OSMAR-S100便携式高频地波雷达海浪和海面风探测性能分析

OSMAR-S系列便携式高频地波雷达系统采用单极子/交叉环紧凑型天线阵,通过单站雷达即可实现有效探测距离约10km内海浪和海面风的单点观测。为了更好地了解OSMAR-S100雷达系统海浪和海面风的综合探测性能,于2013年1月29日至3月7日在台湾海峡西南部海域进行了雷达与浮标观测的对比试验,得到了有效波高、有效波周期、平均风速和平均风向数据。对比结果表明,OSMAR-S100便携式高频地波雷达可有效观测距雷达10km以内有效波高0.5m以上的海浪平均状况和平均风速5m/s以上的海面风,雷达反演有效波高和有效波周期的均方根误差分别为0.60m和1.60s,反演平均风速和平均风向的均方根误差为1.83m/s和16.7°。在未经区域化标定的情况下,此结果说明了该型雷达产品已初步具备了海浪和海面风的业务化观测水平。     

波浪骑士数据在高度计有效波高检验中的再处理

以2011年10～11月南海现场试验得到的9次波浪骑士测量数据,进行波浪骑士再处理与默认计算结果比对。比对结果表明两者平均误差为0.16m,均方根误差为0.32m,分析产生误差的原因在于波浪骑士默认计算有效波高时间段的中心与卫星过境时间不统一和未进行数据质量控制。研究表明在卫星高度计有效波高产品检验中,波浪骑士测量的有效波高需要进行再处理,以达到减少卫星高度计有效波高检验误差的目的。     

浙江海域MASNUM海浪模式在台风“达维”“海葵”及“布拉万”过程的波浪数值模拟

利用MASNUM海浪模式、ECMWF高分辨率风场对2012年8月份台风过程下的浙江海域的海浪状况进行了数值模拟,与近岸观测站的风、浪资料进行了对比检验和误差分析,最后针对8月份"达维""海葵"及"布拉万"3个台风过程对浙江海域的影响进行了对比分析.风速验证结果显示2个站点ECMWF风速和观测风速的偏差分别为0.18、-0.34 m/s,平均绝对误差则为2.57、1.96m/s,均方根误差为3.40、2.65 m/s,与观测风速有较好的一致性.海浪验证结果显示8月份有效波高的相关系数在0.84以上;8月份发生的"达维""海葵"及"布拉万"3个台风期间的有效波高、波周期的模拟值与观测值的均方根误差分别介于0.19~0.37 m、0.88~1.28 s,波向的平均绝对误差介于19.39°~37.65°,表明MASNUM海浪模式能够较好的再现浙江海域台风期间的海浪状况,能够较好模拟出浙江近海的最大波高.在数值模拟和实际观测的基础上,进一步的对比分析表明:"海葵"台风期间,浙江外海有效波高的最大值达7.6 m,而"达维"和"布拉万"台风期间,数值显示最大有效波高分别为4.4、5.4 m.     

南沙海区风浪分析与计算

根据南沙海区风浪实测资料,阐述了南沙海区波高的分布规律。应用相关分析法,通过多元回归计算,得出波要素与风速、风时之间的关系。对波高、波周期的相互关系作了统计分析并利用永署礁海洋观测站1990年1～7月的实测资料对计算结果作了验证。结果表明,南沙海区波高、波周期的计算值与实测值基本吻合。     

北礵岛附近海域夏季海浪波高-周期分布特征

利用2016年夏季(6—8月)北礵岛附近海域的实测波浪数据,统计分析该海域海浪的波高特征值,探讨各特征波高与平均波高及有效波高之间的关系,找出较适用于该海域的波高分布、周期分布以及波高和周期的联合分布。结果表明:该海域有效波高的平均值为0.73 m,最大值为2.96 m,平均周期的平均值为4.50 s;各特征波高与平均波高及有效波高的比值普遍小于Rayleigh分布理论值;采用双参数Weibull分布,利用最小二乘法拟合出的波高分布和周期分布较适用于该海域。根据实测波高和周期联合分布结果,与已有的波高和周期理论分布进行对比,发现Longuet-Higgins改进分布和孙孚分布较适用于该海域的波高和周期联合分布特征。     

