基于危险率分析的风浪联合重现期研究

采用二维逻辑冈贝尔分布,基于工程使用期和危险率,提出海洋工程结构设计过程中海洋环境要素(风速和波高)联合重现期的确定方法,并且以某海区资料为例,介绍基于危险率分析的风浪联合重现期分析过程.通过此例,在考虑工程使用期和危险率的基础上进行联合重现期的计算使海洋工程结构物设计过程中重现期的选取更加合理,安全性以及投资建造成本更加明确.     

黄东海大气边界层高度季节变化特征及其成因

利用CFSR再分析资料,采用EOF的分析方法统计分析了黄东海边界层高度的季节变化特征,探讨了2个模态的分布型以及与之相联系的下垫面热通量和垂直环流,统计了ICOADS资料中近30a逐月低云发生频率和海雾发生频率,揭示了其与边界层高度分布特征的一致性。结果表明:盛行风的平流作用与下垫面特征相结合造成的低空稳定性的变化是黄东海边界层高度时间上夏季低、冬季高,空间上呈现东高西低、南高北低的重要因素。EOF分析中第一模态表现为整个黄东海区域具有一致性,主要是大尺度环流的影响;第二模态为春秋相反的2个分布型,与海洋锋、冷舌以及暖水团的季节变化有着密切关系。黄东海大气边界层高度的最大值出现时间以及其大小在空间上较为一致,而最小值以黄东海海洋锋为界,向北逐渐减小,以南差异性不大,出现时间上有较大的差异。,这主要由黄东海冷舌、暖水团以及海洋锋的季节变化所引起对边界层经向分布影响较大所引起的。春夏季节,南部(西部)低云发生频率高于北部(东部),海雾发生频率低于北部(东部);海雾高频区对应较低边界层高度,而低云高频区对应相对较高边界层高度。     

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.     

基于VB-FAH指数的黄海绿潮遥感监测及对比研究

目前绿潮遥感监测手段大多基于单一遥感数据,局限性很大,为了弥补监测中空间分辨率和时间分辨率低的问题,基于多源遥感数据,结合虚拟基线高度浮藻指数VB-FAH(virtual-baseline floating macro Algae height)和人工辅助判读方法,对2015—2016年黄海发生的绿潮(大型绿藻——浒苔(Ulva prolifera))进行了动态监测,并利用两景同步影像比较了高分一号卫星WFV(GF-1 WFV)数据和资源一号04星WFI(CBERS-04 WFI)数据的监测结果,同时也对卫星影像监测和船载监测结果进行了比较。结果表明:CBERS-04 WFI数据的监测结果与GF-1 WFV数据相比产生了15.3%~37.32%的相对偏差,主要原因是空间分辨率的差异导致的混合像元效应。对卫星影像监测结果与船测数据进行叠加对比,可以发现在Ⅲ级以上的绿潮数量级中卫星影像的监测精度较高。绿潮暴发的过程持续100 d左右,4月底—5月初绿潮开始在苏北浅滩浊水区出现,随着外界因素逐渐达到适宜生长的条件,绿潮不断生长直至暴发,并随黄海表层流向北漂移,直至山东半岛南部沿岸,7月份和8月份是绿潮的消亡阶段,8月中旬绿潮基本消亡。本研究成果提高了监测精度,可为绿潮的防控提供有效的信息支持。     

Nonlinear crest distribution for shallow water Stokes waves

This article concerns the calculation of nonlinear crest distribution for shallow water Stokes waves. The calculations have been carried out by incorporating a second order nonlinear wave model into an asymptotic analysis method. This is a new approach to the calculation of wave crest distribution, and, as all of the calculations are performed in the probability domain, avoids the need for long time-domain simulations. The accuracy and efficiency of this new approach for calculating the wave crest distribution are validated by comparing the results predicted using it with those predicted by using the Monte Carlo simulation (MCS) method, by using a previous Transformed Rayleigh method, by using some existing wave crest distribution formulas, and by using the measured surface elevation data at the Poseidon platform in the Japan Sea.     

