海水覆盖,海底平坦;②海水没有惯性,粘性;

③忽略地转偏向力和摩擦力。

在这些假定下,某一时刻引潮力,压强梯度力和重力平衡时,海面保持稳定状态所求得的潮汐,即为平衡潮。

平衡潮理论解释了许多潮汐特征,如周期性,高潮位和低潮位的不等连续变化,发生在满月和新月时的大潮和小潮等.基于对引潮力的正确理解,平衡潮理论对潮汐做了很好的解释。

2、(8分)写出下列方程组的名称并说明各项的意义.

答:这个方程组称为:描述大尺度的强迫潮波运动的基本方程

其中第一和第二个方程是水平运动方程在纬向和经向的分量方程。第三个方程是连续方程。

是地转偏向力(科氏力)项

是天体引潮力强迫项在纬向和经向的分量。

是散度在纬向和经向的部分

3、(8分)请解释潮汐动力学理论

答:拉普拉斯于1775年提出了动力理论,他认为潮汐是在月球和太阳水平引潮力作用下的一种潮波运动,即潮汐现象是一种波动。大洋海水受到水平引潮力场的作用将发生流动,某处因水体的堆积而使海面上升,某处因水体流失而使水面下降,这样一来,便在理想的“地球”上,形成了水波,其最高处为波峰,当波峰到达时,便形成高潮;最低处为波谷,而当波谷到达时发生低潮。因为它是引潮力场所产生的,所以叫做“潮波”。对于潮波运动的作用,除引潮力外,还有地转偏向力和摩擦力。这是一种当运动发生以后才存在的力,运动一旦停止,这两个力也就消失了。因此,研究潮波在海洋中的运

动,应特别考虑地转偏向力与海底的摩擦力(这在浅海更为重要),才能与实际情况相符。

,说

4、(8分) 在陆架自由波中Kelvin波的表达式为

答:表达式中是振在X为横坐标,Y为纵坐标的坐标系中,当Y 等

于0 时,根据欧拉公式有:

是典型的波动表达式。因此有:

面向波动传播方向,X 轴是波动的右边界。当Y为无穷 时,

振幅

=

5、(8

分)利用风暴潮潮位公式 及下图

说明狭长矩形浅水非等深封闭海域风暴潮特点。

答:狭长矩形浅水非等深封闭海域中

(1)风暴潮水位由于海底坡度的存在,风暴潮潮位的波面为曲线剖面,风暴潮潮位随x增长较快;

(2)当阿法为0时,转化为平底情况。

6、(8分)写出海水运动控制方程的向量形式,并解释各项物理意义。

答:海水运动控制方程的向量形式为:

从左至右分别为:重力,压强梯度里,科氏力,摩擦力,天体引潮力。

三、概念分析解释(20分)

1、(10分)利用线性波表面位移的表达式和合

,推导波数守恒方程。

答:根据线性波表面位移的表达式

得线性波表面位移位相函数为:

那么,波数和频率分别为:

则波数和频率满足方程:

根据线性波表面位移的表达式:

得线性波表面位移位相函数为:

那么,波数和频率分别为:

则波数和频率满足方程:

可以得成立,称为波数守恒方程。

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