基于雷达水位计的海浪波高信息提取算法及其精度评价

为了证明雷达水位计波高测量的有效性,基于PY30-1石油平台上的雷达水位计海面高度变化观测数据,开展了雷达水位计海浪波高信息提取算法研究。基于所发展算法提取海浪波高信息,与同一平台上的C波段测波雷达观测数据及平台附近的浮标观测数据进行了比对分析。结果表明,雷达水位计数据提取的海面波高数据与C波段测波雷达及浮标测量数据一致性较好,二者标准偏差分别为0.006和0.008 m,均方根误差(RMS)分别为0.55和0.60 m。波高小于4 m时一致性优于波高大于4 m的一致性,波高大于4 m时水位计提取的波高偏小。因此,雷达水位计可作为波高观测的重要数据源之一。     

基于Copula函数的波高与周期长期联合分布

基于二元copula函数构建波高与相应波周期的长期联合分布。以粤东汕尾海域最大波高与相应平均周期为研究实例,经分析获得以下结果:(1)经拟合优度检验优选的年最大波高与相应周期的边缘分布分别为皮尔逊三型分布和广义极值分布,二者之间的较优连接函数为Archimedean类的Gumbel-Hougaard copula函数;(2)同频率条件下年最大波高和相应周期联合概率分布的设计要素值高于单变量的设计值,其中波高设计值的差异略大于周期设计值;(3)同现重现期和联合重现期的设计值可作为海岸海洋工程建设中的设计波高和相应周期的上限和下限;(4)条件概率1表明,同频率下的年最大波高和相应周期的遭遇概率很高,其组合概率可作为工程建筑物损毁风险率。     

WAVEWATCH Ⅲ和SWAN模式在南海北部海域海浪模拟结果的对比分析

基于1987年9月到1988年8月期间南海北部的一个浮标资料,首先分析了美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合推出的再分析风场在南海北部海域的适用性,结果表明NCEP/NCAR再分析风场在一定程度上与浮标观测结果相一致。然后利用NCEP/NCAR再分析风场作为海浪模式输入场,评估了WAVEWATCHⅢ(WW3)和Simulating Waves Nearshore(SWAN)这2个海浪模式在南海北部海域模拟海浪的能力,结果表明在季风和季风转换期间,WW3模式和SWAN模式对有效波高的模拟能力几乎一致。在季风期间,WW3模式对平均波周期的模拟能力优于SWAN模式;而在季风转换时期,SWAN模式模拟平均波周期的能力较好。此外,还利用WW3模拟结果分析了南海北部海域海浪的空间分布特征,分析结果表明有效波高受季风影响呈显著的季节变化,平均波周期呈现相对显著的半年变化。     

SZF2-1A型多参数波浪试验浮标波浪要素海上比测试验与初步分析

通过海上比测试验,对新研制的SZF2-1A型多参数波浪试验浮标系统的工作稳定性、波浪传感器测量准确性进行全面客观评价。采用MARKⅡ波浪骑士的测量数据作为参比,结果表明,试验浮标与波浪骑士所测数据具有良好的一致性:两种仪器间最大波高相关系数为0.96,均方根误差为0.33 m,有效波高相关系数为0.99,均方根误差为0.13 m,相对误差为6.0%,平均波高相关系数为0.98,均方根误差为0.088 m,相对误差为6.2%;两种仪器所测有效波高、平均波高对应周期的一致性比较好,相关系数分别达到0.86和0.87;两种仪器所测波向相关系数为0.77。总体上得出结论:试验浮标运行状态稳定,波浪传感器测量准确可靠。     

