由模拟波面统计分析波高—周期联合分布

阐述以实测或拟合海浪谱为靶谱，用等能量分割法作波面数值模拟，从而利用模拟波面统计分析波高（Ｈ）－周期（Ｔ）联合分布，对波候的Ｈ－Ｔ联合分布，长时段海浪连续记录的Ｈ－Ｔ联合分布以及风浪，涌浪和混合浪的Ｈ－Ｔ联合分布进行了讨论，结果表明，只要已知特征波高和周期，就可反演出模拟波面，进而估测Ｈ－Ｔ联合分布情况，这对了解与各种特征波高对应的周期问题及在海洋工程应用上有一定的参考意义。     

由模拟波面分析双峰谱型海浪的统计特征

采用目前国际上最新的随机波分析方法,由协方差矩阵的循环嵌套技术,对美国国家浮标44008站2002年6月一典型的双峰海浪谱资料进行谱分析.以实测平均谱为靶谱,对随机波面进行模拟.得到模拟波面估计谱与实测谱极为相近,谱峰及谱峰频率都基本一致.说明利用模拟波面研究海浪具有代表性,它可以反映实测海浪的特征.利用实测海浪谱密度,统计波特征量的周期概率分布,得到理论周期概率密度与估计周期概率密度分布相符较好,且与模拟波面的波周期分布也较好的一致.利用Longuet-Higgins(1983)模型计算了波高-周期联合概率密度分布.得到变换高斯过程计算的波高与周期联合分布与实测情况基本相同,更好地描述了波高-周期联合概率密度分布.     

风浪波高和周期的联合概率密度分布

本文采用有代表性的44008美国国家浮标站2003年1～3月实测的海浪谱密度资料,选取三次大风过程进行风浪谱分析。通过对实测平均海浪谱与PM谱、JONSWAP谱及Torsethaugen谱的比较,得到PM谱拟和最好。然后用国际上最先进的随机波分析方法,根据协方差矩阵的循环嵌套技术,以实测平均谱与PM谱为靶谱,对随机波面进行模拟。得到由模拟波面统计的特征值及估计的谱与实测谱结果极为相近,谱峰及谱峰频率都基本一致。说明利用模拟波面研究海浪具有代表性,它可以反映实测海浪的特征。利用Longuet-Higgins(1983)模型计算波高-周期联合概率密度分布,得到变换高斯过程计算的波高、周期联合分布与实测情况基本相同,更好地描述了波高-周期联合概率密度分布。     

海浪预报知识讲座——第二讲 海浪要素及其特征

１海浪要素 不管海浪是风浪、涌浪、近岸浪或者是混合浪，它们在海上出现时，波高总是有高有低，波长和周期有长有短，因而在实际分析海浪状况时，主要由海浪要素描述。图１表示在一固定点利用海浪自记仪记录到的波面。横轴代表时间，纵轴代表波面相对静止水面的铅直位移。 波面自上而下跨过横轴的交点称为下跨零点（例如图中２、４、６），自下而上跨过横轴的交点称为上跨零点（例如图中１、３、５）。两个相邻上跨零点（或下跨零点）间的时间间隔为周期Ｔ，周期的平均值为平均周期－Ｔ。两个相邻上跨零点（或下跨零点）间的最高点为波峰，…     

西太平洋赤道海域秋季混合浪特征及其谱拟合

根据西太平洋赤道海域秋季实测海浪资料,分析了该海域的混合浪特征,拟合出混合浪的波高、周期分布函数及波高-周期联合分布函数。应用文圣常等提出的深水风浪谱公式,对其稍作改变后拟合涌浪谱;应用他们的改进理论风浪谱公式拟合风浪谱,两分谱公式叠加为混合海浪谱公式。对混合海浪谱的拟合表明,拟合效果良好。     

