风浪统计性质的实验研究──Ⅱ．波高与周期的联合统计分布

本文为风浪统计性质的实验研究的第２部分。利用在第１部分中获取的风浪资料，着重讨论波高与周期的联合统计分布及其随风速、风区、水深、坡度等的变化规律。此外，还系统分析了理论结果与实际间存在差异的原因及影响统计分布的有关参数。     

大型风浪水槽风浪统计特征的测量和分析

研究大型风浪水槽的风浪统计特征，采用多通道测波系统，同步采集沿水槽的１２个测点在不同风速下的风浪数据，从观测事实上分析风浪波面分布和有关要素特征，并建立水槽风浪统计要素与风速，风区长度之间的关系     

风浪统计性质的实验研究──Ⅰ.波高与周期的统计分布

本文为风浪统计性质实验研究的第一部分.利用现代化的大型水槽,设计并进行不同坡度水底上的多种风浪实验,依据实验获得的大量实测资料,重点讨论了在不同实验条件下波高与周期的统计规律;并通过与理论结果的比较,得到了若干重要的结论.     

基于最大熵原理的非瑞利海浪波高的统计分布

本论文在最大熵原理的基础上,通过解一个条件变分问题导出一种适用于描述非瑞利海浪波高H统计分布的概率密度函数fn(H)=αHre-βHn,用实验室风浪槽中不同风速下和不同风区处实测的36组风浪波高数据对上述概率密度函数进行验证,并与至今仍被广泛应用的瑞利波高概率密度函数加以比较.结果显示瑞利概率密度函数显著地偏离实验数据,而上述概率密度函数则与各组实测波高分布均符合良好.     

海浪非线性性的实验研究——Ⅱ.风浪二阶谱及其与非线性外观特征间的关系

本文介绍海浪非线性性实验研究的第二部分.利用实验资料,通过二阶谱分析,从内部结构上揭示部分风浪非线性的特征,以及这些特征随风速、风区、水深的变化规律,并建立风浪二阶谱、二阶相干谱与风浪非线性外观特征之间的关系.     

南太平洋海浪特点的统计分析

根据1950-1995年的南太平洋气象船舶报资料,对5°×5°网格统计的风浪和涌浪的要素进行分析,得出了南太平洋风浪和涌浪的变化规律和分布特点.南太平洋海浪场与北半球各大洋相比,季节变化不显著,但仍有明显的季节变化,低纬常年盛行东南向浪,高纬则盛行偏西向浪,本文通过分析每月风浪、涌浪的盛行方向、波高及周期等值线图,研究阐明了南太平洋各要素的分布规律,为船舶远洋交通运输、远洋出访和科学实验提供了较翔实的海浪资料及变化规律.     

以风浪成长阶段因子为参量的波高分布

在风的直接作用下产生的风浪,由于复杂的生成和发展条件,使其具有外观上的不规则性和随机性,内在的非线性性.早在五十年代初期,人们就针对风浪的随机性,运用统计方法,对风浪的统计性质进行了分析研究.就其外观而言,这种统计性质,主要由波面纵座标、波要素等的概率分布来描述,在把风浪作为一线性流体动力学模式来描述时,获得波面纵座标遵循正态分布律.     

基于最大熵原理的非Rayleigh海浪波高的统计分布

在最大熵原理的基础上,通过解一个条件变分问题导出一种适用于描述非Rayleigh海浪波高H统计分布的概率密度函数f4(H)=αHγe-βH4,并将其参量α,β,γ以H的1～4阶分布矩(Hm=m=1,2,3,4)显式地表示出来.用实验室风浪槽中不同风速下和不同风区处实测的36组风浪波高数据对上式进行验证,并与至今仍被广泛应用的瑞利波高概率密度函数加以比较.结果显示瑞利概率密度函数显著的偏离实验数据,而上式则与各组实测波高分布均符合良好.     

基于SWAN模型的南中国海“莫拉菲”台风浪研究

我国的水运工程建设频繁受到台风浪的侵袭。为了对台风浪的防灾减灾提供有益帮助,本文基于第三代海浪模式SWAN建立了南中国海台风浪数值模型,并以“0906”号台风“莫拉菲”为例对模拟结果进行了分析。结果表明,台风风场与波浪场相似,即大小均由中心向外围递减,方向均为逆时针旋转;台风风场呈圆对称分布,而波浪场由于受到海底地形与岸线影响,呈现椭圆对称分布。有效波高等值线亦从中心向外围递减,且形状受地形与岸线影响较大。对台风浪组成机制的探讨结果显示风浪和涌浪均可组成台风浪,且海底地形与岸线(例如岛屿效应)亦对台风浪特性有所影响。     

混合浪波高分布

本文根据深水单一波系波高分布数学模式,应用概率统计理论有关定理,分析、推导了风浪与涌浪合成的混合浪特征量波高相互间的关系式,使用实测资料对模式和关系式进行了验证,符合程度良好,模式可直接应用于海浪预报和海洋工程波浪设计.     

海浪非线性性的实验研究 Ⅰ.波面高度分布的非正态性

本文介绍海浪非线性性实验研究的第一部分.利用实验室测得的在各种背景下具有不同非线性强度的风浪波面记录,通过波面统计分析,并与非线性波面理论分布比较,揭示了海浪非线性性的外观特征及其随风速、风区等的变化规律.     

