海洋水文观测：海浪观测目测法和仪器法详细介绍
第四章 海浪观测
影响风浪成长的因素 ：
风速、风时、风距、（风场三要素） 地形、水深、海流
从深水的风区到风区外浅水岸边工程所在地， 波浪的传播和变化过程可分为 3 个阶段：
① 风区中风浪的产生和发展； ② 风区外风浪（深水波）转变成涌浪继续传播， 波浪将逐渐衰减； ③ 涌浪进入近岸浅水区发生波浪变形。
风浪发展的三种状态 风浪的过渡状态： 风速很大而且风场宽阔，风浪的 成长取决于风时的长短 风浪的定常状态： 风速很大但风场范围很小，一定时 间后，海域范围内波浪要素趋于定常，不再随时间变 化。但海域各点的波浪要素并不相同，而取决于各点 的位置或风距，风距越大，风浪也越大，这种风浪处 于定常状态。 风浪的充分成长状态：风时和风距都足够大，在一定 的风速条件下，风浪不再增大而达到该风速条件下的 极限状态，常称为风浪的充分成长状态。
四、观测仪器和方法
传感器 安装位置
水面上 测波仪
水面附近 测波仪
水面下 测波仪
航空测波 立体摄影 雷达测波
测波杆
光学测波 重力测波
水压式 测波
声学式 测波
测量范围:点式,多点式,面式 浅水测波通常采用易于固定的测波仪， 深水测波一般采用浮球式加速度型测波仪
图 4.1.2 HAB-2 型 测 波 仪 示 意 图 1 ．望远镜 2 ．管状 水准泡 3 ．俯仰微 动手轮 4 ．解脱手 柄 5 ．方向微动手 轮 6 . 指标盘 7 ．水 平度盘 8 ．底座 9 ． 调 平 螺 钉 10 ．圆形水准泡
表 1 某 测 站 波 浪 观 测 序 列
1.6 1.9
2.2
3.3 3.0 4.9
5.4
7.1 6.6 7.5
1.9
海洋水文观测的要求和观测方法介绍海洋水文观测方式有哪些
海洋水文观测的要求和观测方法介绍海洋水文观测方式有哪些一、海洋水文观测的要求：1.准确性：观测数据应具有高准确性，以确保研究的可靠性和科学性。
2.实时性：观测数据应能够及时获取和传输，以满足海洋灾害预警和应急响应的需要。
3.连续性：观测数据应能够连续地获取，以获取水文过程的完整性和变化规律。
4.综合性：观测项目应能够综合考虑多种要素，包括海洋温度、盐度、流场、海洋酸化度等。
5.空间性：观测项目应能够在空间上进行覆盖，包括区域性观测和点源观测。
二、海洋水文观测方法：1.航行观测法：通过在航行途中测量海洋水文参数，如温度、盐度、酸碱度等。
该方法具有较大的覆盖面和灵活性，但其观测数据受到船舶运动、测量仪器误差等因素的影响。
2.浮标观测法：通过在海洋中放置浮标，通过遥测等方式获取海洋水文参数。
该方法能够长时间连续观测目标区域的水文参数，但受制于浮标的耐波能力和遥测设备的通信能力。
3.定点观测法：通过埋设固定观测设备在特定海域进行水文观测。
该方法能够准确观测特定海域的水文参数，但受制于观测设备的稳定性和维护需求。
4.卫星遥感法：通过卫星遥感数据获取海洋表面温度、海洋风场等水文参数。
该方法具有广覆盖、连续性好以及观测范围大等优势，但受制于卫星分辨率和云层干扰等因素。
5.声学观测法：通过声学设备在水下测量海洋水文参数，如水深、水温、盐度等。
该方法适用于水下环境观测，具有高精度和较长距离的优势，但受制于水下能见度和声学传播的物理特性。
综上所述，海洋水文观测的要求包括准确性、实时性、连续性、综合性和空间性；观测方法包括航行观测法、浮标观测法、定点观测法、卫星遥感法和声学观测法。
这些观测方法在不同的研究需求下，在海洋水文观测中发挥着重要的作用。
波浪观测方法
光学式测波仪电阻和电容测波仪浮标观测
SBF3-1型波浪浮标遥测系统
•是一种无人值守的，可用于近海波高、波向和水温监测的小型浮标测量系统。
•该类型浮标主要用于沿岸海洋环境监测台站中对常规波浪观测工作和近海海洋环境工程的监测工作中，同时也可在海洋调查船上随船使用。
产品特点：
•模块化设计，系统易于维护；
•通信方式灵活，VHF或CDMA/GPRS三种通信方式可选；
•具有移位及时报警功能，安全性好；
•连续工作时间长，电池可重复利用并可快速充电。
