墨西哥湾波候统计特性分析

简要介绍了波候的概念,简述Ｗｅｉｂｕｌｌ分布及对数一正态分布的拟合方法,提出最大熵分布拟合有效波高、峰周期分布的新方法;选取半封闭海湾墨西哥湾内水深不同、地理位置不同的六个观测站一年的连续资料,以上述三种拟合方法对其有效波高,峰周期概率分布进行拟合,并与观测直方图进行比较检验,结果表明,在墨西哥海湾内,最大熵分布优于对数－正态分布,对数－正态分布优于Ｗｅｉｂｕｌｌ分布。     

最大熵原理应用于海浪波高分布的研究

利用最大熵原理从理论上推导出波高的最大熵分布,在此基础上研究了状态参量对波高分布和波高熵的影响。影响最大熵分布的因子是平均波高和状态参量,不同海况对应的状态参量是不同的。利用波高实测资料,得出3种不同海况下的最大熵分布,通过比较发现最大熵分布很好地符合实测数据。把最大熵分布与目前广泛应用的瑞利分布作了比较,结果表明,最大熵分布有2个优点：没有对波高作出任何限制性假定和能够描述不同海况下的波高分布。     

利用TOPEX卫星高度计资料分析东中国海的风、浪场特征

利用TOPEX卫星高度计和日本气象厅浮标观测资料,对东中国海的有效波高和风速进行比较,分析了卫星高度计资料的有效性。利用有效波高和风速的3种概率密度函数分布,结合TOPEX卫星高度计资料,并采用最大似然方法对统计分布参数进行估计,结果表明,有效波高的对数-正态概率密度分布与观测资料的直方图在有效波高的整个范围内符合较好,风速的直方图与Weibul概率密度分布符合较好。同时,分析了有效波高大于4 m的巨浪在东中国海的时空分布特征,表明巨浪多出现在冬、秋两季,平均有效波高最大值出现在夏季,且主要分布在东中国海东南部。     

斋堂岛东南海域波浪特征及海浪谱分析

利用斋堂岛东南海域2013年至2014年的实测波浪资料,统计分析了本海域波浪特征,为波浪能资源评估提供基本波浪参数。统计结果表明,本海域年平均有效波高为0.60 m,最大波高为5.30 m,平均周期为3.3 s,最大周期为8.3 s,常浪向为E-SE向。本文亦讨论了本海域波高分布和波高与周期的关系,并基于JONSWAP谱谱型的基本结构,拟合得到适用于本海域的海浪谱谱型,可为海洋能发电装置的布设及相应的工程建设提供一定的参考。     

Maximum entropy principle and statistical distribution of ocean wave heights

Ｍａｘｉｍｕｍｅｎｔｒｏｐｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｃｅａｎｗａｖｅｈｅｉｇｈｔｓ￥ＷｕＫｅｊｉａｎａｎｄＳｕｎＦｕ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＭａｙ１５，１９９５；ａｃｃｅｐｔｅｄＪｕｎｅ２１，１９９５）Ａ...     

渤海和黄海北部波高与周期联合分析

分析波高与周期的联合分布特征对于海洋平台设计、海洋工程建筑等有着重要的意义。基于SWAN模型模拟的波浪后报数据对渤海和黄海北部1999~2018年的波浪特征进行了统计分析。分别对20年的波高和周期数据进行了统计分析,得到了研究区域20年有效波高和波周期的季平均值和最大值的区域分布特征。然后以散布图的形式刻画了整个区域20年波高和周期的联合分布特征。为了更深入地研究波高和周期的联合分布规律,选择了两个研究点A1和A2,A1在渤海内部相对近岸,A2在黄海北部深海区。统计结果表明,在A1和A2,波高与周期的联合分布特征较为相似,均呈现斜三角形的分布特征,然而大波高大周期的波浪却呈现不同的分布特征。最后,利用20年的波浪后报数据,在A1和A2点构建了有效波高和谱峰周期的联合概率模型,并采用IFORM法得到了50年、100年和200年重现周期的环境等值线,为研究海域海上结构物的可靠性设计提供了参考。     

Surface Elevation Distribution of Sea Waves Based on the Maximum Entropy Principle

A probability density function of surface elevation is obtained through improvement of the method introduced by Cieslikiewicz who employed the maximum entropy principle to investigate the surface elevation distribution. The density function can be easily extended to higher order according to demand and is non-negative everywhere, satisfying the basic behavior of the probability. Moreover because the distribution is derived without any assumption about sea waves, it is found from comparison with several accepted distributions that the new form of distribution can be applied in a wider range of wave conditions. In addition, the density function can be used to fit some observed distributions of surface vertical acceleration although something remains unsolved.     

