物理海洋复习提纲 联系客服

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顶左方偏移。这是在摩擦影响下,反射波较弱而入射波较强的结果。 (4)较大宽度的矩形海湾:地形影响

通过数值模拟半封闭矩形海区中四种不同地形情况下的M2旋转潮波系统发现,无潮点的位置受地形效应影响明显,受摩擦影响不大。

第八章 内波

1内波的定义

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。

2 内波与表面波的区别。

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。只不过在研究表面波时往往忽略了空气密度的影响。

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。但海洋内部的海水上升时,本身的重量大部分被浮力抵消,于是升高比较容易。对以相同能量产生的内波和表面波,内波的最大振幅要比表面波的最大振幅大得多。

3 内波的动力学作用

答:

(1)内波能将能量和动量从含能量和动量较高的上层海洋传入含能量和动量较低的深层,

所以内波是能量和动量垂向传输的重要载体。

(2)内波与其他大中尺度运动过程间以及不同尺度内波间的非线性相互作用,将能量从含

能较高的大尺度运动过程传递给含能较低的较小尺度运动过程,再传给更小尺度的运动过程,直至成为湍流而耗散。

(3)内波引起和参与的混合过程是保持海洋层结状态的关键因素

(4)内波反复地将海水由光照较弱的较深处抬升到光照较强的浅层,促进了较深层的海洋

生物的光合作用,提高了海洋初级生产力。由潮汐引起的内波在陆架外缘等地形变化的海域形成上升流,将营养丰富的深层海水输送到浅层,有利于生活在浅层的海洋生物的增强。

(5)内波引起的海水混合,尤其是穿过等密度面的混合,有利于物质与热量的输送,从而

对海洋环境和海洋生态保护发挥重要作用。

(6)内波引起的等温度面和等密度面的起伏会影响到海洋中声信号的传播速度与方向。从

而降低了声纳的功能,增加了水下通讯和目标探测的困难。

(7)内波会引起等密度面的快速(流速急)的大振幅上下起伏。如果有潜艇和鱼雷等水下

航行物体位于这种等密度面处,它们将随等密度面上下运动或快速上浮下沉,导致鱼雷脱靶,潜艇难以操作。如有海上采油平台,也会受到严重影响和损害。

4 什么是浮频率(Vaisala 频率)

答:

N2??gd?0 N称为Vaisala频率,相当于一种外强迫。 ?dz5解释海洋内波导管,内波沿内波导管传播的特征。

答:

假定内波传播在一个垂直平面内,传播方向为x方向,振动方向为z方向。根据若N?N(z),那么一确定频率?的波将在其传播过程中不断变化传播方向。??Ncos?,

当波从较小N值的水层向较大N值的水层传播时,波向与x轴夹角?由大变小,当达到

N??水层时,波向??0,波动不能在此层传播,而被完全反射。在密跃层中,内波以

这种方式传播,并在上下两个N??水层上发生反射,从而这两个水层之间就像形成了一个管子引导着内波传播,称之为波导管。在该区域外,比振幅向自由海面和海底衰减。

6 潮成内波生成的三个必要条件及其与天文潮的区别。

答:

海洋中的潮汐,潮流运动为潮成内波提供了能源; 海底地形的剧烈变化处是潮成内波的扰动激发源; 稳定层化的海水是潮成内波的载体,活动空间。 能源、激发源和载体是潮成内波生成的三个必要条件。 区别:

①.天文潮是一种表面波动,可通过仪器在海面上直接测量到。而内潮的能量主要在海洋内

部,要通过对海水温、盐流场的垂向结构及时间变化进行直接测量,才能得到内潮强度参数。

②.两者在空间和时间尺度上也有差别:天文潮的水平波长通常是数千千米的量级,而内潮

波的波长只有几百米或千米量级。天文潮的传播速度远大于内潮的传播速度。天文潮的频率集中在全日或半日潮的低频时段,而内潮在浅海的孤立波高频部分显著。 ③.关于出现的地域,天文潮可出现在不同的大洋及海岸,内潮波在没有密度层化的海域不

会出现。

④.天文潮属表面波,其能量在水平方向传播。在连续层化了的海洋中,内潮波的能量沿射

线传输,就是既在水平方向传输也在垂直方向传输。

⑤.两者生成的机制也不同:在大洋中,天文潮由天体引潮力直接强迫产生。在边缘或附属

海中的天文潮主要受大洋潮波的驱使产生。 而大洋内潮的产生机制还不清楚。在边缘或附属海中的内潮,主要通过潮地作用机制产生。

第九章 风暴潮

1风暴潮的概念。

答:

风暴潮:由强烈的大气扰动引起的海面异常升高现象

2 风暴潮的分类及其特征。

答:

(1)不同类型的大气扰动所引起的风暴潮 i 热带气旋:移动迅速,水位变化急剧; ii 温带气旋:移速较慢,水位变化持续; iii 寒潮:水位变化持续, 且不太剧烈。 (2)不同类型海区的风暴潮(动力学特征不同) i 封闭、半封闭海域的风暴潮 (水域尺度小于风场尺度):

特点:海域中的水体几乎整体响应大气扰动 ii广阔海域的风暴潮

(水域尺度大于风场尺度): 特点:风暴潮具有前进波的形式

3风暴潮的形成原因。

答:

风暴潮是由强烈大气扰动通过风应力和压强梯度力作用引起的海面异常升降高现象,风应力为主要强迫力。作用在自由海面的风应力通过铅直湍流交换将动量传递到海洋内部。

4利用公式说明在定常状态下狭长矩形浅水海域中定常风暴潮的主要特性。

答: 等深封闭海域 风暴潮潮位公式:??为海域长。 特性:

①.水位为线性分布,迎风岸的风暴潮位最高(x?L),背风岸潮位最低(x?0),在中点

处水位为0。

②.风暴潮潮位与水深成反比,与风应力成正比。 非等深封闭海域

(1?m)?aL(x?),其中m为参数,?a为风应力,h为海域水深,L?gh2(1?m)?aL?L22风暴潮潮位公式:??[x??(x?)],h0为背风岸水深,水深函数为

?gh022h03h(x)?h0??x。

特性:在非等深封闭海域中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。当?为0时,转化为等深海域情况。 等深半封闭海域

(1?m)?a???L????????deepwater??gh?风暴潮潮位公式:?

(1?m)?a???L??0?????shallowwater??gh?特性:

①.在半封闭海域中,产生的风暴潮具有更大的危险性(潮位均大于封闭海域) ②.半封闭情况下,有限深水的风暴潮水位值比深水更危险。