主要技术指标：
波高
➢波高测量范围：0.2m～25m；
➢测量准确度：±(0.1+ 5％H)，H为实测波高值；
波周期
➢波周期测量范围：2s～30s；
➢测量准确度：±0.25s；
波向
➢波向测量范围：0°～360°；
➢测量准确度：±10°（以室内标定为准）；
水温
➢测量范围：-5℃～+35℃；
➢测量准确度：±0.1℃；。
海浪观测
7 8
将观测到的周期代入公式
(P130) 中，得
深水波的波长和波速 (或查“海洋水文 常用表”)。
若水深d＜/2时，则计算的波长、波速
必须进行浅水订正（公式 见P130）。
测波仪测波
光学式测波仪 加速度测波仪 水压式测波仪
声学式测波仪
通过测波仪观测其跳动幅度，测定波高和周期
测波仪
加速度测波仪
当浮标随波面做升沉运动时， 安装在浮标内的垂直加速度 计输出一反映波面升沉加速 度变化的电压信号。对该信 号做二次积分处理后，即可 得到与波面升沉高度变化成 比例变化的电压信号
测波仪
水压式测波仪
直接采用高精度高灵敏度压力传 感器，当仪器固定于水下某一点， 由压力传感器测得压力，海水密 度已知，这样即可求的压力传感 器以上水柱的高度的变化，即可 反映水表面变化，从而推得波浪 波高、周期，同时进行波流的测 量， 进而获得波向信息 仪器采样周期 0.25 ， 0.5 ， 1 ， 2 或 4s ，可获得大量波浪资料，并可 计算波浪谱
目测海浪
部分大波波高及周期观测
根据观测所得平均周期，计算100个波浪所需要的时 段，然后，在时段内，目测15个显著波(在观测的波 系中，较大的、发展完好的波浪)的波高及周期。取 其中10个较大的波高的平均值，作为1/10部分大波波 高H1/10值，查波级表(表7-3)得波级。从15个波高记录 中选取一个最大值作为最大波高Hm。填入表中
波面随时间变化曲线
从连续记录中量出波高，取所有波高的平均值称为平均波高 将海上固定点连续观测到的一系列波高或周期按大小次序排列并 加以统计整理，它们遵从一定的分布规律。总个数的 1/p个大波 波高的平均值称为1/p 部分大波的平均波高，简称1/p 部分大波波 高，记为H1/p。常用的为1/10和1/3部分大波波高（有效波高）
第八章 海浪观测
浅水 L gT 2 th 2 d
2 L C gT th 2 d
2 L
深水
gT 2
L0 2
C0
gT
2
31
8.3 测波仪器简介
一、波浪骑士浮标
➢提供二维方向谱等 统计信息 ➢利用卫星传输数据
32
二、SZF2-1型测波仪 1. 基本原理 ➢采用重力加速度原理进行波浪测量 ➢当波浪浮标随波面变化作升沉运动时，安装在浮 标内的垂直加速度计输出一个反映波面升沉运动 的变化信号，处理后可得到波高的各种特征值及 其对应的周期
第八章 海浪观测
主要内容
✓海浪概述 ✓海浪基本要素 ✓目测海浪 ✓测波仪器简介
1
John Wilder Miles(1920.12.012008.10.20) ➢1942本、1943硕、1944博 ➢1957发表波浪生成机制文章
波浪是怎样生成的？
Owen Martin Phillips(1930.12.302010.10.13) ➢1952本、1955博 ➢1957发表波浪生成机制文章
6 波峰上被风削去的浪花，开始沿着波浪斜面伸长成带状，波峰出现风暴 波的长波形状
7 风削去的浪花布满了波浪斜面，有些地方到达波谷，波峰上布满浪花层
8 稠密的浪花布满波浪斜面，海面变成白色，只有波谷有些地方没有浪花 9 整个海面布满稠密的浪花层，空气中充满水滴和飞沫，能见度显著降低
25
二、波型观测 1. 波型 ➢风浪：波型极其不规则，背风面较陡，迎风面较 平缓，波峰较大，波峰线较短，4~5级风时，波峰 翻倒破碎，出现白浪，波向一般与平均风向一致， 有时偏离平均风向20˚左右 ➢涌浪：波型较规则，波面圆滑，波峰线较长，波 面平坦，无破碎现象
➢连续站：每3小时一次，2、5、8、11、14、17、20、 23时观测 ➢大面站：船到站即观测
第四章 海浪观测
100
