弱流场调制下的海面微波散射模拟研究

根据海面微波散射的多尺度模型以及波流相互作用理论,对一维弱流场调制下的海面微波散射截面进行了数值模拟。结果表明,利用数值方法直接求解波作用量方程获得的海浪调制谱并结合多尺度模型可以较好地模拟弱流场引起的雷达散射截面的变化。内波等海洋现象调制了海浪谱,使得雷达散射截面反映出这些海洋特征,整个调制过程的模拟对于分析这些海洋现象并更好地利用其雷达数据具有重要意义。     

深水波浪破碎特征量与风速和摩擦风速的关系

破碎是常见的海浪现象之一,研究海浪破碎现象在许多方面有重要意义.首先,海浪破碎是海-气相互作用包括动量、热量及质量交换的主要动力因素,而且波浪破碎还涉及到其它海-气边界过程,如海面白浪(whitecaps)、海洋表面气泡、大气贴水层水雾及海洋上层混合等[1,2];其次,由于破波施加于海洋结构物上的作用力(冲击力)远大于没有破碎时的波浪力,因此,在计算海上建筑物所受外力中,必须考虑破波的出现率及破波强度的影响;另外,波浪破碎会对波高产生影响,因此,在对波高作统计预报时也应考虑波浪破碎的影响[3];还有的学者认为,很多污染物在海洋中的扩散速度与波浪破碎率有密切关系[4].     

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…     

基于文氏谱的起伏海面虚反射特征研究

海洋地震记录中的虚反射会和反射波发生混叠和干涉,严重影响了海洋地震资料的质量。常规海面水平的条件假设将在海面反射系数计算过程中引入误差。本文引入文圣常提出并改进的文氏海浪谱,采用有效波高、海浪成长系数等各项参数模拟出更符合实际情况的海浪形态,并通过时频分析等方法研究起伏海面虚反射对地震记录的改造作用和起伏海面条件下的虚反射时频谱特征。结果表明：当海面起伏程度较大时,起伏海面的虚反射不仅强烈扭曲了海底一次波反射同相轴,且与一次波发生了强烈的干涉作用,导致成像结果出现很多假同相轴,严重影响了地震资料的质量。随着起伏海面有效波高的增加,地震记录受陷波效应逐渐增强,虚反射能量逐渐增加,主频幅值逐渐减小。当海面起伏变化时,随着偏移距的增加,陷波点幅值变化丰富,主频幅值逐渐减小,且向高频方向移动。随着震源或检波器沉放深度逐渐增加,有效波虚反射的能量强度逐渐增加,频带变窄,陷波改造作用强烈,主频幅值逐渐减小。     

诱人的海洋能——海浪

大自然赋予人类的最大恩惠是什么?除了太阳之外就是海洋。世界上最大的能源宝库除了太阳之外也就是海洋。海洋堪称地球上最大的太阳能收集器,每年收集的能量高达37万亿千瓦,相当于全人类用电总量的4000倍,每平方英里海面所含有的能量就超过7000桶石油,极为壮观,颇具吸引力。人类最早的水力利用首推古老的水车,由此科学家们就萌生了设法从海洋中的海浪、海流和潮汐中获取能量的念头。他们发     

海上风的边界层模式

由于航海、海上开发作业等对海洋上风和海浪的预报提出越来越高的要求,而海浪、风暴潮等海洋水文要素的数值计算和预报,迫切需要解决海洋上风场的精确计算。但是,复杂的海面结构,大气稳定度的影响以及风、浪之间动量的交换等,使海上风的理论计算遇到很多困难,至今大部分工作是依靠统计方法。利用天气预报的形势场计算地转风或梯度风,以及它与海面摩擦、大气稳定度的经验订正关系。     

基于HY-２数据的三沙周边海域海洋动力环境初步分析

西沙、中沙和南沙等三沙周边海域位于南海中部和南部,该海域复杂海洋动力环境严重影响着海洋生产和交通安全等,因此开展海洋动力环境监测具有重要意义。利用２０１１—２０１２年的ＨＹ ２高度计、散射计和辐射计数据,开展了三沙周边海域海浪波高时空分布统计分析、海面风场分布特征与变化规律分析和海面温度（ＳＳＴ）分布特征与变化规律分析,检验和分析了ＨＹ-２卫星数据应用于该海域海洋动力环境监测能力。通过上述分析可以看出ＨＹ-２卫星数据可有效地应用于三沙海域的动力环境监测,可为海洋预报、防灾减灾等服务。     

