海洋水文气象要素
小麦岛水文气象数据处理
1、小麦岛站海洋气象、水文要素数据处理和分析1.1、气温和海表盐度因为太阳辐射强度较小而蒸发量减小，海表盐度在9月份随时间呈现明显的下降趋势。
海表盐度分布的直方图数据，均值在31.09%，方差0.061，众数30.89%，中位数31%,偏度0.29,峰度1.64。
分布较为集中，呈现右偏分布。
1.1.2 气温温度均值23.38摄氏度，方差3.13，标准差1.77摄氏度，气温中位数在23.20摄氏度，众数在23.7摄氏度，偏度0.42，峰度2.66。
分布较为分散，右偏分布。
1.2、海表水温和风速的相关分析海表水温缺少每日2时的采样，为了使得数据采样间隔均匀，由水温的日变化较为缓慢的特点，对每日2时的水温数据进行了插值，再与风速进行相关分析。
得到相关系数为-0.153，呈现很弱的负相关。
假设风速对水温有滞后的影响，取前30的风速数据与sst 作滑动相关分析。
结果不能表现出这种滞后性影响，说明风速并非影响sst 的唯一因素，过程中可能有其他方面的变量在起作用。
2、小麦岛气象数据的图象表示2.1、DF 方法做气温数据的直方图用matlab 的自带工具箱dfittool 作气温数据的概率密度、累积频率曲线和保证率曲线。
累积频率曲线-保证率曲线-2.2、气温的箱线图有箱线图的图示可以得到以下结论：数据中没有异常值。
拖尾较长，中位数偏于下四分之一分位数，属于右偏峰，数据集中于低温部分。
2.3、风速玫瑰图主要为西北季风。
2.4、9月上下半月气温的显著性差异假设9月份前半月和后半月的气温都满足正态分布，使用F 检验法检验上下半月的气温资料的统计显著性差异。
组内偏差平方和与组间偏差平方和之比满足F （2-1,124-2）分布。
经过计算F=24.5，而0.0050.005(1,122)(1,120)8.1824.5F F αα==<=<，故前后两组数据在不到0.5%的水平上有显著性差异，即P （不具备显著性差异|具备显著性差异）<0.5%，故可认为前后两组数据具备显著性差异。
航海气象学 8海浪
航海气象观测与分析
1
6)有效波高和合成波高 1、平均波高 ――连续观测几个波，取所有波高的平均值。 平均H＝∑Hi/n 2、有效波高 部分大波的平均波高――将连续观测到的波高按大小排 列起来，并就其中最高的一部分波高计算平均值。 例如：如果共观测1000个波，将这些波高按从大到小的顺序 排列起来，取其中波高最大的100列波高计算平均波 高，得到1/100大波平均波高，记为H1/100。 同理，有H1/1000、H1/10、H1/3。 其中，H1/3称为有效波高，波浪预报图上的波高即为有效波高。
航海气象观测与分析
1
2）海啸（Tsunami，又称地震波）
――由于海底或海岸附近发生地震或火山爆发所形成的海面异常波动。 特点：周期长，波长长，波速大，在外海坡度很小，当传至近岸时， 波高剧增。 世界上常受海啸袭击的国家和地区有： 日本、菲律宾、印度尼西亚、加勒比海、墨西哥沿岸、地中海。
3）风暴潮（Storm Surge）
航海气象观测与分析 1
二、波浪的分类
1、按成因分类 海浪大部分能量集中在周期4～12s的范围内，属重力波 范围。按成因和周期划分为风浪、涌浪、近崖浪、内波、风 暴潮、海啸和潮波等。最常见是风浪和涌浪及由它们形成的近 岸浪 1）海浪
风浪 （Wind Wave） ――风的直接作用引起的 水面波动（无风不起浪）。 涌浪（Swell） ――风浪离开风区传至远处， 或者风区里风停息后所 遗留下来的波浪（无风三 尺浪）。 航海气象观测与分析
航海气象观测与分析 1
8.5
船舶海洋水文气象观测与编报
一、概述 1、观测项目
