海洋学第五-六章思考题

第五章 思考题 （见教材p179-180）

加粗者为重点复习内容，部分题目有所改动。

1. 简述海流的定义、形成原因及表示方法。

2. 引起海水运动的力有哪些？

3. 简述重力势、等势面、位势高度、位势深度的定义。

4. 何谓压强梯度力？写出其解析表达式，说明物理含义。

5. 简述等压面、压力场(内压场、外压场、正压场、斜压场) 与海水密度的关系。

6. 何谓地转偏向力(科氏力) ？它具有哪些基本性质？

7. 切应力和压力有何根本的区别？

8. 海水运动方程的基本形式是什么？

9. 体积连续方程与质量连续方程有何不同？

10. 动力学边界条件与运动学边界条件的含义是什么？

11. 何谓地转流？它的空间结构如何？

12. 地转流场与密度场、应力场之间的关系如何？

13. 地转流的动力计算方法有何实用价值？它能否用来计算由外压场导致的倾斜流？为什么？

14. 埃克曼无限深海漂流理论是在什么前提下建立的？它得出了什么结论？

15. 浅海风海流与无限深海风海流的空间结构和体积运输有何异同点？

16. 由风海流的体积运输派生出哪些新的海水流动？（如上升流和下降流）

17. 风生大洋环流理论的基本结论有哪些？何谓西向强化？

18. 何谓热盐环流？它与大洋环流有什么样的关系？

19. 世界大洋上层环流的总特征如何？

20. 赤道流系包括哪些主要流动？说明其形成原因及水文特征。

21. 北半球有哪几支西边界流？有哪些显著特点？

22. 南、北两半球西风漂流区有哪些主要特征？

23. 与西边界流区相比，东边界流区的基本特征有哪些？

24. 为什么北海道与南美西岸能成为世界有名的大渔场？

25. 极地海区有哪些主要环流？它们对海况有何影响？

26. 世界大洋表层有哪些辐聚下沉和辐散上升区？怎样形成的？

27. 何谓大洋中尺度涡？有何基本特征？

28. 世界大洋中的五个基本水层(团) 的主要特征是什么？它们是怎样形成的？

29. 全球大洋环流流向如何？

第六章 思考题（这些题目并不是考核试题，所给参考答案是帮助同学们理解所学内容） 前8题来源于教材p206-207；第9题为补充题

1、海洋中的波动现象是怎样形成的？

参考答案：

海洋波动的起因有风、火山喷发、地震、气压变化、日月引潮力[波动诱因]；这些因素会造成当地海水周期性运动——水质点围绕其平衡位置的周期性或准周期性运动[波动发源]；由于海水的连续性，必然带动其邻近质点，导致其运动状态在空间向远处传播[波动产生]，这样波动便形成了。

2、小振幅重力波剖面方程中各符号的含义是什么？

参考答案：ζ=a sin(kx -σt )

ζ为波面相对平均水面的铅直位移；a 为波动的振幅；k 波数；σ为频率；x 水平位置（地点）；t 时间。

3、简单波动理论对波形传播、水质点运动、波速、波长、周期之间的关系以及波动能量等方面得到了哪些结论？

参考答案：（1）p184/2波峰处的水质点具有最大的正向速度，波峰前部是水质点的辅聚区，波面未来上升；波峰后部是辅散区，波面未来下降；从而使波形不断向前传播。（2）p184/1水质点的运动轨迹为圆，半径为……，圆半径随水深加大迅速减小；圆心即为该质点圆周运动的平衡位置。（3）（6-7）（4）（6-8）（5）（6-9）（6）波动的总能量由动能和势能组成，且二者相等；总能量相当非常大，但主要集中在水面附近。

4、驻波是怎样形成的？有哪些基本特性？

参考答案：

形成：当两列振幅周期波长相等的正弦波相互反向传播，并相遇（合成）时就会形成驻波。 基本特征：

1）波形不向外传播。

2）波节处（固定在x =±n λ/2，n=0，1，2，…）波面无升降，波节处水质点只有水平方向运动分量指向波面上升一侧；

3）波腹处（固定在x =±[2n+1]λ/4，n=0，1，2，…）波面的振幅最大，最大振幅是合成前的2倍2a ，波节处水质点只有铅直方向运动分量指向向上或向下；

4）波面其他位置振幅介于波节和波腹之间，水质点即具有水平运动分量也具有铅直运动分量。

5）波节两侧的升降总是相反的，且每半个周期升降轮换一次；

6）t=±[2n+1]T /4（n=0，1，2，…）时，各处铅直位移均等于零ζ ≡ 0；此时各点的速度分量u 、w 均达到最大值；当各点l ζl 达到最大时，各点的速度分量u 、w 均等于零。

5、波群是怎样形成的？有什么基本特性？

参考答案：

形成：当两列振幅相等、周期与波长相近、同向传播的正弦波，相遇（合成）时就会形成波群。

基本特征：

1）波形向外传播，传播速度（群速）与合成前相近。

2）各点振幅在0-2a 间不断变化，最大振幅是合成前的两倍。

3）任一时刻，所有波峰点的连线称为包络线，包络线外形类似豆荚，每个豆荚是由振幅不等的一群波峰构成的。

6、与简单波动相比有限振幅波有什么不同？

参考答案：

1）与简单波动相比有限振幅波具有较大的振幅，与实际海浪更接近。

2）以斯托克斯波为例，a ）波面为非简谐曲线，对横轴上下不对称，水质点平衡位置高于平均水面；b ）水质点运动轨迹接近圆，但存在一个向前的净位移（波流）导致海水的输运；c ）波的动能大于势能。

7、什么是开尔文波与罗斯贝波？（与短周期重力波对比理解）

小振幅重力波、有限振幅波、以及风浪和涌浪都忽略了地转效应。只受重力影响。故称 重力波。也称短周期重力波。

当波动周期接近或超过半摆日（12/sinφ小时）可认定为周期很大，这时地转效应不可忽略，波动同时受重力、压强梯度力和科氏力的影响称为长周期重力波。开尔文波与罗斯贝波都是这种长周期重力波。

8、风浪和涌浪是怎样形成的？各有什么特征？

参考答案：

风浪

形成：是在当地风作用下海面产生的；

特征：波峰尖削，波峰线短，周期小，风大常常破碎，分布不规律。风应力一旦消失风浪即转化为涌浪。

涌浪

形成：是由海面上其他海区传来，或当地风力迅速减小、平息后海面上遗留下来的波动。 特征：波面平坦光滑，波峰线长，周期波长较大，传播规则。涌浪的生命力持久传播距离惊人。

9、什么是内波？内波划分为哪两类，二者的异同？

参考答案：

内波是在海面之下的海洋内部发生的波动现象

内波划分为界面内波和非界面内波，二者相同点——都是由于同一水平面上密度不同引起的；不同点——界面内波发生在密度梯度较大的密度跃层附近；非界面内波发生在密度连续变化的水层附近。