新型张力腿式储油处理平台的动力响应分析

针对目前小油田早期生产中存在的不足,提出一种适用于浅水海域的新型张力腿式储油处理平台,该平台主要由储油箱、浮箱、吸力桩、系泊链和甲板结构构成,具备原油处理和储存功能。应用非线性时域耦合分析法,研究了有义波高、平均波周期、水深对该平台的运动响应和系泊链张力的影响。计算结果表明,波高对平台动力响应有较大影响,有义波高每增加0.4 m,平台水平位移相应增加0.408 m,而系泊链力随有义波高的增加呈准线性增大;波周期对平台水平运动影响显著,平均波周期从6.5 s逐级变化至8.5 s时,最大水平位移自3.760 m渐增至5.467 m,而波周期对系泊链力影响较小,变化率一般小于10%;该新型平台对水深大于20 m的浅水海域有良好的动力特性,而对水深小于20 m的海域却表现异常。因此,该新型张力腿式平台能满足水深不小于20 m浅海区的油田早期生产需要。     

Estimation of JONSWAP Spectral Parameters by Using Measured Wave Data

- This paper presents the method of determining JONSWAP spectrum by using measured wave data. If Hs, Tz and Tc are the measured significant wave height, average zero-up crossing wave period and average period between wave crests respectively and let y = T Z / TC; this paper provides equation to solve y fromf(y,y) = 0. From the solutions of this equation and by using LSM, the expression relating y as a function of y (for 2.54相似文献   

分段多项式风浪频谱

本文分两段、三段、四段给出多项式形式的风浪频谱，它们满足下述条件：分段处谱值及斜率均连续；谱峰位于给定点（ωｏ，ｐ）；谱矩与有效波高Ｈ，平均周期Ｔ之间满足关系式Ｈ＝４．０√ｍ０，Ｔ＝２π（ｍ０／ｍ１）或Ｔ＝２π√ｍ０／ｍ２。多项式谱的指数和分段点均是可变的，因而谱形可在较大范围内调整，以便拟合实测谱和各种不同形式的谱。文中给出用四段多项式谱拟合ＪＮＳＷＡＰ谱的实例。     

中国近海及临近海域海浪的季节特征及其时间变化

利用1992年12月-2005年3月TOPEX卫星高度计资料,对中国近海波浪季节特征及其时间变化进行了分析。分析结果表明,冬季平均波高最大,台湾海峡、南海北部、中南半岛东南海域以及吕宋海峡外侧是冬季的大浪区;夏季平均波高最小;春、秋两季为过渡期。对冬季大浪所在区域波浪时间变化的研究表明,年变化是其主要时间变化特征,而季节内变化是该海区的另一重要特征,并且以5 a为周期的年际变化与ENSO事件有着很好的对应关系。     

The comparison of altimeter retrieval algorithms of the wind speed and the wave period

With the launch of altimeter,much effort has been made to develop algorithms on the wind speed and the wave period.By using a large data set of collocated altimeter and buoy measurements,the typical wind speed and wave period algorithms are validated.Based on theoretical argument and the concept of wave age,a semi-empirical algorithm for the wave period is also proposed,which has the wave-period dimension,and explicitly demonstrates the relationships between the wave period and the other variables.It is found that Ku and C band data should be applied simultaneously in order to improve either wind speed or wave period algorithms.The dual-band algorithms proposed by Chen et al.(2002) for the wind speed and Quilfen et al.(2004) for the wave period perform best in terms of a root mean square error in the practical applications.     

墨西哥湾波候统计特性分析

简要介绍了波候的概念,简述Ｗｅｉｂｕｌｌ分布及对数一正态分布的拟合方法,提出最大熵分布拟合有效波高、峰周期分布的新方法;选取半封闭海湾墨西哥湾内水深不同、地理位置不同的六个观测站一年的连续资料,以上述三种拟合方法对其有效波高,峰周期概率分布进行拟合,并与观测直方图进行比较检验,结果表明,在墨西哥海湾内,最大熵分布优于对数－正态分布,对数－正态分布优于Ｗｅｉｂｕｌｌ分布。     