气象项目：海面有效能见度、云、天气现象、风、气压、空气温度 和湿度等。 水文项目：海浪、表层海水温度、表层海水盐度、海发光和铅直海 水温度等。
海洋气象学复习题答案
海洋气象学复习题2013. 6.301 说明海洋气象学研究的主要内容海洋气象学是研究海上大气的物理和动力特征，以及海洋与大气相互作用规律的学科。
海洋气象学既涉及大气又涉及海洋，因此它是大气科学和海洋科学共同研究的领域。
由于地球表面的绝大部分为海洋所覆盖，而海水又具有和陆地迥然不同的物理、化学性质，这就决定了海洋在海洋气象学研究中的重要地位。
2 说明海洋气象预报的基本内容一、海洋环境气象水文要素和灾害的监测、预报以及海上事故救援、海洋调查、海洋航运、海上工程等方面的气象保障。
二、海洋气象预报的内容包括海洋气象水文要素的预报和海洋灾害性天气的预报警报两大类三、按预报时效来划分，海洋气象预报业务包括海洋天气监测、沿海及海区临近预报、短时预报、短期预报、中期预报、延伸期预报。
对各类预报都要进行预报质量检验。
四、海洋气象业务还包括建立各种海洋气象灾害的应急预案和按海域分等级的海上事故救援气象保障预案，提供海事区域风、能见度、浪、降水、气温等要素预报评估，开展海洋气象灾害评估和各类气象保障服务效果评估。
3 什么是大气环流, 驱动大气环流的主要因子水平尺度2000km以上的大气运动称为行星尺度运动,大气环流是一种全球行星尺度的大气运行现象。
其活动的水平空间范围在几千公里以上。
大气的运动就是风。
大气环流也是风的大尺度水平流动和流动状态轨迹以及流动的分布状态。
大气环流是在热力因子和动力因子的共同作用下形成和维持的。
热力因子主要的是指太阳辐射随纬度分布不均匀、动力因子主要包括地球自转,海陆分布和大地形起伏等。
其中太阳辐射随纬度分布不均匀,是影响大气环流形成和维持的最基本的因子,是大气环流产生的源动力。
4 海陆热力差异的表现海陆热力性质差异表现在三个方面:1．辐射性质差异: 太阳辐射在陆地上只限于一个薄层内,而在海洋里可以达到几十米深。
因此大陆上的温度远比海洋上温度对太阳辐射敏感。
2．热容量差异: 海水的热容量是陆地热容量的两倍, 海洋升温和降温速度远小于陆地。
海洋水文气象要素.
特殊情况的记录： 雾――全天无法辩明，总云量、低云量记10，低云栏记“三”； 部分天空可辨，总云量、低云量记10，低云栏记“ ” 加可见云状。 霾――全天无法辩明，总云量、低云量记－，低云栏记“∞”； 部分天空可辨，总云量、低云量记－，低云栏记“∞ ” 加可见云状。 夜间无月光时，若不能判断云状，估计天空被遮蔽而看不到星光的那部分作 为总云量，云状、低云量栏记“－”。 四、天气现象的观测 观测方法：现在天气现象是在定时观测时所观测到的天气现象，过去天气现 象是在定时观测之间六小时内所观测到的天气现象。 天气现象的符号： 霾――∞； 轻雾――＝； 龙卷――][； 雾――三； 毛毛雨――，； 雨―― ； 雪―― *； 雨夹雪―― ※ ； 五、风的观测 观测仪器：手持测风仪；综合数字气象仪。 注意事项：应选择在船上四周无障碍、不挡风处，风向传感器的0°应与船 头一致。仪器失灵或无法用仪器观测时，应根据海面状况目力测风。 数据记录：风向以度（°）为单位，取整数，风速以米/秒（m/s）为单位， 记到一位小数。 真风的求算：矢量三角形法。
第五节
风浪、涌浪和近岸浪
