华南沿岸浅水台风风浪频谱的初步探讨

在深水海浪向近岸浅水区传播的过程中,由于变浅作用,海浪的频谱发生了相应的变化。文章以华南沿岸实测浅水台风风浪资料为基础,通过分析比较深水风浪频谱与实测台风风浪频谱的不同,并对实测资料进行统计处理,得出适用于华南沿岸浅水台风风浪的频谱。文章还将该频谱与已有的两种深水风浪频谱和Basinski－Massel浅水风浪频谱进行了比较。     

风浪槽内风浪外频谱谱形的一些特征

利用实验室风浪槽内测得的波面序列资料估计风浪外频谱。通过与实测风浪内频谱的比较,研究实测风浪外频谱的谱形特征,探讨海浪外频谱与内频谱的相似性问题。此外,还检验一种理论海浪外频谱。     

有限水深的风浪频谱

基于三参量（Ｂ，ｍ０，ω０）风浪频谱，经变换引进了深度参量μ，通过解出传统谱出的Ｋ，Ｆ，ｐ，ｑ与Ｂ，ｍ０，ω０，μ间的关系，得到了有限水深海浪频谱，从而使传统频型具有完备的形式。本文还给出一种由深水海浪谱构造浅水海浪谱的方法。     

泉州湾海域海浪谱

本文根据福建泉州湾大量实测海浪谱资料,分析了该海域海浪内部结构特征,比较和检验了国内外常用的Ｐ－Ｍ谱、Ｊｏｎｓｗａｐ谱、规范谱及国内沿岸海区的一些经验谱,结果取了与本海区实测海浪个例谱结构接近程度最好的Ｊｏｎｓｗａｐ谱拟合泉州湾海浪谱模式。     

西太平洋赤道海域秋季混合浪特征及其谱拟合

根据西太平洋赤道海域秋季实测海浪资料,分析了该海域的混合浪特征,拟合出混合浪的波高、周期分布函数及波高-周期联合分布函数。应用文圣常等提出的深水风浪谱公式,对其稍作改变后拟合涌浪谱;应用他们的改进理论风浪谱公式拟合风浪谱,两分谱公式叠加为混合海浪谱公式。对混合海浪谱的拟合表明,拟合效果良好。     

规则海浪谱和海浪谱的叠加分析方法

海浪谱是描述海浪、揭示海浪内部结构的最有力工具之一。人们已经获得了大量的实测海浪谱,其中包括少量的方向海浪谱。这些实测谱除了直接为港口工程、船舶设计、采油平台等海洋工程设计部门提供区域性的海浪参数之外,在海浪研究方面也以实测谱为根据,建立了已被广泛使用的Neumann谱、P-M谱、JONSWAP谱等深水风浪谱关系式,也做了一些建立浅水谱和方向谱的尝试,但总的来说,对实测海浪谱的利用是不够的。     

太湖北岸风浪谱的特征分析

利用１９９２年在太湖北岸马迹山地区测得的浅水风风浪资料，采用ＦＦＴ方法求算风浪频谱，对谱结构特征的分析表明，观测到的风浪谱在平衡范围谱值按－４．０幂指数衰减，风浪谱形状与文圣常给出的理论结果比较接近。另外，分析以风要素为参量得到的无因次化频谱可以看出，观测谱基本满足谱的相似律。     

实测海浪方向谱的统计特征

本文根据仪器阵列测量和“９５６”测波浮标获得的个例方向谱资料,分析了不同波场类型的实测方向谱形状;计算了海浪能量圩方向和频率的实际分布;结合实测的风要素,探讨了由台风边缘大风和寒潮大风引起的风浪峰频组成波方向与风向的对应关系。     

南中国海台风浪数值模拟研究——以台风“珍珠”为例

以QSCAT/NCEP混合风资料和Myers经验模型风场构造台风风场,并以之作为驱动风场,建立一个基于第三代海浪模式SWAN的两重嵌套台风浪数值模拟模型。以0601号台风珍珠为例,对南中国海至广东的台风浪进行数值模拟研究。将数值模拟结果与台风期间Jason-1卫星高度计观测资料和近岸浮标实测资料(波高、波向和波周期)作了较为详细地比较,并分析台风浪要素的时空分布。结果显示台风浪要素的数值模拟值与实测值吻合良好,表明SWAN模型能够较好地再现大洋和近岸台风浪的时间发展过程和空间分布特征。     

