二阶谱理论及在海浪研究中的应用

针对目前国内对于二谱的研究及应用尚不普遍的状况，在参考国外文献以及我们已完成的有关研究基础上，系统地阐述了实过程的二阶谱，交叉二阶谱与矢量过程的旋转二阶谱，旋转交叉二阶谱的定义与概念，重点讨论了实过程二阶谱的有关性质。     

二阶谱理论及其在海浪研究中的应用

为了使人们能方便掌握、合理选择估计二阶谱的方法，对目前现有估计二阶谱的相关函数方法、周期图方法、ＴＯＲ方法和ＣＴＯＭ方法作了较详尽地介绍，并比较了各种方法的优缺点，最后重点讨论二阶谱于海浪研究中的应用及已取得的成果。     

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.     

均匀水底上二维随机波面的二阶谱

本文用摄动方法导出了均匀水底上精确至二阶的二维随机波动解。依据此解并将二阶谱定义为三阶矩函数的Fourier变换,首次给出了精确至二阶的二维随机波面二阶谱的理论表达式并简略地考虑了它的各个组成部分的物理意义。     

海浪二阶谱及其估计

本文扼要叙述了研究海浪二阶谱的意义,着重介绍了二阶谱的定义与概念,列举了现有几种估计二阶谱的方法,并对其周期图方法中相关函数的定义及推导过程作了更正。另外,我们用实测波面记录进行二阶谱估计,通过分析,得到了一些有益的结果。最后,本文对今后二阶谱的研究提出了一些设想。     

海浪资料的平滑和海浪谱谱矩估计

基于海浪谱估计理论，按谱估计方法导出了离散波面记录平滑处理后的谱形式，并计算了由各阶谱矩表示的谱宽度。指出平滑后的离散波面记录产生了新的随机过程，它们和原离散波面记录的内部结构和外部特征是完全不同的。但高阶矩表示的无因次谱宽度，即ε5=√1-m5^2/m4m6,ε7=√1-m7^2/m6m8几乎不受平滑（N=2，N=3）的影响，和原始谱的对应值相吻合。通过离散波面记录求导处理得波面速度谱，与理论转换得速度谱结果几乎完全一致。     

海浪预报方法综述（二）

四、海浪的数值预报方法 到目前为止,海浪的数值预报模式基于谱组成波的能量平衡方程以数值计算方法而建立的,实质上都是以下述能量平衡方程为基本方程:式中F是二维波谱,是频率f、传播方向θ、时间t和位置x的函数,Cg为波群速度,S为源函数,包括风作用项S_（in）、消衰项S_（ds）（包含波的破碎消衰、涡动粘性和逆风引起的消衰,浅水中海底和地形引起的消衰等）、波与波之间相互作用引起的非线性能量传输项S_（n1）。所谓海浪数值预报,就是将上述微分方程（或者是近似公式）进行数值积分。虽然不同的研究者采用描述组成波成长的方程有相同的形式,但由于所用的源函数不同,所以提出的数值模式就很多。经SWAMP小组对比,大致分三类:一是非耦合离散型模式（Decoupled Propa-gation）,简称DP模式;二是耦合混合型模式（Coupred Hybrid）,简称CH模式;三是耦合离散型模式（Coupled Discrete）,简称CD模式。并根据各类模式的功能,将DP模式划为第一代海浪模式,CH和CD模式为第二代海浪模式。     

太平洋波高成份研究

利用Topex／Poseidon卫星高度计1992年10月到1998年12月连续75个月，230个重复周期的有效波高资料对南北太平洋的波高成份进行了分析，结果显示所有的月份，频数密度峰值对应的波高成份因子为1．4，以赤道太平洋海域最高为1．6，南北太平洋海域为1．2左右。7、8、9、10月份太平洋涌浪成份占频数密度累积率的比例大于95％，其余各月占90%左右，表明太平洋海域波高成份以涌浪为主。     

南大西洋风场和海浪场时空特征分析

本文根据1950～1995年共46a的南大西洋船舶气象报资料,按1*1和5*5网格统计的风、浪要素进行分析研究。通过分析每月风、浪各要素的等值线分布图,得出南大西洋风场与海浪场季节变化特点不如北半球各大洋显著,但仍有较明显的季节变化,只是季节性差异较小,冬季风比夏季风强盛,相应的平均波高、大浪大涌频率也较大;盛行风向、风浪传播方向、涌浪传播方向基本一致,低纬地区常年盛行东南浪,高纬地区则盛行偏西向浪。本文为船舶远洋交通运输、远洋出访和科学试验等活动,提供了较为翔实的风场和浪场资料及变化规律。     