一、风浪（Wind Wave） 1、特征 ――周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则，易破碎。 方向（指来向）与风向较为一致。 2、影响风浪成长的三要素 1）几个概念 ① 风区――风速、风向近似一致的风作用的海域范围。 沿风吹的方向，从风区上沿至下沿的距离，称为风区长度或风程。 ② 风时――近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。 2）风速、风时、风区与风浪成长的关系――风浪的三种状态 ① 过渡状态――风区内各点波浪要素随风吹刮时间增加而增长（尤指波高）。 因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长，波高越大。 ② 定常状态――随风时的不断延长，风区内离风区上沿较近的点上的浪高不再 增长，这些点上的浪即进入定常状态。 离风区上沿越近，波浪进入定常状态的时间越早，波高也越低。因此，处于定 常状态的风浪的波高取决于该点离风区上沿的远近（即该点的风程长短）。
南海印度洋风浪海温等海洋水文要素统计分析
科技信息1.引言印度洋海域在世界海运、航运、渔业、矿藏、通讯等各个经济领域中都占有主导地位，在全球战略多极化格局发展中，该区局势的发展变化对全世界的政治、经济和军事有着极为深远的影响，该海域也是我亚丁湾护航的重要海域，南海-北印度洋航线更世界上最为繁忙的海上贸易通道之一，具有重要的经济和军事战略地位，直接关系到我国的海上石油安全和海洋权益，具有重要的战略地位[1-6]。
印度洋海域的海洋水文环境特征复杂，对航海、军事等方面都有重要影响，本文利用多种要素的权威资料，分析了该海域的海洋水文环境特征概况，为防灾减灾、海洋水文保障等提供参考。
2.资料简介2.1海表风场资料CCMP风场结合了ADEOS-II、QuikSCAT、AMSR-E、SSM/I几种资料，利用变分方法得到，其空间分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为6h，空间范围为：78°S-78°N，0°-360°E，时间范围从1987年7月至今[7-10]。
2.2海浪场资料ERA-40海浪资料来自ECMWF，资料范围覆盖全球大部份海域，时间从1957年09月01日-2002年08月31日，时间分辨率为6h，空间分辨率为1.5°×1.5°[11-12]。
2.3海温资料NOAA的SST资料的时间范围从1854至今，每月1次，更新较及时，空间分辨率2°×2°，空间范围为88°S-88°N，0°-360°E。
3.海洋水文特征3.1风场、海浪场春季：北印度洋处于季风过渡季节，风向稳定度较差，平均风速在3-5m/s，南印度洋平均风速在6-7m/s。
夏季：北印度洋盛行西南季风，孟加拉湾平均风速6-8m/s，阿拉伯海平均风速7-11m/s，南印度洋冬季信风的范围大，平均风速达8-9m/s。
秋季：北印度洋为季风过渡季节，平均风速4-5m/s，南印度洋东南信风带的范围比7月略有缩小，平均风速在8m/s左右，西风带40°S以南平均风速在8-10m/s。
3-海洋水文要素观测
2019/2/21
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海水温度观测
温度观测仪器:
深层水温的测定，主要采用常规的深度温度计、自容式温盐深自记仪 器(如STD、CTD)、电子温深仪(EBT)、投弃式温深仪(XBT)等。可以直接 从这些仪器上测得铅直断面上各个水层的海水温度。实际测量中，温度 是以国际温标为依据，国际符号为T(热力学温度)或t(摄氏温度℃)；一般 以摄氏温度表示。
测定海洋表层水温一般利用海水表面温度计及其他的测温仪器，其构 造与普通水银温度计基本相同，不过装在特制的圆筒内，使得温度计提 出水面时仍浸在水中，避免与外界空气接触而发生变化。另一种方法， 即用水桶提取海水，再用精密温度计测定水温。另外，在卫星或者船舶 上通常利用红外辐射温度计测量海水表面水温，在海洋浮标上一般装有 自记测温仪器，从这些仪器上直接测得海水表层水温。
透明度定义:
透明度是表示海水能见程度的一个量度。即光线在水中传播一定距离后, 其光能强度与原来光能强度之比。
水色定义:
水色是指海水的颜色。是由水质点及海水中的悬浮质点所散射的光线来 决定的。
水色与透明度之间存在着必然的联系,一般说来,水色高,透明度大,水色 低,透明度小。
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海水透明度、水色观测
透明度测量:
海水透明度是指用直径为30cm的白色圆盘，将其垂直沉人海水中，直 至刚好看不见的深度，单位为m。这一深度，是白色透明度盘的反射、散射 和透明度盘以上水柱的散射光与周围海水的散射光平衡时的状况，所以称 为相对透明度。 新定义：光线在水中传播一定距离后，其光能强度与原来光强之比。
透明度仪测量，利用原理：T e cz 其中c是衰减系数，z是光传播的距离。
—海洋水文要素观测
主讲人：赵玉新 电话：0451-82589406
海洋监测技术ppt课件
8
表2.2 海洋沉积物监测项目与分析方法
序号
项目分Βιβλιοθήκη 方法1总汞 冷原子吸收法
2
铜
原子吸收法
3
铅
原子吸收法
4
镉
原子吸收法
5
六六六 气相色谱法
6
DDT 气相色谱法
7
多氯联苯 气相色谱法
8
油类 紫外分光光度法、荧光分光
光度法
9
有机质 重铬酸钾氧化-还原容量法
10
硫化物 碘量法
11
粒度 粒度计法、沉积法、筛析法
超标倍数= C C0 C0
式中：C:超波监测数值；
超标率=
超标数据个数 总监测数据个数
100 %
18
（4）统计表。 （5）统计图。曲线图、直方图等方式表示时空的变
化。如监测区域环境质量状况直方图、环境质量 随时间变化曲线图、沉积物中污染物含量垂直分 布图等。 2.4.3 监测资料的分析 （1）资料分析以海洋监测数据为依据，同时引用翔 实可靠的环境管理统计数据和社会调查资料进行 分析。
6
• 水质监测项目与分析方法 水质监测项目包括pH值、无机物和有机物等。
主要分析项目和分析方法见表2.1。
• 海洋沉积物监测项目及分析技术方法 海洋沉积物监测项目及分析方法见表2.2所示。
7
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
要参数
序列相关 样本之间存在相关 找出某些规律
17
2.4.2 监测数据的表示方法
（1）平均值包括算术平均值和几何平均值。 （2）对数量的均值表示法 （3）超标倍数和超标率。超标是指监测值劣与海水水质
海洋环境参数
海洋环境参数海洋环境参数是指在海洋中测量和描述水文、气象、地形等物理、化学、生物等现象的一系列参数。
这些参数对于海洋研究、海洋资源开发和保护、海洋安全、环境保护以及气候变化等方面都有着重要的影响和作用。
下面，我们逐步分析探讨以下有关海洋环境参数的知识点。
一、海洋环境参数的分类1. 水文参数：是研究海水的物理和动态特性，主要包括温度、盐度、密度、流速、波浪、潮汐等。
2. 气象参数：是指在海洋上测量的气象参数，如风速、风向、气温、降雨量、大气压力等。
3. 地形参数：是指海洋地理环境的现象，如海底地形、海岸线、海啸等。
4. 化学参数：主要研究海水的化学成分和水质特征，如海水PH 值、溶解氧、营养物质含量等。
5. 生物参数：是研究海洋生态系统、海洋生物群落、海洋生物地理、海洋生物多样性等方面的参数，如海洋生物密度、物种组成和活动等。
二、海洋环境参数的测量和检测1. 海洋环境参数的测量需要调查和采集大量的数据，并根据精度和准确性等指标来比较分析。
测量设备包括：数据计等逐层递进的多种海洋水文设备，如CTD、MS、BOR、AWAC等，以及流量计、潮汐计等。