( 4 ）频率直方图
以模比系数为纵坐标，平均频率为横坐标， 以模比系数为纵坐标，平均频率为横坐标，绘 制波高平均频率直方图（见图.1）。 ）。图上各个 制波高平均频率直方图（见图 ）。图上各个 矩形的面积正是各组的区间频率， 矩形的面积正是各组的区间频率，其面积之和 为1.0。当组距趋于无限小时，直方图趋于曲线， 。当组距趋于无限小时，直方图趋于曲线， 该曲线与纵轴包围的面积就是 1.0，此时横坐标 ， 转化为频率密度，而曲线即频率密度曲线。 转化为频率密度，而曲线即频率密度曲线。该 曲线的特点是“中间大、两头小” 曲线的特点是“中间大、两头小”，即平均值 附近的波高出现机会最多。 附近的波高出现机会最多。
压力测波仪
美国Inter Ocean公司的S4ADW型系列产品
五、波浪玫瑰图
表示某海区各向各级波浪出现频率基多大小的图. 表示某海区各向各级波浪出现频率基多大小的图 绘制方法同风玫瑰图类似
波向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW ╳ C ∑ 观测总 数
0.8~1.0 m m p /% 4 0.14 9 0.33 4 0.14 2 1 0.07 0.04
1.1~1.2 m m p /% 4 0.14 6 0.22 2 0.07
1.3~1.5 m m p /% 6 0.22
1
0.04
7 20 6
0.25 0.72 0.22
3 4
0.11 0.14
1 4 4
H /m 1.3 3.2 5.3 3.3 1.5 1.2 1.9 1.5 3.1 1.8 1.4 1.8 1.8 1.5 4.3 4.8 4.1 3.9 2.9 0.7
海洋试验中的观测仪器及技术发展
海洋试验中的观测仪器及技术发展海洋试验是一项旨在深入研究海洋环境的重要科学活动。
观测仪器及技术的发展对于海洋试验的成功实施至关重要。
本文将介绍海洋试验中常见的观测仪器及技术，并讨论它们在海洋试验中的应用。
一、测量水体温度和盐度的仪器1. CTD采样器CTD采样器广泛应用于海洋试验中的温度和盐度测量。
CTD代表测量电导率、温度和深度。
这种采样器通常由一组传感器组成，用于测量水体的电导率、温度和压力，从而确定水体的盐度和温度。
CTD采样器还可以搭配其他传感器，如溶解氧、叶绿素和浊度传感器，以获取更详细的水体特性数据。
2. 声速剖面仪声速剖面仪是用于测量水体中声速分布的仪器。
声速是海洋中声波传播的速度，它受到水温、盐度和压力等因素的影响。
通过测量水体中的声速分布，科学家可以研究海洋中的声波传播、洋流、海洋生物和地质等现象。
声速剖面仪通常是通过测量声纳脉冲在水中的传播时间和距离来确定声速分布。
二、测量水体中的生物和化学物质的仪器1. 溶解氧仪溶解氧是海洋试验中重要的生物和化学指标之一。
它对于海洋生态系统的健康和物质循环起着重要作用。
溶解氧仪用于测量水体中的溶解氧含量。
常见的测量方法包括电化学法和光谱法。
溶解氧仪通常使用电极或光学传感器来测量溶解氧含量。
2. 叶绿素仪叶绿素是海洋中的光合细菌和植物的重要生物标志物。
它的浓度可以用来评估海洋生态系统的生产力和营养状况。
叶绿素仪用于测量水体中的叶绿素含量。
它通常基于光学原理，通过测量水体中的光强变化来间接测量叶绿素含量。
三、测量海洋底质和地质特征的仪器1. 多波束声纳多波束声纳是一种用于测量海底地形和地质特征的仪器。
它通过同时发射多个声波束，测量声波在水下的反射时间和强度来构建海底的三维图像。
多波束声纳在海洋试验中广泛应用于海底地貌、地壳构造、海底沉积物等研究。
2. 激光扫描仪激光扫描仪是一种用于测量海底地形和物体形状的仪器。
它使用激光束扫描海洋表面，测量激光束与物体之间的距离，并通过计算和处理数据来生成三维模型。
海洋测量与水文观测
海洋测量与水文观测海洋测量与水文观测是关于海洋和水文领域中数据收集和研究的重要方法。
通过这些技术，海洋学家和水文学家能够获取关于海洋和水文特征的重要信息，从而更好地了解海洋和水文系统的运作和变化。
