物理海洋考試

1、河口滯流點(diǎn)和最大渾濁帶成因的動(dòng)力機(jī)制在咸淡水密度梯度的作用下，河底某處往往出現(xiàn)漲落潮流相抵以后凈流流速接近與零的滯流 點(diǎn)，在滯流點(diǎn)以上泥沙向下游運(yùn)移，在滯流點(diǎn)以下泥沙向上運(yùn)移，而在滯流點(diǎn)附近懸沙匯聚， 形成高含沙量區(qū)，即最大渾濁帶。Ekman大洋漂流理論理想化的無邊界、無限深和密度均勻的海洋，因海面受穩(wěn)定的風(fēng)長時(shí)間吹刮，出現(xiàn)鉛直 湍流而產(chǎn)生的水平湍流摩擦力，與地轉(zhuǎn)偏向力平衡時(shí)出現(xiàn)的海流。海面風(fēng)力對(duì)海水的攪拌混合，使風(fēng)的動(dòng)量通過海面?zhèn)鹘o表面的海水后，因海水的粘滯性， 依次傳給下層的海水，使后者也流動(dòng)起來。由于地轉(zhuǎn)偏向力的作用，在北（南）半球，?？?曼漂流的表面流速，偏于風(fēng)向右（左）方45。表層以

2、下的海水隨著深度的增加，流向不斷 右（左）偏，流速也不斷減小，直至某深度處流向和表面流向完全相反時(shí)，流速便約為表面 流速的4%。此深度稱為摩擦影響深度。從海面至此深度處的水層稱為?？寺鼘樱Σ劣绊?深度又稱為?？寺鼘由疃取０？寺鞯牧魉偈付嗽诳臻g所構(gòu)成的曲線稱為?？寺菪?在水平面上的投影便稱為?？寺菥€。、用平衡潮理論，說明潮汐膨脹，潮汐日滯后和日不等現(xiàn)象平衡潮理論：海面在月球引潮力的作用下離開原來的平衡位置作相應(yīng)的上升或下降，直到在 重力和引潮力的共同作用下，達(dá)到新的平衡位置為止。因此海面便產(chǎn)生形變，也就是說，考 慮引潮力后的海面變成了橢球形，稱之為潮汐橢球，并且它的長軸恒指向月球。

3、由于地球的 自轉(zhuǎn)，地球的表面相對(duì)于橢球形的海面運(yùn)動(dòng)，這就造成了地球表面上的固定點(diǎn)發(fā)生周期性的 漲落而形成潮汐。潮汐膨脹：沿著與地球和月球垂直的中線（過地心），作用于每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的引力恰好提供了 所需的慣性離心力。在靠近月球的一邊，引力大于離心力，它導(dǎo)致海洋朝月球方向堆積。在 背離月球方向一面，引力不足以提供離心力來保持質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)趨向于背離月球運(yùn) 動(dòng)。這個(gè)過程導(dǎo)致了地球兩側(cè)的潮汐膨脹。潮汐日不等：當(dāng)月球赤緯不為0時(shí)，除赤道仍為正規(guī)半日潮外，其他一些地區(qū)的海面雖然在 一個(gè)太陰日內(nèi)也可出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮的高度不相等，兩次漲潮時(shí)也不等， 形成日不等現(xiàn)象。潮汐日滯后：實(shí)際上，由于

4、海水的慣性與粘滯力的作用，加上海底深淺不一和海岸水下地形 的影響，就會(huì)有潮汐日滯后現(xiàn)象的出現(xiàn)。波浪的參數(shù)，5個(gè)典型的參量用來描寫海洋波浪，它們是（1）波長L； （2）周期T； （3）水深D； （4） 波高H； （5）波速C（相速）；Kelivn波傳播特征在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，即具有科氏力系統(tǒng)，波動(dòng)受到地球旋轉(zhuǎn)的影響。在近岸地區(qū)，有一類波， 它沿海岸傳播，岸界在它傳播方向的右側(cè)?？剖狭ΡＷC波動(dòng)貼岸有大的振幅，遠(yuǎn)離海岸振幅 減小。這種類型的波動(dòng)稱為Kelvin波。Kelvin波總是沿岸傳播。海面波動(dòng)在海岸處最大，離岸指數(shù)減小。橫穿陸架速度為零，沿岸方向速度在沿岸處最大，離岸指數(shù)減小。波以相速C=禎傳速。波動(dòng)