2. 海洋环境参数的监测可以通过定期检测来验证海洋生态环境的健康状况和功能，以及对海洋环境的监管和安全保障。
例如，水质监测可以用采样器采集水样、分析器进行分析。
三、海洋环境参数的态势分析海洋环境参数的态势分析是指对海洋环境参数的数据进行处理并进行环境评估，诊断海洋环境的变化和发展趋势，开展基于模型的预测和计算以及进行应对和管理。
从海洋环境参数的数据中，可以研究人类活动对海洋环境的影响以及海洋生态系统的健康状况、稳定性等因素，还可以解读海洋环境变化的原因以及海洋生态系统的演化趋势等。
四、海洋环境参数的应用海洋环境参数的应用最为广泛。
例如，水文参数用于导航和海洋资源开发的规划和实践，气象参数可以对海洋交通和渔业等方面进行长、中期的调度安排、预警和应急响应；化学参数则能够详尽地了解海洋环境的化学状态和水质，以及保障和规范海产品的质量和安全；生物参数可以了解和保护海洋生态功能和生物资源；而地形参数则可以在沿海开发中保证彻底的安全。
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波浪要素
波峰： 波面的最高点； 波谷： 波面的最低点； 波高H： 相邻的波峰与波谷间的垂直距离； 波长λ ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米； 波陡δ ：波高与波长之比，它是表示波形陡峭的量； 波幅a： 波高的一半称为波幅； 周期T： 两相邻的波峰（或波谷）相继通过一固定点所需时间， 单位为秒； 波速c： 波形传播的速度，即波峰（或波谷）在单位时间内的水 平位移； 波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线； 波向线：垂直于波峰线的线叫波向线； 波长、波速、周期三者关系：
近岸浪
近岸浪：
(Coastal Wave)
当波浪传到沿岸浅水区，波 长变短，波高增大，水质点运动 的速度不等，在波谷处，由于水 浅，水质点受海底摩擦影响，其 速度慢于波峰处水质点的速度， 使波峰超过波谷，波形前侧变得 陡峭突出，后侧变得平缓，从而 使波浪发生倒卷和破碎。
流波效应和海气温差对波浪的影响
流波效应: 波浪与海流成一定角度时，海流会影响波浪的波高、波速和传 播方向等。当波浪与海流相向或接近于相向时，波高会增大20～30% （流速为2～3kn，风速为10～15m/s）。如黑潮流域上冬季风形成的波 浪常增大。
海气温差: 在风速相等的情况下，气温低于海温时的波高比海气温度相等
时的大。据统计，气温比海温每低1 ℃ ，波高增大约5%。如气温比海温 每低10 ℃ ，波高增大约50%。
§3
风浪、涌浪和近岸浪
风浪
风浪：
(Wind Wave)
由风直接作用引起的水面波动，称为风浪。风浪特征，周期较 短，波面不规则，波长短。波向与风向一致，波高取决于风力、风 区、风时。
风浪成长与风速，风时和风区的关系:
1. 风速：一般风速越大产生的风浪也越大。这只适用于风时和风区不 受限制时。
2. 风时：同一方向的风连续作用的时间。一般对水面持续作用的时间 越长，海水所获得的动能越大，风浪也越大。
cT
波浪的分类（按成因分类）
风浪： 由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。
涌浪： 风浪离开风区传至远处或者风区中风停息后所留下来的 波浪，称为涌浪。
近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响将发生 一系列变化，称近岸浪。 风暴潮：由于气象原因，如台风，强风暴等引起的海面异常升高 现象称风暴潮，亦称风暴海啸。 海啸： 由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所形成的波 动。亦称海啸。 潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。 内波：不同密度的水层界面处而产生的波动。