看不见的波浪——内波

一提起海浪,人们总是想到海面上那波涛汹涌的景象。可是海洋中还存在着另一种人们不易发现的波浪,这就是发生在海水某一深处的“波动”,因而有“内波”之称。第一个发现海洋内波现象的人是南森。在1893年,他在北极探险。当船行驶到挪威海上时,他发现海面有一层冰块融化,产生的很淡的海水,他的船航行到这里,就好象被海水“粘住”一样,几乎不能前进。后来人们又在其他     

台风“Megi”(2010)过程中海浪的特征及其对大气海洋的影响研究

使用海-气-浪耦合系统模拟了台风"Megi"(2010)过程中海洋与大气变化过程,重点研究了台风浪的有效波高、波周期、波向和波长等波参数的分布特征,并通过一组针对海浪的控制试验检验了海浪对台风及海洋环流的影响状况。结果表明:台风过程中的海浪有效波高最高达到了12 m以上,波高高值区域在移动方向的右前方;台风中心附近的海浪波长最长,周期最大,谱峰周期大于平均周期,谱峰波向较平均波向向右偏转了15°～20°。通过与未耦合海浪模式的控制试验对比发现,通过拖曳作用,海浪调节了海面风速的大小,使得台风后部风速减小约3～5 m/s;同时,由于海面粗糙度的增加,台风内核区域潜热通量有所增加,最大达到了15%。另外,海浪的加入加剧了海洋混合,导致了更大程度的降温,模拟值更接近实况值,同时也改变了海流的方向,影响了SST等海洋热动力状态模拟的准确性。     

当前卫星海洋遥感的特点和发展态势

当前,世界上的主要航天国家已开始进行不同类型的海洋遥感卫星的系列发射,包括以光学遥感为主的海洋水色卫星,以微波遥感为主的海洋动力要素(如海浪、海面风、海面粗糙度、海平面高度、大洋潮汐等)环境卫星等。在遥感规划、遥感器研制、海洋遥感信息提取以及数据处理等方面呈现出了如下的特点和发展态势: 1.长期规划,超前研制,保持良好的技术     

关于海面风应力的计算问题

海面风应力是大气通过海面直接向海洋输送动量的唯一方式,它密切联系着海洋动力要素(海流、海浪、风暴潮等)的发生和发展。因此无论从动力海洋学和海洋气象学的理论抑或实用预报角度来看,风应力的研究历来是个十分重要的课题。由于海上测风资料十分匮乏,广义的风应力的研究应该包括两方面的问题:(1)海面风应力和海面测风高度上风速的关系;(2)海面测风高度上的风速和海面地转风的关     

海—气相互作用与海流、风暴潮

从方法论上说,除潮汐以外,通常在处理海洋动力学问题时,大多撇开海洋对大气的影响,强调大气对海洋的主导作用,把大气运动当作诱发海水运动的唯一原动力,视海面风场为给定条件,而后用经验或半经验公式算出海面风应力场,作为施加于海水的强迫力。因此,一个成功的海浪、海流或风暴潮的预报,除了具备反映海水运动的主要物理性能的数学模型外,还必须以客观的、准确的海面风场的数值计算和预报为前提。由于问题的复杂性,迄今为止似乎还不能说在实用上已经提供了海面风的一种足够精确的估算或预报方法。海上气象观测资料,尤其是测风资料的稀少,给海面风应力的实际计算带来不少困难。     

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。     

数值模拟波面外观海浪谱在计算浅水波要素中的应用

文中假定海面实际的海浪是由大小、周期、形状各异的一群外观海浪所组成,或者说是以外观海浪谱的外观表现来反映海面实际海浪的。还假定,每个外观海浪独立传播,独自受浅水作用,并不相互作用。据上述两点假定,作者提出了一种计算浅水波要素的方法。通过计算实例指出,在狂涛中,依本方法计算的平均波高比按我国“规范”方法计算的平均波高要偏低,而在狂浪以下海况中,则可能相反。应用本方法还可以得到一些“规范”方法无法得到的结果——浅水处的外观海浪谱与破碎带。     