基于LPB1-2型声学测波仪资料的近岸浪特征分析

为研究近岸浪的形态特征,利用LPB1-2型声学测波仪在某海域所测得的海浪数据对近岸浪特征要素进行统计分析,利用最大"熵"原理推导出了波高的最大"熵"分布,研究了状态参量对波高分布和波高"熵"的影响。研究表明,该海域的波主要以波高0.3~0.7 m,周期2.5~5.5 s的波为主,表示离散程度的特征值平均差为0.267,日极差值主要在0.1~0.4 m区间内,最大值为1.0 m,分布较为集中,波高分布近似为正态分布。     

欧洲北海海域波高区间分布概率研究

为了研究欧洲北海海域的波高全区域概率分布情况,从而为海洋平台等海洋浮式结构物的选址和结构设计提供依据。首先基于Global Waves Statistics(GWS)提供的实测数据,确定典型计算工况的发生概率;同时考虑实测数据中极端波浪环境下的数据缺失导致大波高分布概率偏小的问题,利用三参数Weibull分布确定不同重现期下的极值风速,作为典型计算工况的补充。以不同风速、风向的定常风场为输入项,利用第三代海浪数值模型SWAN模型,对北海全区域波高进行数值模拟。将数值模拟的稳态形式依照各工况的发生概率进行归一化累加处理,认为其结果可以表征全区域的波高概率分布情况。以波高概率分布的计算结果为依据,分析北海海域波浪环境的统计学特征,发现有效波高为7 m以上的大波高频发区在北海北部区域有大范围分布;有效波高4～5 m为北海东北区域的多发海况,极端海况下的有效波高主要分布于7～14 m区间,在地形突变区域的波高发生显著变化。     

Prediction of wave height based on half-cycle excursion analysis

This paper presents a method to evaluate statistical properties of half-cycle excursions including extreme values. The probability density function for half-cycle excursions for an arbitrarily given wave spectrum is developed based on the Gaussian assumption. The results of numerical computations carried out using wave data obtained during hurricane Camille show that the half-cycle probability density function agrees well with the histogram constructed from the data. The extreme wave height for design consideration computed with risk parameter 0.01 is approximately 20% greater than the observed extreme height.     

用Gumbel极值分布推算气候极值的方法

介绍了用Gumbel极值分布理论推算气候极值的矩法、Thomas曲线公式和最小二乘法。并计算多年一遇的年最高气温、年最大均风速、年最大日降雨量和年最大波高。指出,变率小的要素极值再现期短;变率大的要素极值再现期长;Thomas曲线公式的计算结果较其它两种方法接近历史实况,且计算简便。     

广东阳西近岸海域波浪的分布特征

通过对广东阳西近岸测站1a实测波浪资料及岸边同期风资料的整理与分析,探讨了该海域的波浪特性,得出研究海域不分方向H1/10年平均值为1.00 m,常浪向为SE向,出现的频率为38.35%,强浪向为SE向,观测期间的最大波高出现在0814号"黑格比"台风期间,Hmax值为8.31 m.用已有的理论分布函数对实测统计数据进行拟合,筛选出研究海域的波高分布、周期分布及波高与周期联合分布的特征,结果表明双参数威布尔理论波高分布、杨正己威布尔周期分布、朗格-赫金斯83模式或者孙孚模式较为适用于本海区的波高分布、周期分布、波高周期联合分布;结合相应的风速风向资料,运用回归分析方法,建立了该地区的波高与风速之间、波高与波周期之间的关系.     

Long-term distribution of seabed shear stresses beneath random waves

The long-term distribution of seabed shear stresses under random waves is presented. The approach combines short-term distribution of maximum bottom shear stresses with a joint frequency table of significant wave height and peak period. An example of application is given where the long-term probability of exceeding a given level of the maximum bottom shear stress in the central North Sea is presented. The example includes estimation of the return period of the critical shear stress for sheet flow conditions, as well as the bottom shear stresses associated with the 1, 10 and 100 years return periods.     

