海浪预报知识讲座

第三讲　海浪谱成长理论１　海浪谱的概念 海浪谱是用来描述海浪内部结构的，它说明海浪由哪些组成部分构成的。海浪谱已成为目前海浪研究的中心问题。海浪谱主要应用于以下５个方面：第一，海浪观测与分析方面，由于海浪复杂性和随机性，从观测方案、测头形式、记录方式到统计取样和分析方法的选取和设计都必须密切结合谱的概念进行。第二，海浪预报方面，利用谱进行海浪数值计算已成为当今最有前途的预报方法。第三，海洋环境研究，海浪影响海洋与大气的能量交换，海浪的反射性能影响雷达探测，海浪还影响海面磁场变化与声波的传播及影响…     

最大熵法与传统法海浪谱估计的比较

海浪功率谱是描述海浪波面随机过程的基本特征参数，它既可研究海浪能量相对于频率的分布，又可研究海浪波面对外表现的统计规律。因此，准确求出海浪频谱具有重要的实用意义。目前常用的海浪频谱估计自相关法和周期图法，它们都引进一些假设及某种权函数的主观意志。     

我国海浪理论及预报研究的回顾与展望

作者从海浪谱、海浪统计分布、海浪预报方法及动力机制、破碎波和近岸的海浪 5个方面回顾与总结了我国在海浪理论及预报研究方面所取得的成果 ,最后对我国在新世纪的海浪研究做一展望。     

海浪预报知识讲座

第八讲海浪预报技术及预报方法(1) 海浪实况图与预报图的制作及风资料计算海浪要素方法 海浪预报是根据影响海浪的生成、发展和消衰的外界条件,结合海区内的现时海浪状态,对海区未来的海浪状态作出计算和预报.     

2002年12个海水浴场海浪特征分析及预报结果分析

海水浴场海浪预报是海水浴场海洋环境预报中一项十分重要的预报，它不仅影响到游泳舒适度，更重要的是它直接影响游泳者生命安全。近年来，游泳者被海浪卷入深海伤亡事故经常发生，因此海水浴场海浪预报引起有关方面的高度重视。本文利用天气图、海浪图和12个海水浴场实测海浪资料，对12个海水浴场的海浪特征进行初步分析，取得的结果将对今后海水浴场海浪预报有较大帮助。     

复杂地形下海浪数值模式的特征线计算格式

LAGFD-WAM海浪数值模式是一种第三代海浪数值模式，通过求解波数谱平衡方程，并考虑风输入、波浪破碎耗散、底摩擦耗散、波波非线性相互作用和波流相互作用等源函数，模拟波数空间下的海浪方向谱，并依此获得海浪的波高、周期和平均波向。该模式的一个显著特点是采用特征线嵌入格式求解海浪的传播。在进行浅水区域的海浪模拟时，特征线嵌入格式的数值计算方案是否合理对海浪数值模拟结果产生直接的影响。为此LAGFD-WAM海浪数值模式提出了一种新的特征线混合数值计算格式，并应用于浅水海浪数值模拟。结果表明，采用该计算方法，能够使数值模拟结果与实测结果很好符合。     

海浪预报知识讲座 第八讲 海浪预报技术及预报方法(1)

海浪实况图与预报图的制作及风资料计算海浪要素方法 海浪预报是根据影响海浪的生成、发展和消衰的外界条件,结合海区内的现时海浪状态,对海区未来的海浪状态作出计算和预报。制作海浪预报,必须了解三个因素:-     

海浪单过程的数值模拟

本文以离散付里叶变换手段数值模拟海浪过程。对海浪单过程的模拟提出三种具体模式，并介绍了模拟的实现方法。以我国1966年提出的海浪谱为靶谱，在DTS-6电子计算机上实现，给出了模拟波面及谱曲线。比较靶谱及模拟谱表明，以m=400个子波叠加进行模拟时，模式及实现方法是满意的。     

海浪外频谱的一种表示

基于孙孚提出的海浪波高与外观频率的联合概率分布及海浪能量的外观分布概念，定义了一种新的外观分布，导出了其外频谱的解析形式，并讨论了它的一些性质。结论表明，本文提出的外频谱在高频处比例于外观频率的负4次方，与通常海浪频谱的高频特征相同，但不同于孙孚导出的负5次方的结论；二阶矩与海浪频谱的二阶矩完全相同，此结论亦与孙孚导出的结果不同。     