利用航天飞机成像雷达图像分析南海内波

利用航天央南海海面获取的内波的合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像数据,计算并对比分析了不同波段海面的后向散射系数的差异。系统给出了ＳＡＲ图谱到海浪二维谱的计算过程,改进了一些处理方法以适用于内波分布海面,并利用众ＳＡＲ图像获得的海浪谱,简要分析了内波与风成海浪的相互作用,探讨该区内波的激励因素,认为潮流是激励温跃层在该海区产生有规模内波的主要因素。     

渤、黄海波能的估算及其对波能转换前景的评价

一、前言海洋表面的波动是极其复杂的.从Munk提出的海洋波能谱中(图1)容易看出,在大洋表面的各种波动中,就其相对能量来说,周期界于1-30秒的波动所含的能量最大.海面上这一周期范围的波动叫海浪,它包括风浪和涌浪;因起源于风的作用,恢复力为重力,所以也叫风生重力波.本文所指的波能即为海浪能.     

沿海实时监测系统与预报系统的需求和技术进展

海洋水文(如海流、潮流、潮汐、水位、海浪等)信息和海上天气信息在沿海存在广泛需求,拥有大量用户。例如,海上航运业需要有关水位、海流、海浪、风和海雾等信息,以保证航行安全,提高航运效率;为了有效地清除海面油膜和其他污染物,需开展海面油膜及污染物运动预报,并获得污染海域海流和海浪数据;因为幼鱼     

恐怖海啸弹

在沿海，海啸是能导致最惨重伤亡的天灾之一。在一刹那间，排山倒海而来的海啸，会翻起滔天的巨浪，将沿海城乡的一切人畜和建筑物淹没、摧毁。一般而言，海啸摧毁力的大小，主要取决于这样几个因素：首先，是海啸的速度。速度越快，冲击力越大，其摧毁力也就会越强；其次，是海啸的高度。掀起的海浪越高，所淹没的土地就越多，造成的损失也就会越大；不过，最关键的还是受袭击沿海的人口多寡，人口越稠密，受灾就会越严重。海啸的发生，通常是由地震引起的。当地壳两面板块在海底移动并互相摩擦时，上移板块上的海水，会突然隆起。而下移板块上的海水，则会下沉。这在短时间内出现的水位差异，便会引发海啸。据资料记载，海洋中６．７５级以上的地震，就容易引发海啸。自十八，十九世纪以来，全球曾发生过死亡人数最多的六大海啸，其中有三次就发生在经常地震的日本。这六大海啸分别是：１７０３年，日本粟津地区发生海啸，死亡人数超过１０万人，成为历史上死亡人数最多的一次海啸；１７０７年，日本再次发生海啸，海浪高达１１．５米，死亡３万多人；１７７５年，葡萄牙发生海啸，海浪高达１６米，包括欧洲西部、摩洛哥和西印度群岛都受害，死亡６万多人；１７８３年，意大利发生海啸，死亡３万人；１...     

细数那些大海上的天灾

肆虐大海的灾害性海浪在大海上,台风、飓风和风暴是最常见的威胁,狂风卷起巨浪,如同猛兽一般咆哮着扫过海面上的船只,猛烈地冲击海岸。强风引起的灾害性海浪会导致船舶倾覆,使浅水中航行的船舶触底碰礁,或使螺旋桨露出水面令机器不能正常工作导致     

大气-海浪耦合模式对台风“碧利斯”的数值模拟

本文将海表粗糙度作为耦合大气、海浪模式的重要因子,实现中尺度大气模式MM5(V3)和第三代海浪模式WAVEWATCHⅢ的双向耦合,建立充分考虑大气、海浪相互作用的大气.海浪耦合模式.将该大气-海浪耦合模式应用于对0604次台风"碧利斯"的数值模拟,在耦合模式中引入Smith92海表粗糙度参数化方案,探讨其对台风和台风浪的影响.研究结果表明,大气-海浪耦合模式能够抓住台风过程的总体特征.Smith92海表粗糙度参数化方案对台风路径影响不大.但在台风系统强度的模拟上影响明显,采用Smith92方案使得台风系统强度显著增强,对台风系统强度的模拟有明显改善.同样,大气-海浪耦合模式能够很好的模拟台风过程中海浪的传播和演变.采用Smith92方案使得海面有效波高明显增高,对海面有效波高的模拟有一定程度改善.因此,在大气-海浪耦合模式中恰当的选择海表粗糙度参数化对改进大气-海浪耦合模式的模拟效果是很有意义的.