1、 物理海洋學(xué)復(fù)習(xí)提綱 （2012年12月） 第四章 基本方程1、作用于海水微團(tuán)的真實(shí)力有哪些？答：地球引力，壓強(qiáng)梯度力，摩擦力，天體引力（包括月球引力和太陽(yáng)引力）2、基本方程由哪幾個(gè)守恒定律推導(dǎo)而來(lái)？有幾種方程組成？答：3 邊界條件出現(xiàn)的物理原因？答：海洋是有邊界的，它與大氣、海底和海岸線之間存在著不連續(xù)界面。而這種不連續(xù)界面基于連續(xù)性的海水運(yùn)動(dòng)基本方程組不能應(yīng)用，必須用邊界條件來(lái)代替。4、基本方程及邊界條件為什么要進(jìn)行時(shí)間平均？答：通常情況下，海水運(yùn)動(dòng)處于湍流狀態(tài)。處于湍流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的流體質(zhì)點(diǎn)其運(yùn)動(dòng)軌道是無(wú)序的、隨機(jī)的。各質(zhì)點(diǎn)之間存在著不連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)被稱為脈沖運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)分析起來(lái)

2、很困難，通過(guò)時(shí)間平均，可以將海水運(yùn)動(dòng)中的脈動(dòng)特征分離掉，從而更利于體現(xiàn)海水運(yùn)動(dòng)的整體規(guī)律。5、準(zhǔn)靜力近似、f平面近似、平面近似和Boussinesq近似的概念。答：準(zhǔn)靜力近似：靜力方程，其中為海面氣壓，為點(diǎn)以上單位底面積水柱的重量。任意點(diǎn)壓強(qiáng)等于海面大氣壓強(qiáng)與該點(diǎn)以上水柱重量之和，這就是準(zhǔn)靜力近似又叫靜壓假設(shè)。平面近似：在大尺度運(yùn)動(dòng)中，為了理論上研究方便，在不影響海水運(yùn)動(dòng)主要特征的情況下，常常取，即認(rèn)為海水運(yùn)動(dòng)發(fā)生在科氏力參量為常數(shù)的平面上，該平面叫做平面，在該平面上研究海水運(yùn)動(dòng)稱為平面近似。平面近似：科氏參數(shù)是緯度的非線性函數(shù)，近似地將表示為的線性函數(shù)，這種近似稱為平面近似。Bounssin

3、esq近似：在海水運(yùn)動(dòng)基本方程組中，近似認(rèn)為海水是不可壓縮的，以體積連續(xù)方程來(lái)買描述海水的連續(xù)性。微小密度擾動(dòng)僅在方向的運(yùn)動(dòng)方程中對(duì)浮力項(xiàng)有意義，其與方程中均以代替。這種近似叫做Bounssinesq近似。 第五章 海流1 海流、地轉(zhuǎn)流、慣性流的定義。答：海流：海水沿一定途徑相對(duì)穩(wěn)定的大規(guī)模流動(dòng)。地轉(zhuǎn)流：大尺度海水在壓強(qiáng)梯度力和力平衡下的流動(dòng)。這種流動(dòng)基本上是近似水平的，也可近似認(rèn)為是定常的。慣性流：風(fēng)力維持的漂流流出風(fēng)力強(qiáng)制作用區(qū)域，變?yōu)樽杂闪鲃?dòng)。其運(yùn)動(dòng)的前支持度遠(yuǎn)小于水平尺度，在不考慮摩擦力作用的情況向，僅受力作用。其表達(dá)式為2 梯度流的定義，表達(dá)式和特性。答：梯度流：非均勻密度場(chǎng)中大尺度

4、海水在壓強(qiáng)梯度力和科氏力平衡下的地轉(zhuǎn)流稱為梯度流。這種流動(dòng)基本上是近水平的，可近似認(rèn)為是定常的。其表達(dá)式為。特征：a 梯度流垂直分量為0，運(yùn)動(dòng)可視為水平b 水平流速與壓強(qiáng)梯度垂直，梯度流沿等壓線方向流動(dòng)，背梯度流高壓在右c 梯度流沿等溫線、等密度線、等鹽度線方向流動(dòng)，流動(dòng)方向右邊溫度高、密度小、鹽度低。（密度與溫度成反比，與鹽度成正比）3 傾斜流的定義，表達(dá)式和特性。答：海水密度分布均勻，但海面傾斜, 造成不均勻的水壓力場(chǎng),在這種壓力作用時(shí)所產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)流稱為傾斜流。其表達(dá)式為特征：a 準(zhǔn)水平b 傾斜流沿等水位線流動(dòng)，傾斜流右方為高水位c 傾斜流從海面到海底的整個(gè)水柱有相同的速度；均勻海洋中的海