变浅作用下浅水海浪谱的计算

深水海浪向近岸传播过程中,由于变浅作用,其波面高度分布,波谱都发生了变化。本文基于非线性系统的输出和输入间亦存在转换关系,通过波面高度分布函数建立了深水正态海浪过程作为输入和浅水偏态海浪过程作为输出之间的非线性转换关系,导出了深、浅水谱间的理论关系。在假定能通量不变的条件下,提出了一种由已知深水谱和波面偏度计算二维海浪变浅作用下的浅水谱的方法,并对其进行了讨论和检验。     

实测海浪方向谱的统计特征

本文根据仪器阵列测量和“９５６”测波浮标获得的个例方向谱资料,分析了不同波场类型的实测方向谱形状;计算了海浪能量相对于方向和频率的实际分布;结合实测的风要素,探讨了由台风边缘大风和寒潮大风引起的风浪峰频组成波方向与风向的对应关系。     

香港附近海区台风海浪谱研究

据1985年Tess台风影响下香港附近西冲测站59组实测海浪谱,应用JONSWAP谱型反复对实测的无因次平均谱拟合与比较,提出了一个台风海浪无因次拟合谱。将此无因次拟合谱与1986年Wayne台风37组实测无因次平均谱拟合比较,两者十分相近。将此转化为以,和ω_0为参量的有因次谱,幂指数P是的函数,ω_0则是,的函数。该有因次谱与三个台风海浪谱拟合,效果良好,可以代表香港附近海区的海浪谱。离差指标检验与谱形、波参数比较,都较为理想。文中还探讨了深水台风海浪谱公式。     

外观海浪谱的比较和验证

不同于通常意义下的海浪谱(以下简称为“内频谱”),外观海浪谱描述的是海浪能量随外观频率的分布,它可以依据表征海浪外观统计特征的波高与调期联合分布从理论上确定.本文在Huang、孙孚等已有工作的基础上,对外观海浪谱进行了较为深入的研究.首先,纠正了Huang等论文中的某些错误,并将Huang、孙孚等据不同的联合分布导出的外观海浪谱进行比较;然后,分别计算这两种外观海浪谱的前三阶矩,并与内频谱的矩进行比较;最后,用实验和现场资料对从理论上导出的外观海浪谱进行验证.结果发现,当谱宽度v≤0.3时,外观海浪谱矩与内频谱矩差异很小,理论谱形与实测结果也非常接近.因而,在实际问题的应用中,若谱宽度不大,则就可以用本文讨论的外观海浪谱去替代目前从理论上尚不能得到的通常意义下的海浪谱.     

SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪模拟研究

基于浅水斜坡地形的物理模型试验数据,考察SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪的模拟效果,进而检验其浅水项的模拟精度。模拟中采用直接输入初始测点的实测海浪谱进行造波,重点考察浅水中三波相互作用和变浅破碎两个源项,对不同工况下,SWAN模式在水深条件变化下的有效波高、谱平均周期、海浪谱演化的模拟能力进行研究。研究表明:模拟的有效波高较符合实测波浪的增长和衰减,但谱平均周期计算值明显偏小;海浪谱的能量转移机制同实测有较大区别,频谱模拟结果出现高频高估、低频低估现象。对两个源项进行对比分析得出三波相互作用对海浪谱的能量转换影响远大于变浅破碎耗散。想要提高近岸区谱平均周期和海浪谱的模拟精度则SWAN模型中三波非线性项的计算精确度仍需更多研究和改进。     