海陵湾台风浪场的数值模拟

选取2004~2014年登陆和影响海陵湾附近海域四种典型路径的代表台风作为研究对象,运用SWAN41.01版本,通过大区粗网格、小区细网格两重嵌套的方法对台风影响过程所产生的台风浪进行较高分辨率的模拟研究,结合海陵湾不同位置的地形特征及台风中心与海陵湾的相对位置分析台风浪分布特征.分别利用附近海域大万山、闸坡和硇洲海洋站海浪观测值与模拟结果进行检验.模拟结果表明:模式计算结果与实测结果吻合性较好.台风中心位于海陵湾邻近海域的不同位置,台风强度及生命历程的不同,所引起的台风浪有效波高极值及持续时间都有着较大的差异,而不同的路径的台风引起的台风浪场分布也呈现出明显不同的特征.本研究可以为整个海陵湾邻近海域台风浪分布特征的了解与认识提供较好的参考.     

三阶海浪波高分布及其应用

在三阶海浪非线性波高分布模式的基础上，引进描述分布函数结构形式的重要统计量，即概率分布的离差系数与偏差系数。给出这两个统计量与非线性控制参数之间的解析关系式，从而给出了反映风浪不同状态下的波高分布特征。与传统的瑞利分布相比，本文的结果有更广泛的实用意义。并把理论结果应用于黄河口波浪统计学的研究。     

台风“梅花”风浪场和涌浪场特征分析

基于第三代海浪数值模式WAVEWATCHⅢ(v3.14),在WRF模式提供模式风场驱动下,对1109号台风"梅花"的风浪场、涌浪场和混合浪场进行了数值模拟,并在我国东部沿海选取了3个关注站点,探讨涌浪和风浪波高随时间变化与台风中心位置的关系以及台风影响下海浪二维谱、风浪场和涌浪场分布和变化特征。结果表明,新版的海浪模式能较好表现福建和浙江沿海、长江口附近、山东半岛南端的3个关注区域的台风涌浪先于风浪到达的事实;距台风中心不同距离,混合浪波高的组成和波高变化不同;台风的外围区涌浪场的高值区对应着风浪场的低值区,台风的大风区风浪场的高值区对应着涌浪场的低值区,台风眼区则为涌浪区。涌浪多分布在台风风浪影响范围之外,波向由台风中心向外辐射。     

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。     

非线性海浪波面与波高的统计分布

采用风浪谱参量化的方法将随机波面无因次化,把波面与波高概率分布的各阶矩展开为谱宽度根方的幂级数,并由此导出波面与波高的统计分布。结果表明,在准确至零阶和一阶时,风浪分别退化为静止海面和单色波;在准确至二阶时,波面为线性模型,即波面服从正态分布;而在准确至三阶以上时,波面分布与Longuet-Higgins导出的非线性海浪模型的Gram-Charlier形分布具有同效益;并在准确至三阶时,导出一种新的波高分布,此分布函数以Longuet-Higgins等给出的Rayleigh分布作为二阶近似的特例。     

三阶海浪波高分布其应用

在三阶海浪非线性波高分布模式的基础上，引进描述分布函数结构形重要统计量，即概率分布的离差系数与偏差系数。与偏差系数。给出这两个统计量与非线性控制参数之间的解析关系式，从而给出了反映风浪不同状态下的波高分布特征。与传统的瑞利分布相比，本文的结果有更广泛的衫意义。并把理论应用于黄河口波浪统计学的研究。     

南海海浪场与厄尔尼诺的相关性分析

利用来自ECMWF具有较高时空分辨率的近45年ERA-40海表风场资料和将风浪、涌浪分离的ERA-40海浪再分析资料,分析了南海海表风场、海浪场与厄尔尼诺的相关性.研究发现:(1)南海的海表风场、海浪场与nin03指数有着密切的关系,其中涌浪、混合浪与nin03指数的相关性好于风浪;7月和10月海浪场与nin03指数的相关性好于1月和4月,其中4月相关性为全年最低.(2)南海海表风场、风浪、涌浪、混合浪场第一模态空间分布均呈现东北-西南走向的高值区分布,风浪场与海表风场具有较好的对应关系,而混合浪场则更多的是包含了涌浪的信息.(3)南海海表风场、风浪、涌浪、混合浪场存在3-3.75年的共同周期.南海的海表风场、风浪场与nin03指数存在的3.3年左右、5年左右的共同周期,涌浪场、混合浪场与nin03指数存在的3-4年左右的共同周期.     

寒潮影响下江苏沿海风浪场数值模拟研究

基于第三代浅水波浪数值预报模型SWAN,建立自西北太平洋嵌套至东中国海、江苏沿海的三重嵌套模型,对2010年12月12日至15日江苏沿海寒潮大风引起的风浪过程进行了数值模拟研究。利用西北太平洋和江苏沿海实测数据对模型进行了验证,结果表明SWAN嵌套模型能较好地模拟江苏沿海寒潮风浪场的时空分布。通过响水站实测数据对江苏沿海底摩擦系数进行了率定,研究表明选取Collins拖曳理论中摩擦因数C_f=0.001时,有效波高模拟误差相对较小。寒潮风浪场的特征分析表明,有效波高分布与风场分布基本一致,寒潮风浪在江苏沿海北部影响较为显著,辐射沙洲附近由于其特殊地形影响相对较小。     

混合浪波高的统计分布

从海上的实际观测资料看来,单纯的风浪或涌和混合浪(卽风浪和涌或不同来源的海浪相叠加)的被高分布规律有显著的差别。近来,国外某些海浪研究工作者曾分析了混合浪的分布规律,但所得的结果尚不能说明实际的情况。由于自然界中经常出现混合浪的现象,因而寻求它的分布规律不论在理论上或实际应用方面均有一定的意义。 本文拟对混合浪波高的统计分布规律及其实际应用问题进行分析与讨论。