5、面坡度可作為傾斜流大小的度量。4 Ekman 漂流和特征；Ekman 螺線；Ekman層。Ekman漂流：無(wú)限深海中，海底摩擦不起作用。同時(shí)，不考慮水平壓強(qiáng)梯度力，方程組中為垂直湍流摩擦力與力相平衡?？刂品匠探M，Z軸向下，風(fēng)僅沿y方向作用，且為恒速即，邊界條件，。引進(jìn)復(fù)數(shù)形式，則運(yùn)動(dòng)方程可以合寫成，其中，兩邊同乘得：。根據(jù)新方程，新邊界條件：，得出一般解。用海底邊界條件得出：。利用海面邊界條件得出，帶入一般解表達(dá)式得：?，F(xiàn)引入漂流深度，且，則式可寫為，把速度表達(dá)式寫成如下分量形式：，得到無(wú)限深海Ekman漂流的速度表達(dá)式。Ekman漂流特征：帶入邊界條件得，在海面z=0處的漂流為，其大小為，方

6、向?yàn)?；在任意深度Z處的漂流大小為隨深度呈指數(shù)遞減，方向?yàn)殡S深度增加向右偏，偏轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)由不斷減小。Ekman螺線（Ekman Spiral）：相應(yīng)于Ekman漂流隨深度的變化，漂流矢量端點(diǎn)的連線所構(gòu)成的曲線為Ekman 螺線。在北半球，漂流隨深度向右偏；在南半球，漂流隨深度向左偏。Ekman邊界層（Ekman Layer）：在Ekman層中，漂流受切變應(yīng)力的湍流摩擦的直接影響及地轉(zhuǎn)偏向力的影響。其厚度D隨緯度變化。D 反比于緯度 。Ekman 層是在深海大洋中很薄的一個(gè)上層。5有哪幾種主要的升降流？沿岸升降流是怎樣產(chǎn)生的？赤道升降流是怎樣產(chǎn)生的？答：沿岸升降流、赤道升降流、南大洋升降流。沿岸升降

7、流：當(dāng)風(fēng)沿岸近于平行地吹，導(dǎo)致的EKman質(zhì)量傳輸是指向離岸的。這樣上層海水做離岸運(yùn)動(dòng)，根據(jù)海水質(zhì)量連續(xù)，將迫使下層海水上升補(bǔ)償。赤道升降流：赤道無(wú)風(fēng)帶處在附近，故赤道處受南半球的東南信風(fēng)帶控制。在北半球，信風(fēng)引起的EKman質(zhì)量輸送向北，在南半球向南。故赤道處上層海水輻散，根據(jù)海水質(zhì)量連續(xù)，下層海水會(huì)被迫抬升補(bǔ)償。6兩條著名的風(fēng)生大洋環(huán)流的名稱，位置和基本特征。答：黑潮：位于太平洋西部海域，發(fā)源于北赤道，經(jīng)菲律賓、中國(guó)臺(tái)灣東部，進(jìn)入東海，經(jīng)琉球群島沿日本列島南部流去，結(jié)束于。基本特征：最窄處，厚度最大，強(qiáng)流達(dá)，流量可達(dá)。灣流：佛羅里達(dá)流經(jīng)佛羅里達(dá)海峽進(jìn)入大西洋后與安地列斯流匯合處視為灣流的起

8、點(diǎn)。伺候，它沿北美陸坡北上，約經(jīng)，到哈特拉斯角（附近）又離岸向東，指導(dǎo)附近的格蘭德灘以南，海流都保持在比較狹窄的水帶，行程約，此段稱為灣流，亦稱墨西哥灣暖流，是世界上第一大海洋暖流?；咎卣鳎鹤钫?00-150公里，厚度最大達(dá)4000米，強(qiáng)流可達(dá)250厘米/秒，流量可大到7熱鹽環(huán)流的重要性是什么？什么是熱鹽環(huán)流？答：因海水受熱、冷卻引起的密度分布不均勻所產(chǎn)生的流動(dòng)。海洋的下層以熱鹽環(huán)流為主。熱鹽環(huán)流不僅只攜帶熱量和鹽分，還有其他成分如氧氣、二氧化碳等。 熱鹽環(huán)流所具有的特征即，深層冷海水和表層暖海水的對(duì)比等確定了海水的層結(jié)。 這種層結(jié)強(qiáng)烈影響著海洋的動(dòng)力性。深水部分的體積遠(yuǎn)大于潛水部分的體積

