Hilbert变换在海浪波高与周期联合分布函数中的应用

Longuet-Higgins(1983)[1]导出了波高与周期的联合分布函数,此分布函数虽然与实际数据符合良好,但存在很大的缺陷,如:由此分布函数得出的波高分布为形式较为复杂的非Rayleigh分布,很难应用于工程计算中。孙孚(1988a)[2]应用射线理论导出了一种波高与周期联合分布,虽然弥补了Longuet-Higgins的一些缺陷,但推导过程过于复杂。本文在窄谱假定下通过应用Hilbert变换方法得出新的分布函数并与前两者比较,表明Hilbert变换的方法不但简便,而且完全克服Longuet-Higgins的不足,可以方便的应用于工程计算中。本文也为Hilbert变换的方法在工程中的应用提供了理论依据。     

Determination of Ocean Wave Period from Altimeter Data Using Wave-Age Concept

This study makes use of the concept of wave age in estimating ocean wave period from space borne altimeter measurements of backscattering coefficient and significant wave height. Introduction of wave age allowed better accounting of the difference between swells and wind waves. Using two years (1998 and 1999) data of TOPEX/Poseidon altimeter and ocean data buoy observations in the Indian Ocean, coefficients were generated for wave period, which were subsequently tested against data for the years 2000 and 2001. The results showed the wave period accuracy to be of the order of 0.6 sec (against 1.3 sec obtained with the semiempirical approach, reported earlier).     

赤道中、东太平洋表层流速20d振荡特征分析

通过对1985年1月1日—1986年12月31日沿赤道5个锚定浮标站表层流速资料的分析,发现在140°W与108°W之间表层流速v存在一周期约为20d的显著振荡。该振荡是由波长约2000km、以1.15-1.23m／s的波速向西传播的波动引起的。该波动被推断为第二斜压模态混合Rossby惯性重力波。带通滤波和低通滤波结果表明,以110°W测站为例,20d振荡流速构方根为21.8cm／s（纬向）和22.1cm／s（经向）;单一流速振幅的特征值为30-50cm／s,最大振幅可达70cm／s;u季节变化的均方根小于17cm／s,v无明显季节变化。年平均流速通常小于5cm／s。以上各统计量表明,20d周期波动引起的v振荡在赤道东太平洋表层流速变化中非常显著。     

南海北部海域油气资源调查技术及其应用研究——震源子波检测及模拟分析

在野外采集中考察气枪的稳定性以及室内进行确定性子波反褶积处理,都要求能够获得气枪阵列的实时远场子波。从震源子波检测方法出发,阐述了近场子波采集、幅值转换及记录流程,并列举出实测近场子波时需要考虑解决的问题;接着介绍了震源远场子波的获取方法和主要途径;震源近场子波及远场子波的实测方案,检测震源子波所需的仪器设备和采集技术方法。文中分析了气枪子波的气泡干扰问题,虚反射与后续气泡震荡间的关系以及吸收衰减对子波的影响,并根据实测远场子波,对齐氏和范氏两种气体模型进行了模拟效果对比,结果表明:采用范氏气体模型所模拟的子波与实际子波更为吻合,模拟出的气枪的子波波形、振幅大小、气泡周期上,与业界通用的Nucleus软件的模拟结果吻合较好,在后续的使用中将继续优化。     

泥河湾盆地洞沟剖面的光谱光度时间序列

泥河湾盆地东部的洞沟剖面出露一套以湖相为主的地层,其顶部覆盖了末次间冰期古土壤与末次冰期黄土。测量了该剖面的光谱光度和磁化率,结果显示,亮度(L*)随深度的变化趋势基本与色度a*、色度b*相反,即低亮度值对应高色度值。砂层的亮度值相对低,而质量磁化率高。亮度记录可以与洛川黄土剖面的磁化率记录对比,即亮度低值段可与磁化率高值段对比,这可能源于两者都受东亚季风的控制。对比后获得了30个时间控制点,在此基础上,建立了洞沟剖面测量参数的时间序列。谱分析表明,各参数的时间序列显示了主要的米兰科维奇周期,这显示泥河湾古湖沉积物对古气候的周期性变化敏感。     

Large-scale dune erosion tests to study the influence of wave periods

Large-scale physical model tests were performed to quantify the effects of the wave period on dune erosion. Attention was focussed on 2D cross-shore effects in a situation with sandy dunes and extreme water levels and wave conditions. Besides profile measurements, detailed measurements in time and space of water pressure, flow velocities and sediment concentrations were performed in the near near-shore area. It was concluded that a longer wave period leads to a larger dune erosion volume and to a larger landward retreat of the dune face. Tests with double-peaked wave spectra showed that the influence of the spectral shape on dune erosion was best represented by the T_m − 1,0 spectral mean wave period, better than the peak wave period, T_p. The effect of the wave period on dune erosion was implemented in a dune erosion prediction method that estimates erosion volumes during normative storm conditions for the Dutch coast. More details of the measurements and additional analyses of physical processes are described in an accompanying paper by Van Thiel de Vries et al. [Van Thiel de Vries, J.S.M., van Gent, M.R.A., Reniers, A.J.H.M. and Walstra, D.J.R., submitted for publication. Analysis of dune erosion processes in large scale flume experiments, In this volume of Coastal Engineering.].     

