空波包理论在海浪群性研究中的应用

用 Monte Carlo方法数值模拟海浪 ,研究其波包曲线跨某参考水平的波包中空波包所占的平均比例 ,并与 Ditlevsen和 L indgren关于空波包的理论相比较。结果表明 ,在二阶近似下该理论近似适用于海浪。在此基础上对 Longuet- Higgins的群性波包理论进行修正。修正后的理论与数值结果的比较表明本文所做的修正是十分有效的。修正后的群性波包理论克服了原理论的某些固有缺陷     

旋转层化二维海洋波动连续谱的波包特征分析

对旋转层化二维海洋波动中重力惯性波和涡旋波连续谱波包的结构以及演变特征作了计算和分析,并得到以下结论:这两类波动的结构与演变各不相同。连续谱波包的演变不但依赖基本场的分布,而且还依赖初始扰动的结构。根据初始场的不同,扰动可衰减,也可先增长、再衰减,有时增长还很大,但其最终是衰减的。连续谱波包的结构随时间变化,然而构成该波包的连续谱其结构则不随时间变化,这是两者的最大差异。连续谱波包的上述演变特性表明,在有限时段扰动的演变中连续谱是不能被忽略的,在海洋波动演变中连续谱和离散谱的作用均须予以考虑和重视。     

机载波谱仪海浪谱反演方法及其验证

为了验证波谱仪反演二维海浪谱的功能,根据海浪波谱仪的信号形成机制,总结了机载波谱仪反演海浪的流程。利用机载波谱仪回波数据,通过自相关和互相关两种功率谱估计方法,反演了二维海浪谱。最后通过与浮标测量的二维海浪谱进行对比,验证了该机载波谱仪探测二维海浪谱的有效性。结果表明,无论采用自相关函数还是互相关函数进行功率谱估计,得到的主波波长和有效波高与实际二维海浪谱基本一致。互相关函数法得到的交叉谱能去除180°模糊现象,其在计算有效波高时相对于自相关函数会稍微偏小。在计算斜率方差时可以采用5°~12°入射角范围的后向散射系数进行公式拟合,因此定标与否并不影响最后的二维海浪谱结果,未来星载波谱仪只有靠多波束联合才能实现。     

使用2D FFT优化计算海浪波高模型

介绍了使用Phillips谱构建海浪波高模型的一般过程,提出了2DFFT的优化方法,提高了计算机的执行效率,解决了海浪数字仿真中的动态数据生成等问题。     

垂向二维潮流数值模型及其在长江口北槽的应用

应用变网格有限元方法，采用任意四边形等参单元，离散横向积分的Navier—Stokes方程，建立河口潮流垂向二维数学模型。应用此模型，对长江口北槽水域两个观测站的潮流水位、流速垂线分布和整个北槽潮流流速纵向分布进行了模拟。潮流水位、流速垂线分布的模拟值分别与观测站的实测值可以较为吻合，证明了本文模型的实用有效。模拟得到的涨急、落急时刻整个北槽潮流流速纵向分布给出了定性的结果。     

LAGFD-WAM海浪数值模式 Ⅱ.区域性特征线嵌入格式及其应用

详细地讨论了非线性源函数的参数化计算方法和模式的隐格式处理,所设计的特征线嵌入格式具有很强的物理意义,解决了时间步长与空间步长的匹配问题,既节省计算时间,又能保证计算结果的精确度。标准风场下的计算结果显示,LAGFD-WAM模式与WAM模式相比有较大改进。LAGFD-WAM模式的台风浪后报结果能很好地与实测资料符合,说明本模式完全适用于区域性海浪数值预报和后报研究。     

二维赤潮生态数学模型及其在渤海的应用

采用ADI的有限差分方法对不可压缩流体二维浅水环流方程离散和求解,建立水动力数学模型,用迎风格式离散赤潮生物动力学方程,通过水动力学和生物动力学相结合的方法,建立了二维赤潮生态数学模型。将所建立的二维赤潮生态数学模型应用于渤海,针对渤海海域2004年6月11～16日发生的棕囊藻赤潮进行了数值计算。对EOS/MODIS卫星拍摄的2004年6月份的渤海海区卫星遥感图像进行了处理,提取出海水中的赤潮信息,并计算出赤潮面积,使其与模型计算出的赤潮面积进行对比验证,结果基本吻合,表明该模型能够较好地模拟赤潮的生消过程,为渤海地区的赤潮预报提供了科学依据。     

LAGFD-Ⅱ区域性海浪数值模式及其应用 Ⅱ.特征线嵌入网格计算方法

给出了LAGFD-Ⅱ区域性海浪数值预报模式的数值计算格式和特征线嵌入网格计算方法,并给出了与WAM模式对比的计算结果和渤海寒潮浪模拟与实测数据的比较,结果是相当一致的。     

热带气旋风场对海浪分布特征的影响

设计了一系列理想的数值实验,利用高分辨率的WAVEWATCHIII海浪模式定量分析热带气旋移动速度、强度、最大风速半径和热带气旋移动时的转向等风场细节因素对热带气旋下表面海浪分布特征的影响。实验结果表明,热带气旋移动速度、最大风速半径和热带气旋移动时的转向会影响海浪的空间非对称分布。最大风速半径增大会使最大有效波高的位置向后移动,而移动速度增大会使最大有效波高位置向前移动。移动速度增大会使右侧象限内的有效波高增大,左侧象限内有效波高减小。最大风速半径增大和强度增强使各象限内有效波高均增高。热带气旋的转向使各象限内有效波高增高,除了右后象限。这些风场特征对各个象限内海浪的平均波长、平均周期、平均波向、和波峰方向都有很重要的影响,尤其以左后象限最为显著。     