9、。盡管深水流動(dòng)速度小，但它的運(yùn)輸量與表層運(yùn)輸量相當(dāng)。 由熱鹽環(huán)流攜帶的熱通量影響著地球熱收支，也影響著地球的氣候。第六章 海浪1、線性波動(dòng)理論的四個(gè)假定及其意義,以及局限性。答：四個(gè)假設(shè)：a 認(rèn)為海水均質(zhì)不可壓縮；b 短周期小尺度波動(dòng)，可以忽略科氏力影響并不考慮湍流影響，重力為唯一外力；c 波動(dòng)振幅相對(duì)于波長(zhǎng)很?。籨 研究水域廣闊等深。（注：無(wú)旋運(yùn)動(dòng)是通過(guò)前兩個(gè)假設(shè)得到的小尺度基本方程通過(guò)環(huán)流定理和斯托克斯定理證明得到的?。┖Ｋ豢蓧嚎s即考慮了密度為定常，連續(xù)方程可以改寫為的形式。短周期小尺度運(yùn)動(dòng)的假設(shè)使得考慮線性波動(dòng)的時(shí)候可以2、線性波動(dòng)中水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，水深的影響及線性波動(dòng)的能量特征。答：

10、水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)假定波動(dòng)振幅遠(yuǎn)小于其波長(zhǎng)且，簡(jiǎn)單波動(dòng)為前進(jìn)波，同時(shí)認(rèn)為波場(chǎng)中相關(guān)物理量也具有這一特性，推得二維線性波動(dòng)中的水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為該式表明：二維線性波動(dòng)水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，其水平軸和鉛直軸隨著離開(kāi)自由海面向下逐漸減小，于水底處，鉛直軸變?yōu)榱?，質(zhì)點(diǎn)只作水平運(yùn)動(dòng)。水深對(duì)線性波動(dòng)的影響深水時(shí)，則。得到新的相關(guān)解頻散關(guān)系，波速，自由海面高度，速度勢(shì)，壓強(qiáng)分布，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)軌跡?？梢?jiàn)，深水時(shí)的線性波動(dòng)有以下特點(diǎn)：a波速與水深無(wú)關(guān)，只與波動(dòng)性質(zhì)有關(guān)。b指點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓，其半徑歲深度增加而減小。c當(dāng)達(dá)到很大深度的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)消失。淺水時(shí)，則，得到新的相關(guān)解頻散關(guān)系，波速，自由海面高度，速度

11、勢(shì)，壓強(qiáng)分布，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡可見(jiàn)，淺水時(shí)線性波動(dòng)有以下特點(diǎn)：a波速只與水深有關(guān)，而與波動(dòng)性質(zhì)無(wú)關(guān)b壓強(qiáng)分布為靜壓分布c質(zhì)點(diǎn)的鉛直速度遠(yuǎn)小于水平速度d質(zhì)點(diǎn)的軌跡為一個(gè)橢圓，水平軸不隨深度變化，而鉛直軸小且隨深度而變能量傳播特征a對(duì)于簡(jiǎn)單波動(dòng)而言，動(dòng)能和勢(shì)能相等，為總能量的一半。b對(duì)于淺水，平均能流在數(shù)值上等于單位表面面積水柱內(nèi)的總能量乘以波速，而在深水中則乘以波速的一半。3、駐波及波群的特性。駐波和群波怎樣由簡(jiǎn)單波動(dòng)合成？答：駐波的性質(zhì)：駐波中的流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡是一段直線。不同平衡位置的質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)方向不同，質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng)；在腹點(diǎn)處，質(zhì)點(diǎn)幾乎沿鉛直方向振動(dòng)。隨著離開(kāi)表面向下的距離增加

