海洋要素计算与预报(海浪7)-课件·PPT

海洋工程环境课件07-1-海浪要素的统计分析,海浪谱2

g 2 S() 8.110 5 exp[0.74( ) ] U
3
g2
式中：U为海面上19.5 m高处的风速。下图为不同风速下的P-M谱分布。
PM谱的一般特性： ①与Neumann谱相比，两者比较接近。 ②风速相同，低风速时： Neumann谱的峰值<PM谱的峰值，高风速时：Neumann谱的峰值>PM谱的峰值。

频率无关，只是组成波方向的函数，如
G ( ) An cos n
一种简单的近似处理方法是假定方向分布函数 G 与
n
2 范围内传播与分布。 2 2
为方向分布参数，，波浪能量在主波向；
2 An ITTC（国际船舶拖曳水池会议）建议取n=2， 8 An ISSC（国际船舶结构会议）建议取n=4， 3 。
《海洋工程环境学》
第四章海洋波浪
船舶工程学院马山副教授
5、海浪谱
前面我们讲解的都是确定性意义上的规则波理论。如线性艾瑞波、椭圆余弦波、孤立波等。解释自然界波浪运动特征（深水、浅水、非线性特征等）
自然界中的海浪随时间和空间随机性地发生变化。随机过程的海浪远比采用一个确定函数描述的规则波复杂，属于非周期性的不规则波，各种海浪要素都是随机变量。
t an cos(nt n )
n1

相位。
an 、 n 、 n 分别是第n个余弦组成波的振幅、圆频率和
下图表示某固定点5个简谐波叠加得到的合成海面波动结果。
5.2 频谱
对任一组成波，其单位面积波能形式为：
En ga
1 2
n
2 n
对其任意圆频率间隔内的波能求得总能量后再除以圆频率间隔得到的表达式为：

第六章海浪.ppt

H

4

1
H
2

ln
1 F

2
H 为浅水系数， H H d
当水很深时，即H*=0，则上式还原为深水公式。
深水及浅水中各种累积频率所对应的波高模比系数：当波由深水处移向浅水处时，平均波高将发生变化，波列
的分布规律也发生变化。
HF H
H* F%
0.5 1 2 5 … 90 95
例3：已知某浅水区d=20m，H1%=5.0m，求H5%=？
解：采用试算法
设 H =2.2m
H /d=0.11
计算得 H1% / H =2.273，查表得 H1% / H =2.239
H5% / H =1.85
则H5%=4.1m
2．周期的理论分布函数周期的概率密度函数：
f
T

4 4
• 惯性离心力同运动方向相垂直，自曲率中心沿半径指向外缘，其大小同空气运动的线速度（U）的平方成正比，与曲率半径（r）成反比。
• 实际大气空气运动曲率半径（几十千米——几千千米）很大，故C很小。但在低纬度或空气运动速度大而曲率半很小时， C 较大并可能超过G。
• 作用——只改变风向，不改变风速大小。
例：△p=5hPa, △n=3.5, F=30°, △T=5℃, 则：Us=？ m/s,
Ug=？ m/s
二、我国近海风况的特点
1．季风——海陆间热力差异导致。 2．寒潮大风——气温在24小时内降低10度以上，且最低气温降至5度以下，称为寒潮。 3．台风——热带气旋
台风（12级及以上）强热带风暴（10~11级）热带风暴（8~9级）热带低压（8级以下）