南麂海域海浪分布基本特征

根据１９６０－１９８９年南麂海洋站的实测风浪资料，分析了该海域的风浪特征，结果认为：这个海域的浪通常是混合浪，常见浪是三级波高的浪；海浪要素的均值分布比较平稳，极值具有不均匀分布的特性，本区的波高和周期的联合分布表明，波高在０．５－１．９ｍ，周期为４．０－６．９ｓ类型的浪在该海域出现频率最高，此外，引用最大熵谱方法找出了本区波高，周期和风速的主要变化周期，还讨论了台风浪的周期与最大波高的经验关系。     

偏态海浪过程的数值模拟

本文对Polge等人提出的“相关传递法”作了进一步数学分析,论证了其成立条件和适用范围.考虑波面偏度对谱形的影响,将模拟的靶谱加以改造,建立了“准相关传递法”.在同时考虑波剖面高度分布和谱两个条件下,对偏态海浪过程进行数值模拟.就模拟结果,分析了以Weibull分布拟合波高分布时,其波面偏度对波高分布中两参数的影响. 文中选用1980-1981年在胶州湾观测的波浪资料对“准相关传递法”加以检验和比较.结果表明:就波高分布、波面极大(小)值分布而言,准相关传递法明显优于传统的线性叠加法,比线性叠加法模拟的结果更接近于实测资料.     

海浪波面的信息熵与海浪的谱宽度参量

将信息熵（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｔｒｏｐｙ）引入到浪波面的研究，通过谱的参量化，建立了谱宽度参量Ｐ，Ｒ，ε＾２，ｖ＾２与它们对应的信息熵之间的关系，这些谱宽度参量，皆可引人到波面与波高的分布函数之中，并指出谱宽度参量具有熵的含义，给出了海浪波面熵的一种合理表示。     

双峰谱型海浪的波高和周期分布

本文利用收集到的实测双峰谱型海浪过程资料，把这些资料以波高和周期的相关系数为参数分布５组，讨论每组双峰谱型下波高、周期的统计分布，并探讨了相关系数对波高分布和周期分布的影响。     

双峰谱型海浪的统计性质

本文利用收集到的实测双峰谱型海浪过程资料,分析讨论了双峰谱形下波高、周期的统计分布,以及波高与周期联合分布及混合浪的有效波高和有效波周期的计算问题,得到若干重要结论.     

海浪的特征波陡

在现有的海浪要素统计分布的理论框架下具体地推导了二维海浪波良与波长的联合统计分布,波长统计分布以及波陡的统计分布,在此基础上对上特征波陡的定义及期 承风要素的变化规律做了较为细致的讨论。     

The difference between the joint probability distributions of apparent wave heights and periods and individual wave heights and periods

The joint distribution of wave heights and periods of individual waves is usually approximated by the joint distribution of apparent wave heights and periods. However there is difference between them. This difference is addressed and the theoretical joint distributions of apparent wave heights and periods due to Longuet-Higgins and Sun are modified to give more reasonable representations of the joint distribution of wave heights and periods of individual waves. The modification has overcome an inherent drawback of these joint PDFs that the mean wave period is infinite. A comparison is made between the modified formulae and the field data of Goda, which shows that the new formulae consist with the measurement better than their original counterparts.     

响水近岸海域波浪特性研究

基于响水波浪站累计一整年的现场观测资料,分析了波高和波周期的年内变化特性,研究了波浪的统计特性和波谱特性,并总结归纳了该海域各特征波要素之间以及各波谱参数之间的转换关系。结果显示:响水海域全年有效波高的变化幅度在0.10~2.80 m之间,年平均值为0.56 m;最大波高的变化幅度在0.15~5.58 m之间,年平均值为0.93 m;平均波周期的变化范围为1.91~9.02 s,年平均值为3.90 s。夏季大波高发生频率明显要小于冬、春季节,波浪季节性变化较为显著。就波高和波周期分布而言,通过拟合得出的Weibull分布较为适合本海域实测波高分布和波周期分布。波谱特性方面,本海域双峰谱占到总数的62.5%,且低频谱峰值普遍高于高频谱峰值,其中低频谱峰出现在0.04 Hz左右,高频谱峰则出现在0.15~0.20 Hz之间,分别为本海域涌浪和风浪所集中的频率区间。采用回归分析方法进一步分析了各特征波要素之间以及各波谱参数之间的关系,发现多数波参数之间存在显著的相关性,但受波浪浅水变形影响,各参数之间的比值与理论深水关系有所区别。本文的研究成果可为沿海建筑物的设计以及防灾减灾提供参考和依据。     