12、，水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)的振幅迅速減小。波群：波群波長(zhǎng)大于個(gè)別波波長(zhǎng)個(gè)別波波長(zhǎng)越近，波群波長(zhǎng)越長(zhǎng)。個(gè)別波的波速大于等于波群速度，個(gè)別波從波群后面向前傳播。駐波合成：兩個(gè)振幅、頻率和傳播速度相等、傳播方向相反的簡(jiǎn)單波動(dòng)可以合成駐波。波群：許多振幅相同，周期和波長(zhǎng)不同但很近似的簡(jiǎn)單波動(dòng)沿同一方向傳播時(shí)，就會(huì)形成波群。4、波群、包絡(luò)線和群速度的概念。波群：在實(shí)際的海洋中，大的波浪常一群一群地出現(xiàn)，這種現(xiàn)象叫波群。包絡(luò)線：波群中最大振幅的連線群速度：波包移動(dòng)的速度，表示能量傳播的速度5、在淺水區(qū)，波動(dòng)的折射現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？答：淺水區(qū)域，波速由水深決定（c2=gd），水深的變化會(huì)導(dǎo)致波速的變化，那么同一波峰線上

13、不同地點(diǎn)的波速就可能不同，這樣就會(huì)引起波峰線彎曲，從而引起波向的變化。這種由于深度的變化而引起的波向變化的現(xiàn)象，稱為波動(dòng)的折射。6、波動(dòng)繞射的概念。答：波動(dòng)在傳播過(guò)程中，繞過(guò)障礙物傳播到掩護(hù)區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)象稱為波動(dòng)的繞射。7 根據(jù)三階Stokes波的波剖面表達(dá)式，給出波峰和波谷的高度及所處位置，以及水質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的中心。答：三階Stokes波波剖面公式：波峰高度：即時(shí)，波谷高度：即，因此表面水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)中心8、解釋孤立波的定義.答：是橢圓余弦波的一種特殊情況，是波長(zhǎng)趨于無(wú)限的橢圓余弦波。波浪在淺水區(qū)，波峰變的越來(lái)越陡，波谷越來(lái)越平，最后波長(zhǎng)逐漸趨于無(wú)窮大，于是這種波浪可以看作一系列的孤立波。9、什么是

14、隨機(jī)海浪過(guò)程的平穩(wěn)性和各態(tài)歷經(jīng)性？對(duì)討論海浪的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)有何意義？ 平穩(wěn)性：某隨機(jī)過(guò)程的數(shù)學(xué)期望為常值 協(xié)方差只是與時(shí)間間隔有關(guān)，即 則該隨即過(guò)程為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的特點(diǎn)：過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化。是的對(duì)波浪的統(tǒng)計(jì)研究不受到時(shí)間起點(diǎn)的影響。各態(tài)歷經(jīng)性：如果當(dāng)時(shí)，該平穩(wěn)過(guò)程具有各態(tài)歷經(jīng)性性。平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程各態(tài)歷經(jīng)性的特點(diǎn)：一個(gè)充分長(zhǎng)時(shí)間的樣本（一次現(xiàn)實(shí)）可代替總體。意義：海浪的觀測(cè)是困難的，通常只有幾個(gè)記錄。各態(tài)歷經(jīng)性保證了一次顯示可以代替總體，而平穩(wěn)性則保證了記錄時(shí)間的起點(diǎn)并不影響計(jì)算結(jié)果。這就大大減少了實(shí)際觀測(cè)中的困難和限制。10、簡(jiǎn)述各種特征波高（5種）。平均波高：，大致反映海面波

15、高的平均狀態(tài)。還構(gòu)成其他特征波高的換算媒介。均方根波高：，反映海浪的平均能量。累積率波高：，在港口工程計(jì)算中，該波高反映某種給定波高值出現(xiàn)的可能性。部分大波平均波高：，在航行、港口設(shè)計(jì)中，該波高反映海浪的顯著部分。（前十分之一大波平均波高）。在工程中，稱為有效波高，具有有效波高的波稱為有效波，該波的周期稱為有效周期。最大波高：最大波高的最可能值，其中n為波的個(gè)數(shù)。11、能譜和方向譜的概念及物理意義。答：能譜：如果頻率近似連續(xù)分布，頻率區(qū)間總對(duì)應(yīng)一個(gè)組成方差的部分和，令，則稱為能譜。它是表征頻率區(qū)間所有正弦波動(dòng)能量之和的平均值。物理意義：能譜描述了不同頻率波動(dòng)所對(duì)應(yīng)的能量分布情形，描述了海浪的內(nèi)

