航海气象与海洋学第八章海浪课件.ppt

CH8 海海 浪浪8.1 概概 述述 8.2 群波和驻波群波和驻波8.3 风浪、涌浪和近岸浪风浪、涌浪和近岸浪8.4 有效波高和合成波高有效波高和合成波高12.1&12.2 风浪分布概况风浪分布概况8.5 船舶海洋水文气象观测与编报船舶海洋水文气象观测与编报18.1 8.1 概概 述述一、波浪（一、波浪（Wave）要素要素28.1 概 述 1、波峰、波峰波面的最高点波面的最高点 2、波谷、波谷波面的最低点波面的最低点 3、波高（、波高（H）相邻波峰与波谷之间的垂直距离相邻波峰与波谷之间的垂直距离 4、波幅（、波幅（a）波高的一半，波高的一半，a=H/2 5、波长（波长（）相邻两波峰或相邻两波谷之间的水平距离相邻两波峰或相邻两波谷之间的水平距离 6、波陡（、波陡（）波高与波长之比，波高与波长之比，H/ 7、周期（周期（T）相邻的两波峰或两波谷相继通过一固定点相邻的两波峰或两波谷相继通过一固定点 所需要的时间所需要的时间 8、频率（、频率（f）周期的倒数，周期的倒数，f1/T 9、波速（波速（C）波峰或波谷在单位时间内的水平位移（波波峰或波谷在单位时间内的水平位移（波 形传播的速度），形传播的速度），C/ T。

10、波峰线波峰线通过波峰垂直于波浪传播方向的线通过波峰垂直于波浪传播方向的线 11、波向线、波向线波形传播的方向线，垂直于波峰线波形传播的方向线，垂直于波峰线 38.1 概 述二、波浪的分类二、波浪的分类 1、按周期或频率分类、按周期或频率分类 海浪大部分能量集中在周期海浪大部分能量集中在周期412s的范围内，属的范围内，属重力波重力波 范围最常见的重力波是风浪和涌浪最常见的重力波是风浪和涌浪 2 2、按成因分类、按成因分类 1 1）风浪和涌浪）风浪和涌浪 风浪（风浪（Wind Wave） 风的直接作用引起的风的直接作用引起的 水面波动（水面波动（无风不起浪无风不起浪） 涌浪（涌浪（Swell） 风浪离开风区传至远处，风浪离开风区传至远处， 或者风区里风停息后所或者风区里风停息后所 遗留下来的波浪遗留下来的波浪（无风三尺浪无风三尺浪） 48.1 概 述2）海啸（）海啸（Tsunami，又称地震波）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：特点：周期长，波长长，波速大，在外海坡度很小，当传至近岸时，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。

波高剧增 世界上常受海啸袭击的国家和地区有：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、地中海日本、菲律宾、印度尼西亚、加勒比海、墨西哥沿岸、地中海3 3）风暴潮（）风暴潮（Storm SurgeStorm Surge） 由强烈的大气扰动（强台风、强锋面气旋、寒潮大风等）引起的由强烈的大气扰动（强台风、强锋面气旋、寒潮大风等）引起的 海面异常上升现象海面异常上升现象 主要原因：主要原因：海面气压分布不均匀海面气压分布不均匀气压每下降气压每下降1hPa1hPa，海面约升高海面约升高1cm1cm； 大风大风风风暴向岸暴向岸边边移移动时动时，受，受强强风牵风牵引海水涌向岸引海水涌向岸边边，海，海 面升高，升高幅度与面升高，升高幅度与风风速的平方成正比速的平方成正比 我国风暴潮多发区：我国风暴潮多发区： 莱州湾、渤海湾、莱州湾、渤海湾、长长江口至江口至闽闽江口、汕江口、汕头头至珠江口、雷州湾和海南至珠江口、雷州湾和海南 岛东岛东北角，其中北角，其中莱州湾、汕头至珠江口莱州湾、汕头至珠江口是是严严重多重多发发区 58.1 概 述风暴潮风暴潮68.1 概 述8.3 8.3 风浪、涌浪和近岸浪风浪、涌浪和近岸浪 一、风浪（一、风浪（Wind WaveWind Wave） 1 1、特征特征 周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则，周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则， 易破碎。