在冬季西北太平洋中高纬海域，强盛的锋面气旋，气温低于海温，加之流 波效应，有时出现比预料高2-3倍的异常大浪，是海事多发的海域，有 “魔鬼海域”之称。
波高的测算
平均波高：Hp=（H1+H2+H3+…Hn）/n 其中n为观测到的波的总个数，H1，H2，...Hn为各实测波的波高。 合成波高：H = √HW2 + HS2 部分大波的平均波高：将观测到的波高按大小排列起来，取最高 的一部分波的波高计算平均值，称为部分大波的平均波高。一般 计算H1/100，H1/10，H1/3，它们的意义是，若观测1000个波，则分别 代表其中最高的10，100，333个波的平均波高（有效波高）。
涌浪
所遗留下的波浪。
(Swell)
涌浪: 涌浪是指风浪离开风区后传到远处，或风区里的风停息后
涌浪又称长波，其波形规则，波面光滑，波速较快，波长和周期 较大，波陡小。 波速公式： C = 1.5 T
涌浪传播过程中,在波高衰减的同时，波长和周期增大,波速加快,
比风暴的移速快很多,可以作风暴来临的先兆，亦称先行波。
风浪充分成长状态：风速越大，风时越长，风浪就越发展。但风 浪的发展不是无限的，当波陡接近1/7时，波浪开始破碎。这是
因为风传给风浪的能量，一部分用于增大波高，一部分消耗于涡
动摩擦，当风传给风浪的能量与涡动摩擦消耗的能量相平衡时， 风浪不再继续增大，即风浪达到极限状态，这种状态称为风浪充
分成长。
风浪成长主要与风速、风区和风时有关。另外还受水深及海域特
H1/3：称为有效波高。是波浪预报的一个重要指标。
§4
有效波高和合成波高
第八章
§1 概述 §2 群波和驻波
海浪
GO GO GO GO GO
§3 风浪、涌浪和近岸浪 §4 有效波高和合成波高 §5 船舶海洋水文气象观测与测报
§1 概述
风力等级表
海浪（Sea
Wave)
海浪与海流都是海水运动的重要形式，对船舶航行有很大的影响。 大风浪造成航速下降，舵效降低，甚至停止不前；在狂涛巨浪中还 会出现“中垂”或“中拱”使船舶结构变形，严重时造成船体断裂， 导致重大海难事故。
3. 风区：指风在海上吹过的距离。风区的大小对风浪的成长起着不可 忽视的作用，若风区的长度不够，风浪也不能充分发展。
风浪的三种状态
过渡状态： 风吹到大洋上，风浪
随着时间的增长而增大。 风浪的成长取决于风时长 短。
定常状态： 恒定的风长时间吹在
有限的水域上，使海面各 点的风浪要素趋于稳定。
风浪的三种状态
深水波和浅水波
深水波：波长远小于海深的波（
h
4）
c 1.5T
浅水波：波长远大于海深的波（
波速与波长和周期有关，与水深无关。
h
20
）
c
gh
波速取决水深，与与波长和周期无关
水质点的运动与波形传播的关系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
理论上证明： 深水波中海面上水质点运动的轨迹是以波高为直径的 圆，在海面以下其直径以指数形式迅速减小。浅水波中水 质点运动的轨迹为椭圆。
§2 群波和驻波
群
波
海洋中的波浪常以“群”的形式出现，通常称为群波 (Group of Waves)。设两列波向、振幅相同，波长和周 期稍有差别的正弦波相互叠加，叠加以后的合成波形如下 图。
驻
波
由两列波向相反的正弦波叠加，可以得到一种波形 不向前传播的波，波面只在原地振动，称为驻波 （standing wave）。海滨峭壁处常出现驻波，台风眼 区的“金字塔浪”就是驻波。波腹处的水质点只作垂直运 动，波节处的水质点只做水平运动。