16、部結(jié)構(gòu)。12、線形波動(dòng)波數(shù)守恒方程的推導(dǎo)及其應(yīng)用。答：推導(dǎo)：線性波線性波表面位移的表達(dá)式位相函數(shù)為則波數(shù)和平率為滿足方程合成波合成波表面位移的近似表達(dá)式位相函數(shù)為則波數(shù)和頻率為滿足方程第七章 潮波1 請(qǐng)說(shuō)出兩個(gè)主要的天體引潮力，四種潮汐類型和八個(gè)主要的分潮。答：天體引潮力：月球引潮力和太陽(yáng)引潮力四種潮汐類型：半日潮、混合的不正規(guī)半日潮、混合的不正規(guī)全日潮、全日潮八個(gè)主要的分潮：太陰半日分潮（M2）、太陽(yáng)半日分潮(S2)、太陰主要橢率半日分潮（N2）、太陰太陽(yáng)赤緯半日分潮（K2）、太陰太陽(yáng)赤緯全日分潮(K1)、太陰赤緯全日分潮(O1)、太陽(yáng)赤緯全日分潮（P1）、太陰主要橢率全日分潮（Q1）主要分

17、潮振幅系數(shù)及周期表Tidal componentMean coefficientPeriod （solar hours）DescriptionNatureM20.9080912.42Principal lunarSemi-diumalS20.4224812.00Principal solarSemi-diumalN20.1738612.66Larger lunar ellipticSemi-diumalK20.1149811.97Luni-solarSemi-diumalK10.5301123.93Luni-solar diumalDiumalO10.3769425.82Principal l

18、unar diumalDiumalP10.1754324.07Principal lunar diumalDiumalQ10.0721726.87Lager lunar ellipticDiumal2 平衡潮理論（假定及論點(diǎn)）及其貢獻(xiàn)答:平衡潮理論有由Danel Bernoulli創(chuàng)建。前提：假定地球表面為等深海水所包圍，海水沒(méi)有粘性和慣性。不受地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力作用。平衡理論：某一瞬間，理想的地球表面的海水運(yùn)動(dòng)引潮力的水平分量、重力、壓強(qiáng)梯度力做用的平衡。形成一種動(dòng)態(tài)平衡的橢球海面，其長(zhǎng)軸指向月球。而各力間的作用造成了潮汐的時(shí)空變化。橢球海面長(zhǎng)軸地方的海面比原來(lái)高，而短軸地方的海面又較原來(lái)海

19、面低。由于地球自轉(zhuǎn)，一固定地點(diǎn)的海面便將發(fā)生周期性的漲退，形成潮汐。3 潮汐動(dòng)力學(xué)理論的要點(diǎn)及與平衡潮理論的區(qū)別。答：應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)方程，研究全球?yàn)楹Ｋ采w, 但水深隨緯度變化的大洋在天體引潮力，地轉(zhuǎn)偏向力，壓強(qiáng)梯度力作用下產(chǎn)生的強(qiáng)迫潮波，建立潮汐動(dòng)力學(xué)理論。潮汐是在月球和太陽(yáng)水平引潮力強(qiáng)迫作用下的一種潮波運(yùn)動(dòng)，大洋海水受到水平引潮力場(chǎng)的作用發(fā)生流動(dòng)，某處因水體的堆積而使海面上升，某處因水體流失而使水面下降，這樣一來(lái)，便在理想的“地球”上，形成了水波，其最高處為波峰，當(dāng)波峰到達(dá)時(shí)，便形成高潮；最低處為波谷，而當(dāng)波谷到達(dá)時(shí)發(fā)生低潮。因?yàn)樗且绷?chǎng)所產(chǎn)生的，所以叫做“潮波”。其三個(gè)要點(diǎn)為: 波動(dòng)

20、的強(qiáng)迫震蕩和共振 , 地球旋轉(zhuǎn)效應(yīng)（潮流旋轉(zhuǎn)，無(wú)旋點(diǎn)）, 淺水區(qū)地形與摩擦力的影響（摩擦效應(yīng)，波動(dòng)的變化，潮波余流） 應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)方程組:區(qū)別：動(dòng)力理論消除了靜力理論的主要缺點(diǎn)，即關(guān)于海洋表面在引潮力，壓強(qiáng)梯度力和重力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)這一假設(shè)。而對(duì)于潮波運(yùn)動(dòng)的作用，除引潮力外，還有地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力。這是一種當(dāng)運(yùn)動(dòng)發(fā)生以后才存在的力，運(yùn)動(dòng)一旦停止，這兩個(gè)力也就消失。4 根據(jù)描述大尺度強(qiáng)迫潮波運(yùn)動(dòng)的基本方程,說(shuō)明各項(xiàng)的意義。答：1,5兩式代表了運(yùn)動(dòng)速度局地變化項(xiàng)；2,6代表了方向和方向上科氏力作用項(xiàng)；4,8代表了天體引潮力的強(qiáng)迫作用項(xiàng)；3,7是壓強(qiáng)梯度力在經(jīng)緯向的分量，由于這兩項(xiàng)與潮高有關(guān)，