5、振幅的橫穿陸L =架尺度由羅斯貝變形半徑f控制，它是水深和科氏參數(shù)函數(shù)。Kelvin波只發(fā)生于沿岸地區(qū)或近赤道地區(qū)，那里有波導(dǎo)存在。因科氏力在北半球趨向于 使輸運(yùn)向右，海水必向岸堆積，橫穿陸架海表面波動(dòng)梯度（壓強(qiáng)梯度力）因而產(chǎn)生，平衡因 科氏力向岸的海水輸運(yùn)，Kelvin波就這樣產(chǎn)生了。如果沒有右側(cè)的岸壁，海水就不能在右側(cè) 堆積，因此，Kelvin波也就不能形成。對(duì)海洋運(yùn)動(dòng)方程組作尺度分析的目的。尺度分析即是根據(jù)表征某種特定形式運(yùn)動(dòng)的各運(yùn)動(dòng)要素的特征尺度來估計(jì)方程中各項(xiàng) 的大小，從而使方程得到簡(jiǎn)化的一種方法。大洋中海流的驅(qū)動(dòng)力海流發(fā)生流動(dòng)原因主要有兩種：一是受海面風(fēng)應(yīng)力作用，另一種是密度分布不

6、均。大洋中溫度在垂直方向分層混合層，溫躍層，底層把牛頓第二定律應(yīng)用于流體的一個(gè)基本假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)是真實(shí)流體所占有的空間，可近似地看成是由“流體質(zhì)點(diǎn)”連續(xù)地?zé)o空隙地充滿著。所謂流體質(zhì)點(diǎn)指的是微觀上充分大，宏觀上充分小的分子團(tuán)。描寫流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法拉格朗日方法：著眼于流體質(zhì)點(diǎn)，設(shè)法描述出每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)自始至終的運(yùn)動(dòng)過程，即它 們的位置隨時(shí)間變化的過程。r = r (a, b, c, t)歐拉方法：著眼點(diǎn)不是流體質(zhì)點(diǎn)，而是空間點(diǎn)，設(shè)法在空間中的每一點(diǎn)上描述出流體運(yùn) 動(dòng)隨時(shí)間的變化狀況。V = V (r,t)流體不可壓縮質(zhì)點(diǎn)的密度在運(yùn)動(dòng)過程中不變的流體稱之為不可壓縮流體。用數(shù)學(xué)式子表示

7、，就是對(duì)于不可壓縮流體，密度的實(shí)質(zhì)微商(隨體導(dǎo)數(shù))為零。即：d p/dt=0Boussinesq 近似在海水的運(yùn)動(dòng)的基本方程中，近似的認(rèn)為海水不可壓，以體積連續(xù)方程來描述海水的連 續(xù)性，微笑密度的擾動(dòng)僅在Z方向上運(yùn)動(dòng)，方程對(duì)阿基米德浮力項(xiàng)是有意義的，而基系方程 中均以p0近似的代替p，都是接近的，這些稱之為Boussinesq近似。內(nèi)潮的定義，驅(qū)動(dòng)力和周期。潮汐的8個(gè)主要分潮。主要的4個(gè)分潮。內(nèi)潮的定義：在實(shí)際海洋中，海水是層結(jié)的，即不是均勻介質(zhì)。當(dāng)表面潮汐波向傾斜的 海底傳播時(shí)，如大陸架坡、水下平臺(tái)、正壓潮流和底形相互作用可導(dǎo)致密度躍層以相同的周 期做垂向振蕩，隨后向陸架波傳播。這樣一個(gè)在坡