海洋工程环境课件07-1-海浪要素的统计分析,海浪谱2

0.076(
gF 0.22 ) 2 U10
为量纲为一的常数
F为风区长度，
U10为海面上10m高处风速；
为峰形参数，取
或

=0.07 =0.09

m m
第17届ITTC推荐如下的JONSWAP波浪谱。并引入有义波高h1/3和特征周期T1两个参数，并考虑 T1=0.834T0得：

频率无关，只是组成波方向的函数，如
G ( ) An cos n
一种简单的近似处理方法是假定方向分布函数 G 与
n
2 范围内传播与分布。 2 2
为方向分布参数，，波浪能量在主波向；
2 An ITTC（国际船舶拖曳水池会议）建议取n=2， 8 An ISSC（国际船舶结构会议）建议取n=4， 3 。
2g S ( ) 6 exp( 2 2 ) U
式中：U为海面上7.5 m高处的风速。下图给出不同风速下的Neumann谱分布。
2.4
2
海浪谱特征初步认识：谱的能量集中在窄的频带内；随着风速的增大，谱峰频率变小。
不同风速下的Neumann谱分布
② Pierson-Moscowitz谱(P-M谱)：根据北大西洋 1955～1960年间的观测资料进行谱分析得到，并被第11届 ITTC(国际船模水池会议)(1966)列为标准单参数谱。
不同风速下的P-M谱分布
③单参数谱不能合理表征非充分发展海浪特征，第15届 ITTC(1978)给出的频谱形式为：
S ( )
173H123 T 5
2m0 T m1
4
exp(
691
4T
4

海洋要素计算与预报(海浪7)-文档资料

F F ( , ; x , y ; t )
cg k
--------------- 二维海浪谱 --------------- 群速度
d 1 d --------------- 波向空间的群速度 c dt k d m
有限深水的弥散关系为：
gk tanh( kd )
Mitsuyasu et al. Hasselmann et al. Davidan Kahma Donelan et al. Dobson et al. Evans et al. Babanin et al.
gx ~ x 2 U
10
5
10 0 10
0
10
1
10
2
10 gx/U
2
3
10
4
10
5
10
-1
10
0
10
1
10
2
10 gx/U2
3
10
4
§1 风浪成长的经验公式
10
2
10
2
10
1
10
gH/U2102
1
gH/U2102
10
0
10
0
10
-1
10 -1 10
-2
Mitsuyasu et al. Hasselmann et al. Davidan Kahma Donelan et al. Dobson et al. Evans et al. Babanin et al. 10 gT/U
§1 风浪成长的经验公式
Ch1 103
C h2
0.504 1/2 0.412 1/2 0.38 0.396 0.436 0.414

海洋工程环境课件07-2-海浪观测和海浪预报

海浪玫瑰图
根据特征波高的观测值大小可给出波浪等级及对应海浪名称，如下表所示。
海况可依据海面外部特征分为10级，见下表。
2、海浪预报
1）根据海浪现场实测资料，结合天气气象图资料进行海浪计算分析就可得到海浪的波高、周期和波向。 2）在缺乏现场实测海浪资料时，则可利用海洋天气图或相邻海域气象观测站的观测资料确定对应海域的风区、风时、风速等风场要素，利用以上风况资料推算得到相应海浪，亦可借助海浪预报图解查取风浪要素和涌浪要素。
台风区内的波浪要素可用经验公式计算得到，常用的如Bretschneider(1957)计算深水区台风浪的公式为：
H1/3 5.03exp
RP 4700
(1
0.29U F UR
)
TH1/3 8.6exp
RP 9400
(1
0.145UF UR
)
式中：U F 为台风移动速度(m/s)；R 为台风最大风速 Pc 为台风中心气压(hPa P 1013.3 Pc ，半径(km)；、百帕)；U R 为海面上空10m高处风速(m/s) ；系数对移动缓慢的台风风速计算取为1.0。
近海平均波高具有区域分布特点，北方海区的平均波高小，南方海区则大。北方海区的最大波高在冬季受到寒潮的影响比南方海区高，但在夏季由于热带风暴的影响，南方海区的最大波高比北方海区大，东海记录到由热带气旋产生的狂涛波高为17.8m，南海记录到波高14m的狂涛。
风浪波高最大的海区有台湾海峡、吕宋海峡、台湾以东海域以及南海东北部海域，东海北部和南部以及南海中部的波高位居其次，然后是黄海南部，而渤海和黄海北部的风浪最小。据统计，一年中．南海海域出现大浪、巨浪及狂浪的次数最多，其次是东海、黄海，而渤海的出现次数最少。如据1997年各海区统计，最大波高在渤海为5.0 m，在黄海为7.0 m，在东海为10.0 m，在南海为8.0 m。