极值波高建模中不确定性的模糊量化方法

A non-traditional fuzzy quantification method is presented in the modeling of an extreme significant wave height. First, a set of parametric models are selected to fit time series data for the significant wave height and the extrapolation for extremes are obtained based on high quantile estimations. The quality of these results is compared and discussed. Then, the proposed fuzzy model, which combines Poisson process and generalized Pareto distribution(GPD) model, is applied to characterizing the wave extremes in the time series data. The estimations for a long-term return value are considered as time-varying as a threshold is regarded as non-stationary. The estimated intervals coupled with the fuzzy theory are then introduced to construct the probability bounds for the return values. This nontraditional model is analyzed in comparison with the traditional model in the degree of conservatism for the long-term estimate. The impact on the fuzzy bounds of extreme estimations from the non stationary effect in the proposed model is also investigated.     

风浪波群中波高分布研究

在实验室风浪槽中观测风浪,发现波群连长是影响波群中波高分布的重要因素,随着波群连长增大,波群中波高分布信息熵增大。当以平均波高无因次化,连长较大时波群中波高累积概率明显大于连长较小时情形。波群中波高分布受谱宽度影响。当谱宽度增大,波群中波高累积概率降低。谱宽度和波群连长对波群中波高累积概率的影响相当。引进体现波群特性的1个无因次化波高参量研究波群中波高累积概率。     

Application of Maximum Entropy Distribution to the Statistical Properties of Wave Groups

The new distributions of the statistics of wave groups based on the maximum entropy principle are presented.The maximum entropy distributions appear to be superior to conventional distributions when applied to a limited amount of information.Its applications to the wave group properties show the effectiveness of the maximum entropy distribution.FFT filtering method is employed to obtain the wave envelope fast and efficiently.Comparisons of both the maximum entropy distribution and the distribution of Longuet-Higgins(1984) with the laboratory wind-wave data show that the former gives a better fit     

江苏及邻近海域深水波浪与增水联合概率分析

采用Gumbel Logistic模型对江苏及邻近海域深水极值波浪与增水进行了联合概率分析。首先对联合概率模型参数进行拟合,得到联合超越概率与经验联合超越概率比较图。在此基础上开展有效波高和增水年极值序列联合概率分析,比较了三种经验有效波高与增水重现期组合事件的联合概率,结果表明在选定的13个代表点位处,有效波高在二者的联合概率分布中处于主导地位,采用100年一遇有效波高与10年一遇增水组合事件作为100年一遇联合事件偏保守;而50年一遇有效波高与50年一遇增水以及10年一遇有效波高与100年一遇增水组合事件的联合概率则随着点位的移动而高于或低于100年一遇的水平。     

近岸带波高与周期分布的核密度估计

使用双变量核密度估计方法描述近岸带波高和周期联合概率密度分布与波高、周期边缘密度分布。结果表明,核密度估计方法比通常使用的参数模式能更好地显示出具有多峰的波要素统计结构,核密度估计的波周期带宽系数能反映波浪谱的某些信息,尤其以波周期带宽和谱宽参量具有良好的线性关系。     

Long-Term Joint Distribution of One-Tenth Large (or Significant) Wave Height with Average Period

- In this paper, by using the wave data from a few oceanographic observation stations in the coastal zone of the Yellow Sea, the East China Sea and the South China Sea, the long-term joint distribution of the one-tenth large (or significant) wave height with average period is studied. The statistical data demonstrate that the long- term distribution of the one- tenth wave height or average period fits the log-normal distribution, thus the joint distribution also fits the two-dimensional log-normal distribution. Then the conditional probability distribution of the average period is derived, and the range as well as the mode of the average wave period corresponding to a certain return period of wave height can be calculated easily.     

波高的长期极值统计分布

通过对国内外常用的４种极值波高分布模式的拟合与比较,得到了以下结论：（１）由于地区差异,港口工程技术规范给出的一单一模式并非具有普遍性,对同一工程应该采用多种理论分布进行计算比较,从中选择最佳模式。（２）应用麦奎尔特法拟合Ｗｅｉｂｕｌｌ分布实现了对未知参数的一举寻优,解的收敛速度快,结果稳定且精度高。同时对其它几种分布实现了资料的微机化处理;（３）本文算例用４种极值分布对不同重视值波高进行了比较,