印尼沿岸灾害性海浪模拟研究

印尼沿岸易受气旋生浪和咆哮西风带产生的涌浪的侵蚀,但其海浪发展及传播机理尚不明确,给海岸工程建设和防护带来极大困扰。本文基于第三代海浪模式WAVEWATCH Ⅲ,采用CCMP交叉校正多平台海洋表面V2.0风场(Cross-Calibrated Multi-Platform Ocean Surface Wind Velocity)作为驱动风场,建立自整个印度洋至印尼沿岸的三级嵌套海浪模型,模拟咆哮西风带及热带气旋作用下印尼沿岸灾害性海浪,并研究其海浪分布及传播特性。结果表明:(1)咆哮西风带单独作用下,印尼沿岸盛行南向海浪,有效波高等值线沿东北方向平行递减,海浪谱为多峰,西南向涌浪占主导地位,能量集中分布于60°—90°范围,呈现北传特性;(2)咆哮西风带和热带气旋联合作用下,气旋路径左侧出现涌浪低值区,东南向风浪主导,风浪能量集中分布于110°—130°范围,路径右侧西北向风浪和南向涌浪并存,60°—90°附近涌浪波动能量占主导,风浪能量集中在210°附近;近岸浅水海域涌浪能量主导,开敞海域涌浪能量集中在60°—90°范围,有掩护海域涌浪能量峰值位于0°附近。     

莱州湾西部海域海浪的探讨

海浪是海洋工程的重要外力之一。本文的目的在探讨莱州湾西部海域的海浪,为该区将要兴建的海洋工程提供有关数据。 文中选用了浅水风浪预报中较重要而常用的五种方法对20、15和10米三条等深线上的七个预报点进行后报。鉴于无风浪的实测资料可资验证,于是我们采取多方面的比较,从中选取较合理的数据作为各预报点附近海域的五十年一遇的海浪要素。     

再论台风波浪的波型及其与海岩工程设计波浪要素的关系

本文以实测台风波浪资料对台风影响过程中固定点波浪能量集中度的变化和有效波陡的变化进行分析，得出华南近岸浅水区台风波浪的波型与台风中心位置的统计关系，并进一步阐明了台风过程中固定点出现较大台风波浪的波型是风浪以及用于海岸工程设计的台风波浪亦为风浪的结论，文中讨论了台风波浪波型对海岸工程建设中的设计波高，周期等要素取值的影响。     

基于Holland台风模型及三重嵌套海浪模式的台风浪数值模拟研究

现有的风场资料存在台风中心附近风速偏低的问题。为改进台风期间风场数据, 使用Holland经验台风模型结合多平台交叉校准数据(cross-calibrated multi-platform, CCMP)及欧洲中期天气预报中心的再分析数据(European Centre for Medium-range Weather Forecasts Reanalysis data, ERA5)风场资料, 研究了不同台风最大风速半径(maximum wind radius of the typhoon, RMW)、Holland B参数对模拟效果的影响, 确定了最优模拟参数, 并以改进后的风场驱动三重嵌套海浪模型对台风“威马逊”发生期间的台风浪进行模拟。模拟结果与实测数据对比表明, (1)改进的风场资料与实测结果更为接近, 作为海浪模式驱动项可更好地模拟台风期间波浪状况; (2)三重嵌套海浪模型的波浪模拟效果优于单独的海浪模型。     

再论台风波浪的波型及其与海岸工程设计波浪要素的关系

本文以实测台风波浪资料对台风影响过程中固定点波浪能量集中度的变化和有效波陡的变化进行分析，得出华南近岸浅水区台风波浪的波型与台风中心位置的统计关系，并进一步阐明了台风过程中固定点出现较大台风波浪的波型是风浪以及用于海岸工程设计的台风波浪亦为风浪的结论。文中还讨论了台风波浪波型对海岸工程建设中的设计波高、周期等要素取值的影响。     

强台风"珍珠"引发广东沿岸灾害性海浪调查分析

强台风“珍珠”是2006年我国编号的首个热带气旋,它又是影响南海的“初台”,也是登陆华南沿岸的“初台”,生命周期长达10d。在“珍珠”生成发展过程中,具有来得早、范围大、强度强、路径奇、海洋灾害重等特点。本文对台风“珍珠”特性成因分别进行阐述和分析;并通过整理沿海海洋观测站及珠江口浮标的台风过程实测资料,对“珍珠”造成广东近岸、南海北部海域的灾害性台风浪进行分析,结果表明:从5月14～18日凌晨,南海海域持续受到4m以上巨浪影响,台风中心大浪区最大浪高达12m,台风“珍珠”给粤东沿岸造成了严重的海浪灾害;同时结合台风“珍珠”908灾害调查小组的调查数据,分析海洋灾害预警预报机制在防灾减灾中的作用。结果表明:及时、准确的海洋环境预报对沿海地区的防灾减灾有着重要的意义。