西北太平洋风场和海浪场特点分析

本文根据1950～1995年共46a的西北太平洋气象船舶报资料,按5°×5°网格统计的风、浪要素进行分析研究,阐明了西北太平洋风、浪、涌的特点及其变化规律。该区是世界最典型的季风气候区,季风时期的风向、浪向、涌向基本一致,赤道地区常年盛行东北浪。冬季季风比夏季季风强盛,相应的平均波高、大浪大涌频率也较大。该海域与北印度洋同属季风气候区,但其特点正好相反。本文为船舶在西北太平洋航行、作业和科学试验以及军事活动,提供了较翔实的风场和浪场资料及变化规律。     

高频地波雷达生成海洋表面矢量流图

武汉大学研制的双站高频地波雷达系统OSMAR2000利用测得的两幅单站径向海流图生成矢量海流图。经典矢量流图生成方法不能直接应用到OSMAR2000系统中。本文提出一种先在极坐标系下用自然三次样条函数将径向流插值到公共网格上然后直接进行矢量合成的矢量海流图生成方法。OSMAR2000在东海的表面矢量流实测结果与作对比验证的传统海流计测量结果十分吻合。对比数据表明，该方法是可行的，且优于先进行径向流线性插值后矢量合成的矢量流图生成方法。这也是国内首次利用高频地波雷达实现海洋表面矢量流的实时监测。     

海洋重现期波高统一化计算方法

重现期波高是港口海岸及海洋工程设计中不可回避的一个重要设计参数,尤其对深水海港、海上平台、海底油气管道、沿海核电站等重大涉海工程设计具有巨大的经济价值和深远的社会效益。但是,现有重现期波高推算缺乏统一的计算方法,导致计算结果相差悬殊。研究重现期波高的统一化计算方法,分析重现期波高计算中存在的各种不确定因素,提出减少这些不确定因素的新方法,建立误差小、应用方便、方法统一的重现期波高计算方法。基于澳大利亚悉尼站的长期连续观测波浪数据,研究发现:广义帕累托函数(generalized Pareto distribution III,GPD-III)和威布尔(Weibull)是重现期波高计算的最佳候选极值分布函数,新推导的函数形状参数计算公式较好提高重现期波高的计算精度,极值波高数据的分析方法和样本大小是影响重现期波高计算精确度的两个重要因素,短期波浪资料和年极值法可能高估重现期波高值。逐个风暴的极值波高数据分析法及最佳候选极值分布函数GPD-III和Weibull建议应用于涉海工程设计的重现期波高推算。     

耦合模式对印度洋偶极子的模拟研究

利用一个海洋-大气-陆面系统耦合模式,模拟分析了热带印度洋的季节和年际气候变化特征。该模式很好地模拟出热带印度洋区域的季节变化特征,对热带印度洋强的局地年际耦合信号-偶极子模拟也比较成功,模拟结果与已有的观测分析以及高分辨率耦合模式模拟结果接近。     

北太平洋海浪场时空变化特征分析

根据1950—1995年共46a的北太平洋船舶气象报资料,对按5°×5°网格统计的海浪要素进行分析,阐明了北太平洋浪、涌的特点及其变化规律。该区赤道地区常年盛行东北浪,冬季海浪比夏季强盛,相应的平均波高、大浪大涌频率也较大。该海域与北印度洋同属季风气候区,但其特点正好相反。     

大西洋波高分布及变化规律研究

使用Topex／Poseidon卫星高度计1992年10月到1998年12月连续75个月，230个重复周期的有效波高资料对南北大西洋的波侯进行了研究，统计分析了大西洋有效波高的累年累年各月和累年各季的空间分布特征和时间变化规律。结果表明大西洋波高呈现中间低、南北高的马鞍形空间分布特征和明显季节变化的规律，与大西洋的气候分布特征和变化规律具有良好的响应关系。     

由压力、流速估计波浪方向谱数据处理方法

通过现场观测水底压力和矢量流速，可以估计海面波浪方向谱，此方法称为ＰＵＶ法。本文由不规则线性波浪理论和洪广文［２］方向谱概率模式结合导出ＰＵＶ估计谱的计算式，并针对实测数据受到干扰的问题、依据相关理论与经验，提出了谱估计的数据处理与修正方法     

利用X波段雷达图像估计有效波高

海浪有效波高与雷达的海杂波强度有关,但是无法直接由雷达图像得到.借鉴运用SAR图像计算有效波高的方法,即假设有效波高与雷达回波强度信噪比的平方根成线性关系,可以由X波段雷达图像计算得到海浪的有效波高.将在小麦岛和南海分别进行的岸基试验和船基试验获得的浮标资料和雷达资料结合起来分析,结果表明用X波段航海雷达测量有效波高的最大误差不超过9%.