关于风浪预报公式和风区宽度的注记

从定常波的风浪波高随风距成长的预报公式出发 ,在一定条件下 ,导出各波向上风浪波高分量与该波向上的风距之间的关系 ,以便在不规则风区上推算风浪波高和平均波向 ;同时 ,对风区宽度作了定量化的分析。     

风浪谱的形式的再探讨

在现有风浪理论中,如Sverdrup与Munk的有效波理论,的三维风浪理论,Pierson与Neumann的波谱理论和文圣常的普遍风浪谱理论,对于尚处在同时随风区和风时成长的风浪的处理存在着一个共同的缺陷,即都将此阶段的风浪处理为或相对于风区或相对于风时成长。为弥补这一不足,本文作者曾于1962年沿用文氏提出的波谱-能量方法导出一同时受制于风区和风时成长的谱。可是,这种谱具有较大的经验性,且在确定谱中组成波的涡动粘滞系数时,用了一个不全是符合风浪实际的经     

风浪频谱的成长模型 Ⅱ.三参量的风浪频谱随风区的增长关系

为研究三参量风浪频谱随风浪的成长关系,从而直观地描述风浪频谱成长过程中的超射现象.并证明三参量谱谱型的合理性.基于已得到的谱参量随风区的变化关系,对三参量风浪频谱以及风浪频谱成长过程中存在的"超射"现象作深入的研究,得到三参量风浪频谱随风区的成长关系:S(-ω,-m0,-ω0,B)=-m0(-x)/-ω0(-x)B(-x)[-ω/-ω0(-x)]-p(x)exp[-p(-x)/q(-x)([ω/ω0(-x)]-q(-x)-1)]在此基础上,得到无因次风区:300、500、2000、5500、10000、15000下,风浪频谱的谱线,从而直观地描述了风浪频谱成长过程中的"超射"现象,并认为在风浪频谱的成长过程中确实存在着"超射"现象,但是该现象并不如Hasselmann等提出的理论中阐述的那样存在于风浪频谱成长的全过程,而是仅存在于风浪频谱成长的初期.随着风浪的不断成长,"超射"现象逐渐减弱,直到风浪接近充分成长,"超射"现象也随之逐渐消失.经过不同风区下实测数据的检验,证明S(ω,-m0,-ω0,B)、S(ω,-H,-T,B)、S(ω,-H,-T,-δ)以及S(ω,-H,-T,β)四种形式的三参量风浪频谱谱型是合理的,同时也进一步证明了谱的零阶矩、谱的峰频率、谱宽度、波高、周期、波陡和波龄随风区变化关系的正确性.     

风浪超射现象的研究 Ⅰ.实验分析

对风浪超射现象进行实验研究,由于峰频率谱值不易精确定,因此通过谱分析不易获得精确的风浪超射曲线。在风浪槽中４个风区处观测随风时成长风浪,以子波变换分析风浪资料,结果表明,风浪高频组成波在成长中姓能量超射,与Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ等结果相比,该能量超射幅度更大。     

深水风浪的风区指数律

对已有根据观测提出的幂函数形式风浪成长关系进行了分析。发现这些风浪成长关系在消去无因次风区后一致地与3／2指数律相协调，尽管它们原来存在较大的不协调性。发现Jeffreys，Sverdrup和Munk以及Platit的风能输入源函数在谱积分意义下具有相似性，而Tsikunov，Hasselmann和Phillips的破波耗散源函数在谱积分意义下也具有相似性，尽管这些源函数的原始形式和物理背景显著地不同。利用有效波能量平衡方程，将3／2指数律和发现的风能输入及破波耗散源函数相似性相结合，提出了深水风浪随风区成长的分式指数律，以得到的分式指数律拟合已有基于观测提出的风浪成长关系提出了半经验的风浪成长关系，与已有观测数据符合。     

第22章 SAIL模式:用于相互比较试验的波浪模式

22.1 引言 在这一章中,提出一个新的、称为离散/混合波浪预报模式,它结合了Pierson-Tick-Bear型模式和参量化模式中的某些部分。它不同于混合参量化模式,在这种模式中,整个方向谱分为各个方向传播。它也不同于PTB对源函数的处理,即在频带空间里应用一个参量的成长来模拟非线性波与波间的相互作用。在新的模式中,利用与Abaco观测一致的风-浪不稳定机制,使每一个频带都有较大的增长率,并由ε-ξ定律给出参量的参数增长（ε是无量纲总能量,ξ是无量纲风区）。 与PTB成长模式不同,此模式是以ε_1（顺风频带无量纲能量）的参量成长和平衡区为基     