海浪灾害对贻贝脱落率的影响

海洋灾害造成贝类养殖损失的价值评估是海洋科学与水产科学交叉产生的新科学命题,同时也是渔业经济学与保险价值核算的难题。本文从海浪导致贻贝脱落致灾的角度展开研究,采用第三代海浪模型SWAN,以嵊泗海域作为研究区,通过P-Ⅲ曲线拟合、波高重现期分析,定量研究了台风期间贻贝脱落率与有效波高之间的相关性。研究表明,当有效波高达到3 m时,贻贝开始出现脱落的可能性较大;当有效波高超过9 m时,出现脱落率达100%的可能性较大。研究结果可作为海洋水产养殖损失保险理赔的参考。     

A 10-year wave energy resource assessment and trends of Indonesia based on satellite observations

Wave energy resource assessment and trends around Indonesian's ocean has been carried out by means of analyzing satellite observations. Wave energy flux or wave power can be approximated using parameterized sea states derived from satellite data. Unfortunately, only some surface parameters can be measured from remote sensing satellites, for example for ocean surface waves: significant wave height. Others, like peak wave period and energy period are not available, but can instead be estimated using empirical models. The results have been assessed by meteorological season. The assessment shows clearly where and when the wave power resource is promising around Indonesian's ocean. The most striking result was found from June to August, in which about 30–40 kW/m(the 90 th percentile: 40–60 kW/m, the 99th percentile: 50–70 kW/m) wave power energy on average has been found around south of the Java Island. The significant trends of wave energy at the 95% level have also been studied and it is found that the trends only occurred for the extreme cases, which is the 99th percentile(i.e.,highest 1%). Wave power energy could increase up to 150 W/m per year. The significant wave heights and wave power have been compared with the results obtained from global wave model hindcast carried out by wave model WAVEWATCH III. The comparisons indicated excellent agreements.     

Long-Term Joint Distribution of One-Tenth Large (or Significant) Wave Height with Average Period

- In this paper, by using the wave data from a few oceanographic observation stations in the coastal zone of the Yellow Sea, the East China Sea and the South China Sea, the long-term joint distribution of the one-tenth large (or significant) wave height with average period is studied. The statistical data demonstrate that the long- term distribution of the one- tenth wave height or average period fits the log-normal distribution, thus the joint distribution also fits the two-dimensional log-normal distribution. Then the conditional probability distribution of the average period is derived, and the range as well as the mode of the average wave period corresponding to a certain return period of wave height can be calculated easily.     

强台风“珍珠”引起的近岸波浪场数值分析

台风浪的研究对于船舶航行、避风以及港口、海洋和近岸建筑物的安全有着重要的现实意义.本文基于考虑波浪折射、底部损耗及波浪破碎等的波谱模型,在充分考虑风能量输入、白帽耗散、水深诱导以及波-波间的非线性相互作用等物理过程,对袭击广东省和福建省沿海的0601号强台风“珍珠”引起的台风浪过程进行了数值模拟计算,计算结果与云澳海洋...     

SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响

本文以荷兰哈灵水道海域为实验区域,通过敏感性实验,研究了在14 m/s、31.5 m/s和50 m/s（分别代表一般大风、强热带风暴和强台风的极端条件）定常风速下SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响程度。结果表明,对于近岸浅水区域（水深小于20 m）,风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响较小,而且当风速增加到一定程度后,波浪破碎成为影响波高值的主要因素;对于深水区域（水深大于30 m）,一般大风条件下风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响仍然较小,随着风速的继续增大,风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高的影响逐渐显著。对于平均周期,风拖曳力系数计算方案的选择和风速的改变对其影响均较小,而由水深变浅导致的波浪破碎对其影响较为显著。根据敏感性实验结果,本文对SWAN模型中风拖曳力系数计算方案的选择做出如下建议:计算近岸浅水区域风浪场或深水区域一般大风条件风浪场时,其风拖曳力系数可以直接采用模型默认选项;而对于深水区域更大风速条件,可首先采用模型默认选项试算,然后结合当地海域实测波浪资料进行修正。