易破碎 方向（指来向）与风向较为一致方向（指来向）与风向较为一致 2 2、影响风浪成长的三要素、影响风浪成长的三要素 1 1）几个概念）几个概念 风区风区风速、风向近似一致的风作用的海域范围风速、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 长度或风程长度或风程 风时风时近似一致的近似一致的风风速和速和风风向向连续连续作用于作用于风风区的区的时间时间 78.3 风浪、涌浪和近岸浪88.3 风浪、涌浪和近岸浪 充分成长状态充分成长状态风区、风时风区、风时 无限时，风浪成长到一定程度无限时，风浪成长到一定程度 后停止发展（并变得不稳定，后停止发展（并变得不稳定， 破碎），这种状态即为充分成破碎），这种状态即为充分成 长状态 风风区、区、风时风时无限的情况下，无限的情况下，风风 速越大，速越大，处处于充分成于充分成长长状状态态的的 风风浪波高越大，因此，浪波高越大，因此，充分成充分成 长长的的风风浪波高取决于浪波高取决于风风速速 对对于于给给定的定的风风速，速，风风浪要达到浪要达到 充分成充分成长长状状态态，风时风时需不低于需不低于 某一某一值值，风风区区长长度也不低于某度也不低于某 一一值值，这这就是就是对应对应于于该风该风速的速的 最小最小风时风时和最小和最小风风区。

区 98.3 风浪、涌浪和近岸浪3 3、浅水中风浪的成长、浅水中风浪的成长 风速、风时、风区相同时，浅水区的风浪尺寸比深水区风速、风时、风区相同时，浅水区的风浪尺寸比深水区 的小得多的小得多 二、涌浪（二、涌浪（SwellSwell） 1 1、特征特征 波形波形规则规则，波峰，波峰圆圆滑，波滑，波长长长长，波峰，波峰线长线长，周期，周期长长， 移速快 方向（来向）与海面实际风向无关，两者间可成任意角度方向（来向）与海面实际风向无关，两者间可成任意角度 2 2、传传播特性播特性 波波长长大的衰减慢，波大的衰减慢，波长长小的衰减快，随着小的衰减快，随着传传播距离的播距离的 增加，波高逐增加，波高逐渐渐降低，周期不断增大，波降低，周期不断增大，波长长增加 108.3 风浪、涌浪和近岸浪三、近岸浪三、近岸浪 1 1、波向的改变、波向的改变 折射，使波峰线逐渐趋于与等深线平行，即波峰平折射，使波峰线逐渐趋于与等深线平行，即波峰平 行于海岸线行于海岸线 绕射，波浪绕过障碍物进入被障碍物遮蔽的水域绕射，波浪绕过障碍物进入被障碍物遮蔽的水域 2 2、波高变化、波高变化 波浪进入开敞海岸浅水区时，波浪进入开敞海岸浅水区时，波高增大，波长变短波高增大，波长变短， 波陡增加波陡增加，易翻卷破碎。

易翻卷破碎 波浪绕射进入海湾时，波高降低波浪绕射进入海湾时，波高降低 岬角岬角地形处的地形处的波高比凹陷处的高波高比凹陷处的高 118.3 风浪、涌浪和近岸浪折射折射折射折射绕射绕射128.3 风浪、涌浪和近岸浪13148.3 风浪、涌浪和近岸浪崩波崩波激波激波卷波卷波158.3 风浪、涌浪和近岸浪破破 波波168.3 风浪、涌浪和近岸浪1718四、其它因素对波高的影响四、其它因素对波高的影响 1 1、波流效应、波流效应 流速流速23kn，风速风速1015m/s时，时， 波浪去向与海流方向相反或接近相反时：波浪去向与海流方向相反或接近相反时： 波高增加最大，增幅达波高增加最大，增幅达2030 波浪去向与海流运动方向相同时：波高降低，波长增加波浪去向与海流运动方向相同时：波高降低，波长增加 2 2、水、气温差、水、气温差 TwTa1，波高增加波高增加5； TwTa2，波高增加波高增加1010； TwTwTaTa1010，波高增加波高增加5050； 198.3 风浪、涌浪和近岸浪8.4 8.4 有效波高和合成波高有效波高和合成波高 一、几种常用的统计波高一、几种常用的统计波高 1 1、平均波高、平均波高 连续观测几个波，取所有波高的平均值。