海浪、海流和海冰-PPT资料

B 风浪向、涌浪向恒与当时的海面风向相同
C AB都对
D AB都错
• 4.下列正确的说法是
A 深水波的波速与波长和周期有关，而与水深无关
B 浅水波的波速与波长和周期无关，只取决于水深
C AB都对
D AB都错
• 5. 深水波波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成了一次圆周运动时，
A 整个波形就向前传播了一个波长的距离
3.补偿流和潮流
海面上任何地方的实际海流应为该地的定海流、风生流和潮流
4.冷流、暖流和中性流
四、海底地形对海流的影响
北半球
当海流流经水下高地或山脉时，在上爬过程中，水深变浅，流速增大，因柯氏力增大，将发生顺时针方向偏转；流过海脊之后在下坡过程中则相反，流速减少，流向逆时针方向偏转。当海流经过水下凹地时，流速变慢，流向发生逆转；越过凹地后流速又增大，流向发生顺转。
2.海流的表示方法
二、风海流 1.风海流的成因
1）漂流
2）风生流
2.表层风海流的大小和方向
1）流速
v0

0.0127 sin
2）流向
3.Ekman流埃克玛螺线
三、地转流及其他类型海流 1.倾斜流北半球观测者背流而立，则右边等压面高，左边等压面低。
2.密度流北半球观测者背流而立，则流的右侧等压面高，密度小（温度高），流的左侧等压面低，密度大（温度低）
浪级风浪名称浪高
0 无浪
0
1 微浪 2 小浪 3 轻浪 4 中浪 5 大浪 6 巨浪 7 狂浪 8 狂涛 9 怒涛
H1/3<0.1 0.1≤H1/3<0.5 0.5≤H1/3<1.25 1.25≤H1/3<2.5 2.5≤H1/3<4 4≤H1/3<6 6≤H1/3<9 9≤H1/3<14 H1/3≥14

海水的运动(海浪、潮汐、洋流) 课件高一地理人教版(2019)必修第一册

海浪对现在的海岸有巨大的侵蚀作用，人们通过工程和生物措施来减缓海浪对海岸的侵蚀，如修建海堤、种植海岸防护林等。
红树林
现代科技对海浪往往有准确的预报。
老杨说地在理
人们在海滨和海上活动需要密切关注海浪预报，选择适宜活动的
海浪条件。例如，冲浪运动需要较高的浪高来增加挑战性，而捕
捞、勘探、航行等海上活动则应避开大的海浪。
新人教版地理必修一第三章
老杨说地在理
3.3 海水的运动---海浪、潮汐、洋流
的基本形式海浪、潮汐、洋流（综合思维）； 2、运用图文资料说明波浪、潮汐、洋流的成因和作用（地理实践力）； 3、结合实例说明人类利用海水运动规律开发海洋的主要途径（综合思维）； 4、结合所学知识分析波浪、潮汐、洋流对人类生产生活的影响（综合思维、
海洋表层洋流分布图
老杨说地在理
按海水温度，可以将洋流分为暖流和寒流
① 暖流——从水温高的海域流向水温低
的海域的洋流，叫做暖流
② 寒流——从水温低的海域流向水温高
的海域的洋流，叫做寒流
判断洋流寒暖流的方法
老杨说地在理
等水温线判读法：等水温线凸出的方向就是洋流的流向。由水温高的海区流向水温低的海区的洋流是暖流，如图(a)中M；由水温低的海区流向水温高的海区的洋流是寒流，如图(b)中N。
随着时间的推移，这些核废水在污染海水的同时，还有可能污染到淡水资源。另外核废水带来这种污染，也可能会给有关的人群，特别是沿海人群造成心理上的恐慌。日本将核废水直接入海，无论是短期还是长期，都对海洋环境产生不良影响。而受到最直接影响的，要数日本周边国家。
潮汐
老杨说地在理
潮汐是海水周期性涨落的现象。古人将白天的海水涨落称为潮，夜晚的海水涨落称为汐，合称潮汐。海水上升的最高水位叫作高潮，海水下降的最低水位叫作低潮。从低潮到高潮，水位逐渐上升，叫涨潮；反之，叫落潮。相邻的高潮与低潮的水位差称为潮差。农历的每月初一和十五前后，潮汐现象最为明显。