物理海洋学试卷1答案

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
是
是地转偏向力（科氏力）项
是
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
=
是
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。

2、(10分）请根据图示及公式解释海洋内波导管。

的内波有不同的传播方向。

当从小N 向大N传播时，波向与x轴的交角由小变大，反之则由大变小。

对 到达N=的水层时，波向=0，波动不能在此层传播，而被完全反射。

在左图中，内波以这种方式沿 的带状区域传播，这个区域就称为内波导管。

在该区域外，波振幅向自由海面和海底衰减。