海况延续性的分形特征及长期波高序列的R/S标度不变性

在对分形理论进行概述的基础上，对海况延续性和长期波高序列的统计分形特性进行了分析。分析得出海况的平均延时与波高阈之间具有分形关系。长期波高序列的R／S分析表明长期波高序列不是相互独立的，而是具有“记忆性”和持久性，其Hurst指数明显大于通常的时间序列。最后探讨了波浪分形特性的波侯意义，并对其应用前景进行了展望。     

基于准线性近似方法的SAR图像海浪参数反演研究

本文根据相干斑噪声的时间快变特征和非海浪纹理现象的时间缓变特征，基于交叉谱提出了一种对相干斑噪声和大尺度非海浪纹理的抑制的方法，进而结合SAR图像谱和海浪谱之间的准线性映射关系，基于SAR数据对海浪参数进行了反演。在反演过程中，首先仿真分析了不同海况下准线性近似法的海浪反演能力，结果表明：风浪引起的方位向截断效应会显著影响反演精度，因此该方法在低风速时的涌浪反演精度更高。通过将基于Sentinel-1卫星2020年的波模式SAR数据的反演结果与欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的再分析数据进行对比，发现高海况海浪有效波高反演结果明显偏低，而且该反演误差与风速、方位向截断波长之间存在显著相关性。为了提高有效波高的反演精度，本文进一步给出了海浪有效波高反演误差与风速、方位向截断波长之间的经验校正函数模型，结果显示，通过该模型修正后的海浪有效波高反演结果与ECMWF数据和浮标测量数据具有良好一致性。     

Jason-2有效波高产品在中国海域的准确性评估

Jason-2卫星高度计的有效波高(Hs)产品在海洋学领域得到了广泛应用。为了综合评估Jason-2有效波高产品在中国多个海域和不同海况下的准确性,为其在中国海域的应用研究提供参考,本文基于国家海洋局20个水文气象浮标从2008年至2014年的长期观测数据,对Jason-2有效波高产品在中国三个海区(渤黄海、东海、南海)和不同海况(观测有效波高Hs最大为6.2m)下的准确性进行综合分析,并研究其准确性与离岸距离的关系。结果表明Jason-2有效波高产品:(1)在中国海域具有较好的准确性,均方根误差RMSE=0.445m;(2)在南海的准确性最高,而在渤黄海的准确性较差;(3)在2m≤Hs≤5m的海况条件下准确性较好;(4)在越远离陆地的海域准确性越高。     

自然海况下波浪特性的初步研究

通过分析大量的外海浮标观测资料 ,发现波龄和无因次波高之间存在非常好的相关性 ,自然海况下的波浪场满足 3/ 5指数律 ,其波龄可达到几十 ,远远超过风浪波龄的上限 1 .4,说明波浪组成波之间波 -波共振非线性相互作用是波浪内部结构的主要调节机制 ,使波高和周期之间具有很好的相关性。     

锋面通过台湾海峡时引起的快速成长波高推算

每年冬季因中国北方冷空气前缘东移出海南下而形成的锋面是造成台湾海峡内恶劣海况的原因之一，锋面的到临常引发快速增高的波浪，这种海况是目前作业化数值预报模式在操作上不易反映的。经验证明根据元素波模式推衍所得的面积风域法推算波浪，适合于推导季风期间海况的一种方法。本文将锋面期间风域是移动的特性结合面积风域理论，作为推算锋面抵达时推算波高的方法。本文提出加权风场内插法计算各时刻各网格点的风速，使得面积风域理论简化为在网格点上的离散计算。文中根据锋面期间实际观测数据计算波能传播速率与风能传播系数等参数，经由案例分析的结果显示这个离散化面积风域法可以合理地推算锋面期间快速成长的波高。     

强海况下波流相互作用对有效波高的影响研究

波流相互作用作为非线性科学的前沿课题,一直受到国内外广大学者的关注。本文以2016年第1号超强台风“尼伯特”为例,基于波流耦合模式研究了台风影响期间强海况下波流相互作用对有效波高的影响。研究表明：（1）波流耦合模式可有效提高强海况下海浪的模拟精度;（2）波流相互作用对有效波高的影响与波向和流向之间的夹角关系密切：当波向与流向大致相同时,波流相互作用使有效波高减小;当波向与流向大致相反时,波流相互作用使有效波高增大;当波向与流向之间的夹角越接近90°时,波流相互作用对有效波高的影响越小。波流相互作用对有效波高的影响最大可达1.5 m。     

最大熵原理应用于海浪波高分布的研究

利用最大熵原理从理论上推导出波高的最大熵分布,在此基础上研究了状态参量对波高分布和波高熵的影响。影响最大熵分布的因子是平均波高和状态参量,不同海况对应的状态参量是不同的。利用波高实测资料,得出3种不同海况下的最大熵分布,通过比较发现最大熵分布很好地符合实测数据。把最大熵分布与目前广泛应用的瑞利分布作了比较,结果表明,最大熵分布有2个优点：没有对波高作出任何限制性假定和能够描述不同海况下的波高分布。     

雷达高度计海况偏差估计神经网络模型研究

本文基于Jason-2高度计数据,在12个不同季节的cycle数据中组合1~6个cycle的有效波高、风速和海况偏差为训练集,选取Jason-2的另外3个不同季节的cycle数据集为测试集。经检验分析,确定3个cycle对应的BP神经网络模型。将该模型应用于HY-2高度计海况偏差的估计,通过海况偏差与有效波高及风速的拟合优度、解释方差和残差对比分析,结果表明:神经网络BP模型可以有效应用于HY-2的海况偏差估计并明显优于传统海况偏差参数模型。     

静态集合样本的构造及其在全球海浪滤波同化中的应用

本文提出一种最佳静态集合样本的构造方法,利用不同时段内海浪有效波高的模拟偏差构造静态集合样本,并将其与由模拟结果和观测资料统计的模式误差进行概率密度分布及时空相关性分析,结果表明24h间隔有效波高偏差与后者的相关性最好,称为最佳静态集合样本,可用于近似背景误差。将所构造的静态集合样本应用于滤波同化调整过程,采用MASNUM海浪模式,利用Jason-1卫星高度计数据,对2008年全球海域开展海浪同化实验,实验结果表明,基于最佳静态集合样本的海浪同化调整,可以有效地改善海浪模式的模拟效果。     

基于Jason-1和Jason-2卫星资料的中国东部海域海浪模拟结果的检验

利用Jason-1和Jason-2卫星高度计资料对WAVEWATCHⅢ模式模拟的2009—2011年中国东部海域模拟海浪场进行全海区逐年检验、分海区检验和全海区逐月检验,并进行了模拟波高与实测波高的差值概率密度分析。结果表明:虽然WAVEWATCHⅢ模式能较好地模拟中国东部海域海浪的分布和演变,全海区模拟波高平均相对误差小于18.5%,但模式对波高的模拟精度存在空间性和季节性差异。东海模拟误差小,相关系数高;黄、渤海模拟波高偏小,渤海误差较大。模拟误差春、夏大,秋、冬小。模拟波高与实测波高相比,冬季略偏大,春、夏季偏小。