8、度上因潮汐產(chǎn)生的波稱為“內(nèi)潮”。驅(qū)動(dòng)力和周期：內(nèi)潮的物理驅(qū)動(dòng)機(jī)制與內(nèi)波相似。正壓的表面潮汐向坡面?zhèn)鞑r(shí)，向岸 的潮流運(yùn)動(dòng)撞擊傾斜的底形，海水獲得了一個(gè)垂向運(yùn)動(dòng)，它可使密度躍層暫時(shí)離開它的平衡 位置，隨后張馳，振蕩就發(fā)生了。內(nèi)潮是內(nèi)波的一種特殊類型。它不同一般意義上的內(nèi)波，內(nèi)潮是具有潮周期的內(nèi)波。潮汐的8個(gè)主要分潮：太陰主要半日分潮，以符號(hào)M2表示；太陽主要半日分潮，以符 號(hào)S2表示；太陰主要橢率半日分潮，以符號(hào)N2表示；太陰一一太陽赤緯半日分潮，以符號(hào) K2表示；時(shí)；太陰太陽赤緯全日分潮，以符號(hào)K1表示；太陰赤緯全日分潮，以符號(hào)01 表示；太陽赤緯全日分潮，以符號(hào)P1表示；太陰主要橢率全日分潮

9、，以符號(hào)Q1表示。主要的4個(gè)分潮：M2分潮，太陰半日潮；S2分潮，太陽半日潮；N2分潮，較大的 太陰橢圓潮，K1分潮（太陰太陽日潮）和O1分潮（主要太陰日潮）。局地坐標(biāo)系中海洋閉合平均運(yùn)動(dòng)方程組。余流和潮流在河口泥沙運(yùn)輸中起的作用潮流為周期性的運(yùn)動(dòng)，對(duì)物質(zhì)的長期輸運(yùn)而言，所起的作用并不大。它所起的作用主要 是潮混合及潮致余流所產(chǎn)生的定向輸運(yùn)。作潮周期平均后的海水流動(dòng)，稱之為余流，其量值 盡管一般比潮流小，但在長時(shí)間的流動(dòng)中，可形成環(huán)流，對(duì)物質(zhì)的輸運(yùn)起著十分重要的作用。 潮流在和余流聯(lián)合作用下，可對(duì)底部物質(zhì)懸浮、定向輸運(yùn)起重要作用。如河口、海岸地區(qū)泥 沙再懸浮及輸運(yùn)。當(dāng)深水波浪傳至近岸時(shí)，波浪發(fā)

10、生的變化深水波浪傳至近岸發(fā)生的變化：海洋中的波浪在向淺海和沿海的傳播過程中，由于受到地 形、地物以及水流等的影響，將發(fā)生一系列的變化，其中包括波浪的淺水變形，由于地形、 地物和人工建筑物所引起的波浪折射、繞射、反射和破碎，以及由于水流引起的波浪變形、 折射等。波浪破碎原因：當(dāng)波浪向岸傳播時(shí)，波高增大，波浪破碎。這個(gè)過程叫破波。因?yàn)椴ɡ速|(zhì)點(diǎn) 不再在運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而是向海岸運(yùn)動(dòng)，因此破波與風(fēng)浪和涌浪不同。這個(gè)過程通過向岸 波浪破碎，導(dǎo)致大量能量被釋放出來。波浪折射原因：當(dāng)波浪斜向行近海岸時(shí)，在同一波峰線上的波浪，深水處的波速較大，淺水 處的波速較小，因而波峰線將漸趨于平行于岸線的轉(zhuǎn)折，此即波浪的

11、折射現(xiàn)象。在波向轉(zhuǎn)折 的同時(shí)，由于相鄰二波向線之間的距離也產(chǎn)生變化，將對(duì)波高變化也產(chǎn)生影響。赤道Kelvin波向東傳播而Rossby波向西傳播Kelvin波只發(fā)生于沿岸地區(qū)或近赤道地區(qū)，那里有波導(dǎo)存在。因科氏力在北半球趨向 于使輸運(yùn)向右，海水必向岸堆積，橫穿陸架海表面波動(dòng)梯度（壓強(qiáng)梯度力）因而產(chǎn)生，平衡 因科氏力向岸的海水輸運(yùn)，Kelvin波就這樣產(chǎn)生了。擾動(dòng)渦度將產(chǎn)生一個(gè)緯向渦度場(chǎng)，它使得流體微團(tuán)鏈在渦度最大值西側(cè)朝南傳送，在渦 度最小值西側(cè)朝北傳送。因此，流體微團(tuán)在它們的平衡緯度來回振蕩，渦度的最大最小模形 向西傳播。這個(gè)西向傳播的渦度系列組成了 Rossby波。波浪輻射應(yīng)力從力學(xué)上講，通