21、也代表了海水自身的響應(yīng)項(xiàng)；（即在天體引潮力強(qiáng)迫作用下的海水通過(guò)水位的變化和壓力梯度的重新分布體現(xiàn)對(duì)這種強(qiáng)迫作用的響應(yīng)，個(gè)人理解幫助記憶）9是水位局地變化項(xiàng)；10,11代表了水體的散度在經(jīng)緯向上的分量（水體的輻合堆積和輻散流失）；第三個(gè)方程即為連續(xù)方程5 寫出Ariy 的有界長(zhǎng)渠潮波方程，并說(shuō)明各項(xiàng)意義。1代表了運(yùn)動(dòng)速度的局地變化項(xiàng)；2代表了海水響應(yīng)項(xiàng)；3代表了引潮力強(qiáng)迫項(xiàng)；4代表了水位的變化項(xiàng)；5代表了水體的輻合堆積和輻散流失；4,5組成了連續(xù)方程。6 用哪些波去描述大陸架水域的潮波？答：Kelvin 波：見(jiàn)第8題Sverdrup 波：時(shí)才存在，波的傳播速度大于是的長(zhǎng)波波速，群速度小于是的長(zhǎng)波

22、波群速。在開(kāi)闊的海洋里，前進(jìn)潮波中的旋轉(zhuǎn)潮流是由于地轉(zhuǎn)偏向力作用的結(jié)果。Poincare 波：右界波，振幅沿方向（左）呈余弦形式，有多個(gè)節(jié)點(diǎn)；左界波，振幅沿方向（右）呈余弦形式，有多個(gè)節(jié)點(diǎn)。在海峽兩側(cè)同向而行，在同側(cè)相向傳播。7 什么是等振幅線，什么是同潮時(shí)線，什么是涌潮?答：等振幅線：把一個(gè)周期中振幅相等的地點(diǎn)連成的線同潮時(shí)線：在潮汐(或分潮)分布圖上，具有相同潮汐位相點(diǎn)的連線涌潮：潮波在淺水中傳播時(shí)，波坡面將發(fā)生變形。當(dāng)滿足一定條件時(shí)，波峰前面形成陡峭的水墻，產(chǎn)生不連續(xù)面。以不連續(xù)面的形式繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象稱為涌潮。8 陸架自由波中Kelvin波的表達(dá)式、特征，及其在海峽中的分布。答:Ke

23、lvin 波的特點(diǎn)：傳播方向的右邊必須有邊界，所以是右界波； 波動(dòng)振幅是沿傳播方向的左邊衰減。又稱左減波。在海峽中的分布: 在無(wú)限長(zhǎng)的等深海峽中存在沿相反方向傳播的兩個(gè)Kelvin 波。設(shè)x軸在海峽的中軸線上，兩波疊加之后可表為：得到等振幅線方程：constant取constant為0那么可以得到無(wú)潮點(diǎn)表達(dá)式則無(wú)潮點(diǎn)位于海峽中軸線上，相鄰兩個(gè)無(wú)潮點(diǎn)之間的距離為（半波長(zhǎng)）。再令constant非零，并把坐標(biāo)原點(diǎn)移至無(wú)潮點(diǎn)出，并用新坐標(biāo)表示新舊坐標(biāo)關(guān)系換算式為：取時(shí)對(duì)應(yīng)的無(wú)潮點(diǎn)，等振幅線方程化為constant又則無(wú)潮點(diǎn)附近等振幅線方程為constant可見(jiàn)無(wú)潮點(diǎn)附近的等振幅線為一橢圓族當(dāng)橢圓長(zhǎng)軸