大洋中涌浪对风浪能量的影响

由于涌浪与风浪在特征物理参量及成长、衰亡上的显著不同,区分风涌浪以及研究涌浪对风浪的影响尤为重要。本文使用2013年及2015年大洋中的WaMoSⅡ测波雷达观测数据,研究了涌浪对风浪能量的影响。由于测波雷达仅使用了9s的有效周期作为谱分离判据,其所得风浪有效波高显著高于PM谱充分成长关系给出的波高。因此本文结合2D法与1D法,加入风速、风浪夹角、波龄等要素给出新的判据,重新对风、涌浪进行了分离。通过对比不同的波龄判据,发现当波龄取1.5时,所得结果与PM谱吻合良好。以Toba-3/2定律为基础,研究了不同类型涌浪对风浪能量的影响。发现三种类型涌浪存在时,风浪能量及有效波高整体上都有所增加,其中尤其以反向涌浪存在时增加最多。     

近岸区不规则波成长模型的研究 Ⅰ.模型的建立

以不规则波在缓变地形和缓变流场水域的折射-绕射理论以及风浪的成长、衰减理论为基础,得到近岸区不规则波成长模型。结合近岸波浪特性和海洋工程应用的实际情况,建立综合考虑海岸、折射、白浪、底摩擦、流、风和非线性作用诸因素的近岸不规则波数值计算模型。该模型具有二维波谱特性及实用性。文章力图使模式更合理地反映近岸波浪的传播、成长和衰减规律,而整个计算工作量则较小,可在微型电子计算机上得以实现。     

风浪频谱的成长模型Ⅰ.谱参量随风区的增长关系

为得到谱参量随风区的变化关系,从而更细致地刻画风浪频谱的成长方式.在动力学方程的控制下,基于三参量风浪频谱,利用动力-统计学相结合的方法导出了谱参量(谱宽度B、谱的零阶矩～m0、谱的峰频率～ω0)随风场要素(风区)的成长关系分别为:B=5.68×10-3～X9.482×10-1-4.66×10-2ln-x;～m0=1.356×10-8～x2.367-1.097×10-1ln～x;～ω=4.082×101～X-7.623×10-1+3.71×10-2ln～x.同时得到了简化形式的波陡δ、波龄β与谱宽度之间的关系为:δ=2.14×10-2B-1.05-4.26×10-1lnB,β=1.26B1.28+1.97×10-1ln(B).此外,还得出了受风场要素控制的,谱的零阶矩与谱的峰频率之间新关系为:{ω0=a1～m0-0.33 a1=1.034×10-1～X1.872×10-2+8.50×10-4ln～x,从而阐明了先前的各种经验关系是新关系在取不同风区值时的特例.可见,将动力学原理引入风浪频谱的研究,所建立的谱参量随风区的变化关系与先前的经验公式相比更加合理,且普适性更强.     

胶州湾风浪谱特征分析

在1985年2-3月和11月寒潮大风天气过程期间,我们用美国ENDECO公司的949型波浪跟踪浮标在胶州湾内两个测站进行了海浪连续观测.本文选取其中45组资料做了波谱计算,对风浪谱资料分析表明,胶州湾内的风浪是短风区的风浪,风时影响不明显,风浪的发展和消衰有随风速变化的趋势,本文还以风浪相对风区成长的相似率,揭示出胶州湾内风浪谱随风区成长的特征,并求得无因次谱峰频率(f_M)与无因次风区(x)及无因次能量(E)之间的关系,后者的关系近似于Hasselmann等人1976年给出的结果.     

台风波浪数值预报的CHGS法 Ⅰ.成长过程中的海浪谱

文章指出,由于台风风场中风速、风向随时间和空间急速地变化,越近台风中心风速越大、风区越短、风时越小,风浪就越是不可能充分成长。所以在台风浪数值计算工作中不能使用充分成长的海浪谱模式。作者等在最近提出的台风波浪数值预报方法(以CHGS表示)中,建立了一种成长海浪谱模式(如文中(2)式),该模式中包含了标志着风浪成长程度的参数——平均波龄β。当β值较小时,波浪的能量主要集中在谱的峰值频率附近,使谱峰高而陡,随着β的增大,谱形逐渐变得低矮坦缓,当β=1时波浪充分成长,成长谱转变成了充分成长的P-M谱。该模式还表现出了谱在“平衡域”内的“超射”现象。     