近岸台风浪的嵌套数值模式

本文将混合数值海浪模式与第三代海浪模式结合起来研究近岸台风浪。在西北太平洋及中国海域采用混合数值海浪模式预报海浪，而在近岸台风区域采用包括海底绕射项的ＷＡＭ模式，该小区域的浪边界条件由大区域上得到的计算结果提供。我们建立的数值近岸台风浪预报系统既利用了混合海模式节省计算机时的优点，又用细网格的ＷＡＭ模式抓住了近岸海底地形对海浪的作用，该模式的后报结果表明，模式计算的近岸台风浪台站的实测资料符 合料     

海浪波群的谱特征分析

海浪的波谱特征分析对认识海浪有重要的意义，因为海浪谱反映了海浪的结构成分。这对海工建筑、海洋运输、船舶制造、海浪预报和海浪模拟等均有重要的实用意义。 波群是伴随海浪经常出现的一种自然现象，且经常伴随大浪的出现而出现。实践证明，波群具有极大的破坏力，其破坏性远比单个波大得多，它是海浪破坏海工建筑物的重要因子，许多防波堤的破坏并非是由单个波的作用，而是由相继出现的几个大波(波群)作用的结果。早先，人们对波群这种习见的现象研究甚少。自1974年葡萄牙锡尼斯港深水防波堤的破坏之后，对波群的研究才日益受到重视。 对波群的研究目前多采用包络方法、马尔科夫链方法和波能过程线法。波群研究的主要内容是波群的统计特征(如波群链长统计)；另外，波群的模拟也是重要的研究内容之一。目前用包络方法研究波群比较普遍，且有不少研究成果。徐德伦等(2001)综述了这方面的研究进展及结果，文圣常等(1984)也进行了详尽的讨论。 以往的研究大都是研究波群的统计特征，如合田良实(1976)、 Ewing(1973)、Rye(1974)。而针对地域性的波浪，我国学者也只是以包络方法为基础讨论了不同地域海浪波群的统计特征(常德馥，1987；葛明达，1986；范顺庭，1998)。就波群本身的结构特征而言，即波群的波谱分析特征以往的研究涉及尚少。作者拟借助于谱分析方法，对带有典型波群的实测的海浪记录来分析海浪波群的波谱结构，进而借此对海浪波群的结构特征进行深入探讨。     

论运动坐标系中的海浪谱

基于Galieo变换，导出了运动坐标系与静止坐标系中海浪谱间的关系。由于海浪是频散的，两者间的关系是频率相关的。运动坐标系中的海浪频谱是与静止坐标系中的海浪方向谱相联系的。以文氏谱作为静止坐标系中的海浪频谱，给出了不同速度下运动坐标系中的海浪频谱。     

波谱仪调制功率谱估计算法性能的仿真研究

基于星载波谱仪海浪方向谱探测原理，仿真了不同海况、风速下的海浪波谱仪接收信号，并采用周期图法、Welch法、AR模型法以及最小方差法共4种不同的调制谱估计方法反演出海浪谱，比较各种调制谱估计方法的海浪方向谱反演性能。仿真结果表明:对于一定方位向下的一维海浪谱反演，不同调制谱估计方法反演海浪谱性能优劣没有绝对的顺序。对于二维海浪谱反演，在成长中海浪条件下周期图法反演性能最差，其他3种方法的反演性能没有绝对优劣顺序；对于成熟风浪，最小方差法在积分能量误差、有效波高误差两个指标上的反演性能最好，在主波波向、主波波长误差上，周期图法反演性能最差，其他3种方法没有绝对优劣顺序。在涌浪条件下，AR模型法反演性能优于其他3种方法。在不同海况下，随着波谱仪中心入射角的下降，反演性能会下降。基于这些仿真结果，本文推荐最小方差法作为充分成长海浪的海浪方向谱反演的调制谱估计方法，AR模型法作为涌浪海浪方向谱反演的调制谱估计方法。     