中国沿海增减水的变化特征及与海平面变化的关系

本文通过对中国沿海25个观测站水位资料的分析,初步探讨了中国沿海1980-2012年增减水的变化特征及与海平面变化的关系。结果表明:（1）中国沿海增减水的季节变化特征明显,相邻站由于受到的气象状况相同,其沿海增减水变化的过程相近,但是变化幅度存在较大差异。从空间分布看,沿海增减水的变化幅度呈现中间大南北小的区域特征,自长江口至广东沿海,增减水的年变化幅度最大,年变幅平均为5.0~7.5 cm;南海周边及北部湾沿海,增减水的年变化幅度次之,年变幅平均为4.0~5.5 cm;自渤海至黄海沿海,增减水的年变化幅度较小,年变幅平均为3.3~3.5 cm。（2）从时间变化看,1980-2012年中国沿海年平均增减水长期基本没有趋势性变化,但明显存在2至5年的周期性变化信号,该信号的震荡幅度为0.1 cm。经过高频滤波后,对沿海月平均增减水序列与Niño3.4指数进行相关性分析,相关系数为-0.5,该相关系数通过了显著性检验,说明中国沿海的增减水变化与ENSO事件呈现负相关关系。（3）中国沿海增减水的长期变化及空间分布特征均与海平面变化不同。1980-2012年,中国沿海海平面的上升速率为2.9 mm/a,而增减水长期基本无趋势性变化;另外,其季节变化与海平面的季节变化从时间和区域上均不存在一致性。（4）但是,短期海平面的变化与增减水有关,并且增减水对短期海平面的贡献根据其具体情况而定,增水幅度大且持续时间长的过程对短期海平面有抬升作用,其贡献率最大可达65%;反之,减水幅度大且持续时间长的过程则对短期海平面有降低的作用。     

基于随机事件集的风暴潮重现期计算的合理性研究

为了研究随机事件集实际应用于计算南通如东岸段风暴增水的合理性问题,基于ADCIRC模型模拟影响南通如东岸段基于随机事件集的风暴增水,然后利用P-Ⅲ型曲线对年增水极值进行拟合,得到各典型重现期下的增水值,并与由28年历史资料拟合得到的各重现期下增水值进行对比。结果表明,在历史资料长度所及的28年以及以下重现期,基于随机事件集模拟得到的重现期增水值与基于历史实测资料的比较符合,说明随机事件集的结果在低重现期情况下结果良好。对于高重现期增水值,基于随机事件集的拟合结果显著大于基于历史资料的拟合结果。由于历史资料时间太短,不足以发生非常极端的风暴潮事件,故对高重现期的拟合结果难以保证可信度,所以不能排除随机事件集拟合结果的合理性。随机事件集在南通如东岸段对低重现期增水估计准确,同时也能较充分地估计高重现期增水,在目前缺乏百年千年时间尺度的实测资料的情况下,不失为一种良好的风暴增水重现期计算工具。在全球变暖情况下,超强台风出现几率大大增加,典型重现期增水值也会相应提高,为了预防风暴灾害的侵袭,需要加深加固海堤、江堤等海岸工程。     

长江口洪水期潮波变形数值模拟研究

由长江口现场水文测验资料分析知,洪水期潮波上溯过程中,潮波变形具有先加剧后趋缓的特点。基于非结构网格FVM方法建立大通至外海的大范围数学模型,复演长江口潮波传播过程,以此为基础,研究长江口洪水期潮波变形特征的形成原因。研究认为:洪水期长江口潮波变形转折点位于潮流界上游;转折点下游潮波变形逐渐加剧是由于高低潮位潮波传播速度差异造成的;转折点上游潮波变形趋缓是由于高潮位重力引起的潮波传播阻力对潮波传播影响大于高低潮位潮波传播速度差异造成的。     

杭州湾海域50年一遇波浪数值模拟研究

杭州湾外围海域岛礁众多,波浪传播机制复杂。为了了解该海域的波浪分布特征,采用MIKE 21 SW模块建立了杭州湾海域波浪数值模型,利用实测波浪资料对模型进行了验证,结果表明该模型适用于模拟杭州湾海域的波浪传播。利用1970—2002年嵊山海洋站实测极值波浪资料推算50年一遇波浪要素,将其作为模型边界条件,对杭州湾海域50年一遇的设计波浪进行了模拟,并对该海域的波浪传播特征进行了分析。结果表明,杭州湾内波高较之外海明显减小,外围众多岛礁起到了很好的遮挡保护作用。