Asymptotic analysis of the interaction between linear long waves and a submerged floating breakwater of wavy surfaces

In this work, we carried out an asymptotic analysis, up to the second order in a regular expansion, of the interaction of linear long waves with an impermeable, fixed, submerged breakwater composed of wavy surfaces. Below the floating breakwater, there is also a step with a wavy surface. The undulating surfaces are described by sinusoidal profiles. The effects of three different geometric parameters — the amplitude of the wavy surfaces and the submerged length and width of the structure — on the reflection and transmission coefficients are analyzed. The hydrodynamic forces are also determined. The governing equations are expressed in dimensionless form. Using the domain perturbation method, the small wavy surfaces of the breakwater are linearized. The wavy surfaces of the breakwater generate larger values of the reflection coefficient than those obtained for breakwaters with flat surfaces, and the largest values of this coefficient are obtained when the length of the breakwater is of the same order of magnitude as the wavelength. The asymptotic solution is compared with the theoretical solutions that have been reported in the specialized literature and with a numerical solution. The present mathematical model can be used as a practical reference for the selection of the geometric configuration of a submerged floating breakwater under shallow flow conditions.     

海底沙波迁移过程原位观测简易装置设计与试验

海底沙波的迁移对海底基础工程具有潜在危害,成为人们日益关注的热点。目前对海底沙波迁移过程的研究缺乏原位长期观测数据的支撑,设计一种海底沙波迁移过程的原位观测装置,通过水压差与高程差变化的对应关系来确定沙波的形态变化和迁移过程。并且在室内波浪水槽中对装置观测的可行性和观测结果的准确性进行验证,同时在仰口湾潮滩进行现场观测应用。该装置室内试验测量计算得到沙波表面高度变化5.9 cm,而观测得到沙波表面高度实际变化5.5 cm,两者吻合程度很好。试验结果表明,这套海底沙波迁移过程原位观测装置能对沙波外部形态变化进行测量且准确度较高,为海底沙波迁移的观测提供了新方法。     

黄海海浪天气时间尺度变化的数值模拟研究

利用第三代海浪数值模式(SWAN)系统研究了黄海海浪有效波高的天气时间尺度变化的时空分布特征和相关动力学过程。结果表明黄海海浪有效波高的天气变化强度(S_W)具有显著的时间变化特征和空间分布特征。其多年平均值在黄海的中东部存在由南向北延伸的高值区,同时向两侧近海区域逐渐减小。S_W在冬季最大,夏季最小。从11月到翌年5月,S_W月气候态平均值的空间分布与其年平均值的空间分布类似;从6月到同年10月,S_W的月气候态平均值在黄海与东海的分界处存在较强的由黄海到东海的空间梯度。进一步分析表明黄海海域的S_W以风浪占主,涌浪的贡献远小于风浪贡献。数值实验表明,黄海海浪有效波高的天气时间尺度变化主要是由大于天气变化周期的海面风强迫通过四波非线性相互作用产生的。     

麦哲伦海山区采薇海山富钴结壳伴生有用元素含量变化及空间分布特征

对采薇海山富钴结壳样品中的伴生有用元素(REE、PGE、W、Mo、Au、Te)的含量变化特征和空间分布特征进行了研究。结果表明:随着水深增加,伴生有用元素REE含量有升高的趋势,Te含量则呈现逐渐降低趋势,PGE、W、Mo和Au与水深、地形之间未能发现明显的相关性;采薇海山伴生有用元素在平面上的分布极不均匀,但多以条带状平行水深等深线分布,也有少数区域表现为斑块状分布,且不同的伴生有用元素的富集区域有所差别。     

Investigation on the energy absorption performance of a fixed-bottom pressure-differential wave energy converter

In this article, we investigate the energy absorption performance of a fixed-bottom pressure-differential wave energy converter. Two versions of the technology are considered: one has the moving surfaces on the bottom of the air chambers whereas the other has the moving surfaces on the top. We developed numerical models in the frequency domain, thereby enabling the power absorption of the two versions of the device to be assessed. It is observed that the moving surfaces on the top allow for easier tuning of the natural period of the system. Taking into account stroke limitations, the design is optimized. Results indicate that the pressure-differential wave energy converter is a highly efficient technology both with respect to energy absorption and selected economic performance indicators.