基于白冠覆盖率的飞沫生成函数参数化

海浪破碎使得海面产生飞沫水滴，由于飞沫水滴的存在改变着大气和海洋之间的能量传输。飞沫生产函数一般认为是水滴初始半径和风速的函数，但海浪时刻存在于海-气界面，仅仅考虑海面风的作用，而忽略海浪的影响是不够完善的。白冠覆盖率是海浪破碎的重要特征参数，有研究者发现白冠覆盖率与海面风速和海浪均存在相关性。本文尝试从白冠覆盖率出发，构建飞沫水滴的生成函数参数化方案，将描述不同飞沫水滴半径的飞沫生成函数基于白冠覆盖率参数有机整合，然后结合白冠覆盖率和海浪状态的关系，利用实验室观测数据，分析不同海浪状态条件下海浪对飞沫生成函数的影响。研究结果表明，新的考虑波浪效应的飞沫生成函数可以合理地描述不同海浪状态条件下飞沫水滴的生成过程。     

南海中部的单峰海浪谱

海浪谱是描述海浪现象的主要手段之一。通过对实测谱的研究,分析海浪的生成机制及发展、消衰过程,揭示海浪内部结构和对外表现的统计特征之间的关系。这对于海洋环境研究、海浪预报及海洋工程设计都是很有意义的。过去,由于观测资料所限,对南海中部的海浪谱研究甚少。为此,我们利用1983年9月至1985年1月间南海中部四个航次的120份海浪连续记录进行波谱分析。通过无因次化手段,拟合出一个以平均波高H和平均周期T为参量的单峰海浪谱。拟合谱的形式为幂指函数。经与本海区及南海北部海区的实测谱比较表明,本文的拟合谱在南海具有一定的代表性。     

一种海浪预报方法的探讨

一种海浪预报方法的探讨林克式（温州海洋管区）一、问题的提出数值预报，半经验半理论的预报，经验统计预报海浪仍是当今我国海浪预报的三大方法。由于受条件的限制，我们对东海油田的海浪预报，虽然找出了五十多条预报指标，并用微机进行按需挑取，预报效果仍然不好。而...     

在C#中结合OpenGL索引顶点数组的海浪动态仿真

基于海浪谱的线性叠加法来源于对真实海面长期观察所得的统计模型，在海浪仿真领域被广泛使用。研究了通过CsGL类库在C#中使用OpenGL进行海浪建模和仿真的技术，使用P-M海浪谱对海面进行反演，通过OpenGL的索引顶点数组和视点相关判别，高效逼真地实现了海浪的动态仿真。     

海浪研究与预报工作的新进展

现代海科学及其相关科学和技术的发展，已使人们在海浪研究和海浪预报方面有了较大的进展，尤其在海浪预报方面已经获得了一较成熟的理论和方法，本文着重分析了发展完善海浪数值诊断和数值预报模式，实现海浪预报方法客观化，预报手段自动化和系统化方面的进展     

来自海洋的馈赠——波浪能在瑞典的发展

海浪是一种能源 海洋中蕴藏着大量的可再生能源。当风吹过海面时，海浪随即产生。空气与平静的海面相互作用时，就会从海面上掀起海浪。这种相互作用的时间越久，经过的距离越长，掀起的海浪就越汹涌。因此，世界上最汹涌的海浪都出现在世界上最大的海洋中。在南美洲南部、非洲南部和印度尼西亚南部的太平洋海域，有地球上最极端的波候。因为在这些地区，没有陆地可以阻挡海面与风之间的相互作用。     

基于实测数据的全球波候研究

利用近20a(1993—2011年)卫星高度计的实测数据分析了年平均海浪的空间特征及海浪的多年变化趋势。研究结果表明:海浪的大值分布路径与风场的大值分布有明显的一致性,风场是影响海浪空间分布的重要因素。海浪在北太平洋有明显的减小趋势;在东北大西洋有弱的减小趋势,与此相反,西北大西洋的海浪有明显的增加趋势;海浪在印度洋、大西洋的低纬度区域及太平洋东岸的低纬度区域有弱的增加趋势;在30°S～45°S的南太平洋区域增加趋势较强。