海浪产生磁场的能量分布计算

结合前人在海浪功率谱研究以及海浪产生磁场两方面的研究,求出了海浪-磁场系统的传递函数,计算了传递函数的峰值、对应的峰值频率,分析了这些指标随高度的变化.根据理论分析,给出了感应磁场总功率的表达式和峰值频率满足的方程,指出海浪感应磁场是一个窄带随机过程.最后选择几种典型的海浪谱,计算了它们感应的磁场功率谱以及总功率、功率谱峰值、峰值频率以及等效噪声带宽.     

海浪感应电磁场的理论计算

根据麦克斯韦电磁理论,在地磁场中运动的海水将产生感应电磁场。利用一个简单的数学物理模型对感应电磁场在海水内部的分布进行了计算,结果表明海浪产生的电磁场明显依赖于海浪波动的周期及浪高。在100 m的海水深度内,海浪产生的磁感应强度的大小为纳特数量级,而电场强度的大小为几个微伏每米。在同一海水深度处,磁感应强度随海水波动的周期呈现近线性变化,而电场强度的大小有一个极值,该极值随海水深度的增加向长周期方向移动。海浪产生的电磁场是影响海洋电磁探测数据精度的主要噪声之一。     

海洋内波对水声场的扰动

针对海洋内波对水声传播影响的问题，在简要引出内波方程，水声方程和内波解，射线理论之后，以水深2100m等Vaisala频率的全板造波内波解对双线性水声剖面情况计算了内波和内波对声场及声线传播的影响，结果表明，内波对声线传播的路径和时间的影响是不可忽略的。     

球坐标系下MASNUM海浪数值模式的建立及其应用

为开展海浪对海洋上混合层的搅拌混合作用及其对海气界面通量的影响等研究,在LAGFD WAM区域海浪数值模式基础上建立了球坐标系下的全球海浪数值模式.重点导出了球坐标系下的海浪能量谱平衡方程及其复杂特征线方程,该组方程包含了背景流场对波动传播的调整、波动沿大圆传播的折射等.数值积分则采用复杂特征线嵌入计算格式.初步数值模拟结果表明,该海浪全球数值模式能够较为精确地刻画海浪的动力过程.     

On the growth of ocean waves

The availability of 10 h of continuous, uninterrupted field measurements of wind waves recorded in the western Pacific and containing a complete wave growth episode, has provided a distinct opportunity for us to make a novel, unprecedented examination of detailed wave growth processes. We found that the significance of the size of data used in the measurement, which can only be addressed with continuous and uninterrupted measurements, reflected the ineptness of the conventional approach toward further detailed understanding of realistic wave growth processes, as the conventional 20 min data size essentially stamped out any dynamics with time scale below 20 min. While our conventional understanding and modeling were generally operative and useful, they left no real vestige on time localized mechanisms such as wave grouping or wave breaking processes all with time scales much less than 20 min.     

The assessment of ocean wave energy along the coasts of Taiwan

The wave energy resource around the coasts of Taiwan is investigated with wave buoy data covering a 3-year period(2007~2009).Eleven study sites within the region bounded by the 21.5oN~25.5oN latitudes and 118oE~122oE longitudes are selected for analysis.The monthly moving-average filter is used to obtain the low-frequency trend based on the available hourly data.After quantifying the wave power and annual wave energy,the substantial resource is the result of Penghu buoy station,which is at the northeastern side of Penghu Island in the Taiwan Strait.It is investigated that the Penghu sea area is determined to be the optimal place for wave energy production according to its abundant resource of northeasterly monsoon waves,sheltering of the Taiwan Island,operation and maintenance in terms of seasonal conditions,and constructability of wave power devices.     

弱气压场中南海东北部海浪预报失败典型个案

目前在广东气象界里对海浪预报服务情况分析是比较少的,针对2005年12月底到2006年1月初南海东北部石油平台用户对海浪预报产品服务的意见反馈,本文通过分析该时段的天气背景,中尺度数值预报产品,实况风浪情况,综合我们提供给用户的海浪预报产品进行对比,目的是找出该次预报不成功的事实和原因,给用户有所交代;同时希望通过这类总结分析,对海上风浪预报服务提出警示,避免类似错误再次出现,提高专业预报服务质量。     

The application of Hartley transform to ocean engineering

The Hartley transform is a real integral transform based on harmonic functions and hassome characteristics similar to the Fourier transform. Most applications in ocean engineering requiring the Fourier transform can also be performed by the Hartley transform. The fast Hartley transform is twice faster and more convenient to handle than the corresponding fast Fourier transform, so it is a real valued alternative to the complex Fourier transform in many applications. The use of the Hartley transform in ocean engineering is presented in detail in this paper, including wave spectral analysis, separation of waves, cross-correlation in PIV technique and expression of equation in the Hartley domain. The examples in the paper show deeply the advantage and efficiency of the Hartley transform over the Fourier transform.