24、位于軸上；橢圓長(zhǎng)軸位于軸上。無(wú)潮點(diǎn)附近的同潮時(shí)線是一些直線，其中tc為一任意給定的值。tc增大，在北半球，f>0 ,直線以無(wú)潮點(diǎn)為中心，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在南半球，f<0, 直線做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。遠(yuǎn)離無(wú)潮點(diǎn)，等振幅線形狀不再是橢圓，同潮時(shí)線不再是直線。9 矩形海灣中潮波系統(tǒng)由那些波動(dòng)組成，形成哪些特征？答：(1) 寬度較窄的矩形海灣：形成駐波，產(chǎn)生共振。灣頂處的潮位可達(dá)灣 口處的幾倍。(2) 較大寬度的矩形海灣：潮波系統(tǒng)復(fù)雜第一部分波：沿正負(fù)x方向傳播的Kelvin 波，通過(guò)同潮圖看出其特征與兩個(gè)相反方向的Kelvin波在無(wú)現(xiàn)場(chǎng)還相中的疊加結(jié)果相似（見(jiàn)第8題）第二部分波：一系列Poincar

25、e波之和；沿x方向，從灣頂向?yàn)晨谝灾笖?shù)形式衰減的波動(dòng)。從潮流橢圓圖上看出，潮流不再是往復(fù)流，而是在灣頂附近表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)流。在且離灣頂越遠(yuǎn)，潮流橢圓的短軸越短；離灣區(qū)中軸越遠(yuǎn)潮流橢圓短軸越短。(3) 較大寬度的矩形海灣：潮波系統(tǒng)復(fù)雜+線性摩擦項(xiàng)實(shí)際海灣的水深較淺，海底摩擦效應(yīng)需要考慮；基本方程加上線性摩擦項(xiàng)，無(wú)潮點(diǎn)向?yàn)稠斪蠓狡啤＿@是在摩擦影響下，反射波較弱而入射波較強(qiáng)的結(jié)果。(4) 較大寬度的矩形海灣：地形影響通過(guò)數(shù)值模擬半封閉矩形海區(qū)中四種不同地形情況下的M2旋轉(zhuǎn)潮波系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，無(wú)潮點(diǎn)的位置受地形效應(yīng)影響明顯，受摩擦影響不大。第八章 內(nèi)波1內(nèi)波的定義答： 海洋內(nèi)波是發(fā)生在密度層化的海水內(nèi)部的一種

26、波動(dòng)，其最大振幅出現(xiàn)在海洋內(nèi)部。2 內(nèi)波與表面波的區(qū)別。答：內(nèi)波和表面波都是界面波，它們沒(méi)有本質(zhì)的差別。表面波也是一種界面波，是發(fā)生在密度很小的空氣和密度很大的海水之間界面上的波動(dòng)，也是一種內(nèi)波。只不過(guò)在研究表面波時(shí)往往忽略了空氣密度的影響。另一方面，自由海面的海水上升需要克服重力，因此振幅的升高受到限制。但海洋內(nèi)部的海水上升時(shí)，本身的重量大部分被浮力抵消，于是升高比較容易。對(duì)以相同能量產(chǎn)生的內(nèi)波和表面波，內(nèi)波的最大振幅要比表面波的最大振幅大得多。3 內(nèi)波的動(dòng)力學(xué)作用答：（1）內(nèi)波能將能量和動(dòng)量從含能量和動(dòng)量較高的上層海洋傳入含能量和動(dòng)量較低的深層，所以內(nèi)波是能量和動(dòng)量垂向傳輸?shù)闹匾d體。（2

27、）內(nèi)波與其他大中尺度運(yùn)動(dòng)過(guò)程間以及不同尺度內(nèi)波間的非線性相互作用，將能量從含能較高的大尺度運(yùn)動(dòng)過(guò)程傳遞給含能較低的較小尺度運(yùn)動(dòng)過(guò)程，再傳給更小尺度的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，直至成為湍流而耗散。（3）內(nèi)波引起和參與的混合過(guò)程是保持海洋層結(jié)狀態(tài)的關(guān)鍵因素（4）內(nèi)波反復(fù)地將海水由光照較弱的較深處抬升到光照較強(qiáng)的淺層，促進(jìn)了較深層的海洋生物的光合作用，提高了海洋初級(jí)生產(chǎn)力。由潮汐引起的內(nèi)波在陸架外緣等地形變化的海域形成上升流，將營(yíng)養(yǎng)豐富的深層海水輸送到淺層，有利于生活在淺層的海洋生物的增強(qiáng)。（5）內(nèi)波引起的海水混合，尤其是穿過(guò)等密度面的混合，有利于物質(zhì)與熱量的輸送，從而對(duì)海洋環(huán)境和海洋生態(tài)保護(hù)發(fā)揮重要作用。（6）內(nèi)