风浪周期分布与谱宽度的关系

本文通过分析实验室风浪周期分布,发现风浪周期累积概率分布曲线低于Longuet-Higgins理论结果,在小概率周期区域实验结果与理论结果的差异明显。对实验结果进一步分析发现,在谱不是很窄时,在小概率处风浪周期累积概率随谱宽度的增大而降低,这与窄谱假定下的理论结果相反,Longuet-Higgins理论结果在小概率处不便于描述周期分布随谱宽度的变化。根据实验结果提出风浪周期的Weibull分布经验公式,Weibull分布中的参数依赖于谱宽度。     

大洋波浪特征：西太平洋波浪调查研究报告

本文分析了西太平洋实测的波高分布、同期分布、波高和周期的联合分布,以及波谱的分析。分析结果指出,大洋波浪的波高和周期都大于近海波浪的波高和周期。分布特征也不同于近海。波浪多属混合浪,会出现典型的双峰谱。     

宁波北仑海域风浪统计性质研究

根据宁波北仑海域的连续3a的实测风浪资料,讨论了在不同风速条件下波高分布和周期分布,以及两者的联合分布;通过与理论结果的比较,得出波高分布与Rayleigh分布基本符合,但有一些差异,周期分布与孙孚的理论周期分布较符合,而波高与周期的联合分布除了图形的形状以及大波对应的无因次周期的值与孙孚的理论值有差异外,两者吻合较好。     

福清湾港口工程中海浪要素的分析研究

本课题对福清湾的海浪要素进行了较系统的研究，并在几个方面对海浪的极值估计问题进行了专门探讨。一是选用基于文氏海浪理论谱原理的波浪折绕射联合模型方法分析外海海浪在福清湾水域传播的衰减程度，其次是采用新订正的浅水风浪公式分析湾内有限风区的浅水风浪状况，同时也对这一海区的实测海浪特征进行综合分析，以便能够使港口工程规划和设计部门对福清湾的海浪影响程度有较全面的了解。     

黄河口海域特征波浪要素比的分析

本文利用黄河口海域的风浪观测资料用统计方法分析了波浪要素的特征比,在统计意义下得到了不同波要素之间的比值关系和它们之间的相关关系。从比值关系看,它们的比值分散在一定的数值范围内。从相关关系看,特征波高之间的相关性较特征波周期之间的相关性好一些。特征波高之间的相关系数都大于０９;特征波周期之间的相关系数都大于０６。平均波高和平均周期的平方之间的比例系数为００３３８,大于石臼海区得到的结果,与“海洋水文规范”中规定的数字较接近     

The distribution of zero-crossing wave heights and periods in a stationary sea state

Existing theoretical distributions of wave height and period do not reflect measured joint distributions from field data. A simulation methodology is introduced to retain the essential features of the theoretical background in Gaussian random noise but to avoid further compromising assumptions in the interpretation of height and period in the amplitude domain. A joint distribution can be associated directly with an empirical or measured variance spectrum. Spectral shape appears to dominate the detail of predicted joint distributions. There is generally a much sharper decay in probability levels at higher periods than is predicted by theoretical models. For Jonswap spectra, there is a dominant central ridge and a distinct bimodal structure in the joint distribution, features that are not evident in symmetric Gaussian spectral forms. The wave height distributions for Jonswap spectra differ little from the Rayleigh distribution, except at extreme wave heights where Rayleigh overpredicts. The period distributions are strongly sensitive to spectral shape. In the conditional distribution of periods, given the height, the asymptotic median period at extreme wave heights is significantly longer than the mean period for Jonswap spectra, but not for symmetric Gaussian forms.