12、過斷面一側(cè)向另一側(cè)遷移的水平動(dòng)量通量，必使得另一側(cè)水體相應(yīng)的總 動(dòng)量增加，其等效作用就好象有一相應(yīng)的水平應(yīng)力作用于該水體上一樣。正是這種原因，便 把這種由波動(dòng)引起的水平動(dòng)量通量在一周期內(nèi)的平均值理解為某種水平應(yīng)力的作用，并稱之 為“輻射應(yīng)力”。地轉(zhuǎn)流在忽略湍流摩擦力作用的較深的理想海洋中，由海水密度分布不均勻所產(chǎn)生的水平壓強(qiáng) 梯度力與水平地轉(zhuǎn)偏向力平衡時(shí)的海流。地轉(zhuǎn)關(guān)系指出水平方向?yàn)榭剖狭蛪簭?qiáng)梯度力間的平衡，垂直方向?yàn)橹亓痛瓜驂毫﹂g 的平衡。地轉(zhuǎn)流滿足下列方程：v =g p f a xoU =- aP其中U和V為地轉(zhuǎn)流在x、y方向分量。g P f a yg go海流中有哪些組分，各自的驅(qū)動(dòng)

13、力海流按其組分有風(fēng)生流、熱鹽環(huán)流（密度流）、傾斜流、潮致余流等風(fēng)生流：受海面風(fēng)應(yīng)力作用密度流：由于各地海水的溫度鹽度不同，引起海水密度的差異，使水面高度不同，從而 導(dǎo)致海水流動(dòng)傾斜流：由水位傾斜產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)流，稱之為傾斜流。它是正壓的，不隨z變化，且高壓 總在右邊。潮致余流：在近海，主要由于底部摩擦力與水深變化間的非線性關(guān)系，水質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)潮 周期運(yùn)動(dòng)后，不再回到原來的位置，產(chǎn)生了潮致余流。長江口外出現(xiàn)上升流現(xiàn)象，動(dòng)力機(jī)制南風(fēng)產(chǎn)生的離岸?？寺斔秃拖虮绷鲃?dòng)的臺(tái)灣暖流沿傾斜地形的強(qiáng)迫抬升是產(chǎn)生該上 升流的主要原因上升流：作為垂向運(yùn)動(dòng)的上升流（或下沉流）來自于海水的水平輻散（或輻合）運(yùn)動(dòng)，它一 般發(fā)生

14、在大陸架上。對(duì)風(fēng)驅(qū)動(dòng)的上升流情況，主要由于沿岸風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)海表面水在上?？寺鼘觾?nèi)離岸向海輸運(yùn)， 近岸海平面下降，穿越陸架壓強(qiáng)梯度建立，沿岸流產(chǎn)生，相應(yīng)的底?？寺鼘觾?nèi)出現(xiàn)向岸輸運(yùn)， 沿坡爬升而產(chǎn)生上升流（Gill, 1982）。上升流連接了海表面和海底相反方向的流動(dòng)，形成垂向 環(huán)流和保持質(zhì)量連續(xù)。地球表層大氣溫度維持在合適人類生存的范圍內(nèi)，用熱通量的角度分析。海表面熱通量為：Q 9 = Q s - Q b - Q e Q h （巧/ m 2），即單位為焦耳每秒每平方米。其中Q 9海水吸收的凈熱能,Q通過海面進(jìn)入水體的輻射能,Qb有效回輻射,Qe海水蒸發(fā)消耗的熱能（潛熱），Qh水氣之間的顯熱交換的熱能（感熱）。海浪與河口海岸研究的關(guān)系波浪作用 為塑造海岸地貌最積極、最活躍的動(dòng)力因素。近岸波浪具有巨大的能量。海浪沖擊海岸，壓縮巖石裂隙中的水和空氣，海浪離開巖壁的瞬間，裂隙中水和空氣又急劇 硫脹，導(dǎo)致巖石粉碎，巖壁剝落。蝕落的巖屑在波浪卷帶下，又撞擊巖壁，磨蝕岸坡。海岸 在海浪作用下不斷地被侵蝕，發(fā)育著各種海蝕地貌。尤其具有較大波高和