28、波引起的等溫度面和等密度面的起伏會(huì)影響到海洋中聲信號(hào)的傳播速度與方向。從而降低了聲納的功能，增加了水下通訊和目標(biāo)探測(cè)的困難。（7）內(nèi)波會(huì)引起等密度面的快速（流速急）的大振幅上下起伏。如果有潛艇和魚雷等水下航行物體位于這種等密度面處，它們將隨等密度面上下運(yùn)動(dòng)或快速上浮下沉，導(dǎo)致魚雷脫靶，潛艇難以操作。如有海上采油平臺(tái)，也會(huì)受到嚴(yán)重影響和損害。4 什么是浮頻率（Vaisala 頻率）答： 稱為Vaisala頻率，相當(dāng)于一種外強(qiáng)迫。5解釋海洋內(nèi)波導(dǎo)管，內(nèi)波沿內(nèi)波導(dǎo)管傳播的特征。答：假定內(nèi)波傳播在一個(gè)垂直平面內(nèi)，傳播方向?yàn)榉较颍駝?dòng)方向?yàn)榉较?。根?jù)，若，那么一確定頻率的波將在其傳播過(guò)程中不斷變化傳播方

29、向。當(dāng)波從較小值的水層向較大值的水層傳播時(shí)，波向與軸夾角由大變小，當(dāng)達(dá)到水層時(shí)，波向，波動(dòng)不能在此層傳播，而被完全反射。在密躍層中，內(nèi)波以這種方式傳播，并在上下兩個(gè)水層上發(fā)生反射，從而這兩個(gè)水層之間就像形成了一個(gè)管子引導(dǎo)著內(nèi)波傳播，稱之為波導(dǎo)管。在該區(qū)域外，比振幅向自由海面和海底衰減。6 潮成內(nèi)波生成的三個(gè)必要條件及其與天文潮的區(qū)別。答：海洋中的潮汐，潮流運(yùn)動(dòng)為潮成內(nèi)波提供了能源；海底地形的劇烈變化處是潮成內(nèi)波的擾動(dòng)激發(fā)源；穩(wěn)定層化的海水是潮成內(nèi)波的載體，活動(dòng)空間。能源、激發(fā)源和載體是潮成內(nèi)波生成的三個(gè)必要條件。區(qū)別：天文潮是一種表面波動(dòng)，可通過(guò)儀器在海面上直接測(cè)量到。而內(nèi)潮的能量主要在海洋內(nèi)

30、部，要通過(guò)對(duì)海水溫、鹽流場(chǎng)的垂向結(jié)構(gòu)及時(shí)間變化進(jìn)行直接測(cè)量，才能得到內(nèi)潮強(qiáng)度參數(shù)。兩者在空間和時(shí)間尺度上也有差別：天文潮的水平波長(zhǎng)通常是數(shù)千千米的量級(jí)，而內(nèi)潮波的波長(zhǎng)只有幾百米或千米量級(jí)。天文潮的傳播速度遠(yuǎn)大于內(nèi)潮的傳播速度。天文潮的頻率集中在全日或半日潮的低頻時(shí)段，而內(nèi)潮在淺海的孤立波高頻部分顯著。關(guān)于出現(xiàn)的地域，天文潮可出現(xiàn)在不同的大洋及海岸，內(nèi)潮波在沒(méi)有密度層化的海域不會(huì)出現(xiàn)。天文潮屬表面波，其能量在水平方向傳播。在連續(xù)層化了的海洋中，內(nèi)潮波的能量沿射線傳輸，就是既在水平方向傳輸也在垂直方向傳輸。兩者生成的機(jī)制也不同：在大洋中，天文潮由天體引潮力直接強(qiáng)迫產(chǎn)生。在邊緣或附屬海中的天文潮主要受大洋潮波的驅(qū)使產(chǎn)生。 而大洋內(nèi)潮的產(chǎn)生機(jī)制還不清楚。在邊緣或附屬海中的內(nèi)潮，主要通過(guò)潮地作用機(jī)制產(chǎn)生。第九章 風(fēng)暴潮1風(fēng)暴潮的概念。答：風(fēng)暴潮：由強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)引起的海面異常升高現(xiàn)象2 風(fēng)暴潮的分類及其特征。答：（1）不同類型的大氣擾動(dòng)