本文将介绍海洋测量和水文观测的基本概念、技术和应用。
一、海洋测量海洋测量是指通过测量和记录海洋特征以获得海洋信息的过程。
海洋测量涉及许多不同的参数和技术，包括海洋表面和底部的测量、海流测量、海洋温度和盐度测量等。
以下是一些常见的海洋测量技术：1. 海洋表面测量：海洋表面的测量通常使用卫星遥感技术进行。
卫星可通过测量海洋表面的反射和发射来获取海洋表面高度、风速和风向等信息。
2. 海洋底部测量：海洋底部的测量常常使用声纳技术。
声纳可以测量声波在水中传播的速度和回声，从而确定海洋底部的深度和形态。
3. 海流测量：海流测量是指测量海洋中水流运动的过程。
常用的测量方法包括漂流浮标、声纳测流仪和双轴测流仪等。
4. 海洋温盐测量：海洋温盐测量是指测量海洋中水的温度和盐度的过程。
这些测量对于了解海洋循环和水文特征非常重要，通常使用浮标、CTD和XCTD等仪器进行测量。
二、水文观测水文观测是指通过测量和记录水文特征以获得水文信息的过程。
水文观测包括对水文参数如雨量、河流流量和土壤湿度等的测量与监测。
以下是一些常见的水文观测技术：1. 雨量观测：雨量观测是测量降水量的过程。
常用的雨量观测仪器包括雨量计和自动气象站等。
2. 河流流量观测：河流流量观测是测量河流水量的过程。
常用的流量观测方法包括测流仪、激光测距仪和超声波测距仪等。
3. 土壤湿度观测：土壤湿度观测是测量土壤含水量的过程。
常用的土壤湿度观测方法包括土壤湿度计和土壤水力学仪器等。
三、海洋测量与水文观测的应用海洋测量与水文观测在许多领域中都有广泛的应用，包括气候研究、海洋生态系统研究和水资源管理等。
以下是一些应用示例：1. 气候研究：海洋测量和水文观测可以提供大气环流和海洋循环等方面的重要数据，有助于气候模型的建立和改进。
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海洋水文观测：海浪观测目测法和仪器法详细介
绍
海洋水文观测是研究海洋、开发海洋、利用海洋的基础，在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境等方面起着十分重要的作用。
海洋水文观测中的海浪观测主要观测要素为波高、周期、波向、波型、海况、风速和风向。
检测具有国家认可的测绘资质，拥有多名专业级海洋测绘高级工程师、注册测绘师。
我们将利用自身专业的技术、丰富的经验和完善的。
海面无浪，波型栏空白。
风浪，F：受风力的直接作用，波形极不规则，波峰较尖，波峰线较短，背风面比迎风面陡，波峰上常有浪花和飞沫
涌浪，U：受惯性力作用传播，外形较规则，波蜂线较长，波向明显，波陡较小
混合浪，
FU：风浪和涌浪同时存在，风浪波高和涌浪波高相差不大
F/U：风浪和涌浪同时存在，风浪波高明显大于涌浪波高
U/F：风浪和涌浪同时存在，风浪波高明显小于涌浪波高
海浪观测：仪器方法
1、以船只为承载工具观测波浪
1）仪器设备
目前一般采用浮球式加速度型测波仪。
2）观测步骤和要求
在船上采用测波仪观测海浪的主要步骤和要求如下：
a）当船只进入作业区后，应根据风向和海流确定船只的工作方式（漂移或抛锚）和测头的施放位置。
b）依观测点水深和海况确定仪器记录量程，按8.1.4的要求，选定采样时间间隔，在采样的时间
长度（17 min~20 min）测定不少于100个波的波高和周期，取其中100个连续波求得各特征值或记录波面模拟曲线。
c）观测位置应避开影响海浪的障碍物，如暗礁、浅滩、岛屿和人工建筑物等。
测点附近有障碍物时，应记录影响海浪的情况。
d）在强流区测波时，不宜采用海流会导致海浪记录漂零等误差的测波仪﹔测点附近有强电干扰时，不宜采用遥测波浪仪。
2、锚碇测波
1）仪器设备
锚碇测波常使用声学测波仪和重力测波仪。
2）观测步骤和要求
锚碇测波的主要步骤和要求如下：
a）应根据项目要求以及观测现场的海洋环境，选用测波仪类型，并确定浮标系留方式。
b）锚碇系统连接前，应对仪器各项性能进行测试，确认仪器良好方可使用。
c）锚系的投放与回收。