连续观测几个波，取所有波高的平均值 平均平均H HHi/nHi/n 2 2、有效波高有效波高 部分大波的平均波高部分大波的平均波高将连续观测到的波高按大小排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列起来，并就其中最高的一部分波高波高计计算平均算平均值值 例如：例如：如果共如果共观测观测10001000个波，将个波，将这这些波高按从大到小的些波高按从大到小的顺顺序序 排列起来，取其中波高最大的排列起来，取其中波高最大的100100列波高列波高计计算平均波算平均波 高，得到高，得到1/1001/100大波平均波高，大波平均波高，记为记为H H1/1001/100 同理，有同理，有H H1/10001/1000、H H1/101/10、H H1/31/3其中，其中，H H1/31/3称称为为有效波高，波浪有效波高，波浪预报图预报图上的波高即上的波高即为为有效波高有效波高 208.4 有效波高和合成波高3 3、合成波高、合成波高 风浪波高与涌浪波高的合成风浪波高与涌浪波高的合成， H HE E（HwHw2 2+Hs+Hs2 2）1/21/2 公式中：公式中：HwHw平均显著风浪波高；平均显著风浪波高； HsHs平均显著涌浪波高。

平均显著涌浪波高波浪分析图上的波高为合成波高波浪分析图上的波高为合成波高 二、有效波高与其它统计波高的关系二、有效波高与其它统计波高的关系 设有效波高设有效波高H H1/31/31m1m，则则 平均平均H H0.63m0.63m H H1/101/101.27m1.27m H H1/1001/1001.61m1.61m H H1/10001/10001.94m1.94m218.4 有效波高和合成波高12.1 世界大洋上的狂风恶浪海域世界大洋上的狂风恶浪海域（P102）冬季，北太平洋和北大西洋中高纬冬季，北太平洋和北大西洋中高纬 （30-60 N N ）中高纬海域位于盛行西风带内，且与极锋平均位置重合，其上多锋面气旋活动，风大浪急中高纬海域西部是强大冷暖海流交汇处，加剧锋面和气旋的形成及强烈发展两大洋中高纬驻留永久性低压中心（阿留申和冰岛低压），使周围海域风力强劲比斯开湾 （北大西洋）:处于西风带中，海湾地形水深，波流效应处于西风带中，海湾地形水深，波流效应夏季，北印度洋：西南季风西南季风南半球整个咆哮西风带好望角（南半球咆哮西风带）：西风带，岬角效应西风带，岬角效应2212.1 世界大洋上的狂风恶浪海域12.2 中国近海风与浪的分布概况中国近海风与浪的分布概况（P102）风的分布风的分布冬季风：渤海、黄海吹西北或北风，东海南部、南海北部和中部为东北风，南海南部为偏北风。

夏季风：20N以南为西南风，20N以北为东南风浪的分布浪的分布冬季以偏北向浪为主，夏季以偏南向浪为主各海区平均波高0.53.0m之间大浪位置与高频中心与大风区基本吻合盛行风频率盛行风频率：东海最高，南海次之，黄、渤海最低东海最高，南海次之，黄、渤海最低8级大风日数级大风日数：东海沿岸最多，黄、渤海沿岸次之，南海沿：东海沿岸最多，黄、渤海沿岸次之，南海沿岸最少2312.2 中国近海风与浪的分布概况8.5 8.5 船舶海洋水文气象观测与编报船舶海洋水文气象观测与编报 一、概述一、概述 1 1、观测项观测项目目 气象气象项项目：海面有效能目：海面有效能见见度、云、天气度、云、天气现现象、象、风风、气、气压压、空气温度、空气温度 和湿度等和湿度等 水文水文项项目：海浪、表目：海浪、表层层海水温度、表海水温度、表层层海水海水盐盐度、海度、海发发光和光和铅铅直海直海 水温度等水温度等 2 2、观测时观测时次次 常常规观测规观测：主要主要项项目目每天在每天在世界世界时时0000、0606、1212。