渤海南部海域大浪特征的分析

本文基于渤海南部各测站观测风和浪的资料，分析了本海域波候的区域性特征．大浪的季节性变化和地理分布及风浪随风速成长特征等也作了讨论．另外，还指出本海域中大浪区．这些结果可用于制定防灾措施的依据．     

连云港波高波周期统计分布

本文根据设置在连云潜海区“波浪骑士”测波仪的实测记录,探讨其波高、波周期的一元分布和联合分布。在分析132组连续观测资料的基础上,给出了各种统计特征值,提出了该海区的波高、波周期的分布模式并与经典理论作了比较。同时,还给出了有实用意义的波高——波周期联合概率密度图及联合分布模式。     

风浪频谱中的特征量

在三参量风浪频谱的基础上对谱参量进行深入地研究,给出了谱参量与风场要素、波场要素的关系,提供了依据风场要素、波场要素及实测波浪资料计算谱参量的方法。从而可以依据上述因素直接计算出三参量风浪频谱。此外还根据谱宽度的变化,描述了风浪频谱的成长方式,解释了传统的波陡、波龄关系中经验常数的不同选取所代表的物理背景。     

均匀流场中一阶椭圆余弦波波要素的直接数值计算

本文采用Isobe(1985)提出的一阶椭圆余弦波的直接数值计算方法,对均匀流场中一阶椭圆余弦波波要素的变化规律作了理论分析。计算结果表明,在H_0/d<0.6,d/L_0=1/30～1/10,V/C_0=-0.3～0.3的范围内,本方法是有效的,为进行极浅水水流区波要素的预报提供了一种简捷的方法。     

近岸海域波浪场中污染物运动的实验研究

通过实验模拟,研究了缓坡海岸带(坡度为1:100和1:40)波浪场中污染物的运动.给出了污染物在波浪破碎区和非破碎区运动范围的变化,讨论了在规则波和非规则波作用下波浪破碎区和非破碎区污染物运动的宏观变化趋势.     

近岸区不规则波成长模型的研究──Ⅱ.模型的数值求解和验证

在建立近岸区不规则波成长模型的基础上,研究了波浪射线计算、传播能量守恒计算以及成长与衰减能量平衡计算的方法和格式处理,讨论了波数场、风场、水位和流场的确定方法。应用该模型计算了大亚湾的二维波谱场。与该海湾956波浪仪实测资料对比,表明该模型的计算结果与实测资料相符良好。特别指出的是,在该模型的计算结果中周期随波浪的传播而变化。     

近岸区不规则波成长模型的研究：II.模型的数值求解和验证

在建立近岸区不规则波成长模型的基础上,研究了波浪射线计算、传播能量守恒计算以及成长与衰减能量平衡计算的方法和格式处理,讨论了波数场、风场、水位和流场的确定方法。应用该模型计算了大亚湾的二维波谱场。与该海湾９６波浪仪实测资料对比,表明该模型的计算结果与实测资料相符良好。特别指出的是,在该模型的计算结果中周期随波浪的传播而变化。     

第24章 EXACT-NL模式:西德汉堡麻克斯普朗气象研究所波浪模式

由于波-波间相互作用,风浪谱的发展受非线性能量输送S_(n1)的强烈制约。因为精确地计算这一过程要耗费大量的时间,所以大多数业务波浪模式要靠源函数的一些参量化形式。然而,最近用精确的三维积分表示S_(n1)的更有效的计算方法,使得对带有S_(n1)的精确形式的波 浪输送方程进行积分变得可行。至少是对只有一个积分变量的简单形式。 在SWAMP研究中可以看到三种类型:对一个均匀风场,有限风区和风时内的波浪成长（类型Ⅱ）以及一个不太稳定的、风向突然改变90°的匀均风场（类型Ⅶ）。对这些类型及其它类型模式积分更详细的讨论,由Hasselmann等人1985年给出。     

浅水波能谱试验研究

室内试验是研究风浪特性的一重要途径,文中首先对试验研究方法中的不足进行了改进和探讨.对比了天然风浪与试验风浪的风场特点,确定了两者特征风速间的换算关系.通过采用人工风与不规则造波机相结合来生成与模拟风浪,延长了试验条件下风浪成长所需的风区长度.在此基础上,利用试验研究的优点,完成了较大范围浅水风浪试验,对浅水波能谱进行了深入探讨.研究表明,较深水情况波能谱在浅水域其谱峰变小,谱形变得更加尖窄,反映出其波能量趋于集中,并给出了相应的表达式.