WavewatchⅢ模拟和统计方法在最大波高预报方面的评测分析

为了研究WavewatchⅢ(WWⅢ)海浪模型对最大波高的模拟能力及其与传统统计关系方法的差异,通过对两次台风浪过程的后报模拟和半年的业务化预报,分析了WWⅢ数值模拟的准确度及其与统计关系方法的精度差异。研究结果表明:WWⅢ数值模拟的最大波高(Hmax)的精度略低于有效波高(Hs),但也达到了24 h预报相对误差(H_(max)≥1 m)低于18%、相关系数高于0.94的水平,模拟精度可靠,可以用于业务化预报;与两种统计关系方法(H_(max)和H_(s)分别为1.42和1.52)计算的最大波高相比,数值模拟的精度总体与其相当,但在H_(max)和H_(s)比值大于1.65这种易出现危险的海况下,数值模拟具有更高的准确性,更适合应用于海浪预警报服务。

基于实测数据的最大波高公式探究

在海岸及海洋防灾减灾以及设计波浪的推算中,最大波高的计算是至关重要的。基于瑞利分布的最大波高公式,不能体现谱宽因素的影响,由该公式得出的理论最大波高要高于实际值。通过分析挪威海10年实测波浪定点观测数据,发现随着谱宽的增加,H_(max)/H_s逐渐减小,并拟合出包含谱宽参数的最大波高公式,简单易用,实用性强。

低佛氏数水跃跃后最大波高的研究

对低佛氏数水跃消能水跃跃后最大波进行了理论分析和试验研究 ,研究表明 ,低佛氏数Fr =1. 0～ 1. 7情况下的水跃消能率低 ,跃后水面波动是造成下游河床和岸壁冲刷的主要原因。

基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。

8509号台风在D海湾口外生成的最大波高计算

本文以8509号特大台风作用下的实测风浪记录资料为依据,应用数学方法推算出D海湾在该次台风中最大风速时生成的最大波高及相应波周期,以验证建港时所确定的设计波浪参数是否合理。

上海沿海有效波高和最大波高关系分析

运用线性回归方法,对上海沿海5个浮标站逐时的有效波高和最大波高观测资料进行分析,建立了这两种波高的回归方程,获得了估计最大波高的客观方法。对5个浮标站,一元一次回归方程都能很好地反映最大波高和有效波高的关系。最大波高通用回归方程对长江口船标资料的试报结果较好,平均绝对误差仅为0.1 m。WW3海浪模式对5个浮标站的有效波高预报与实况比较接近,利用该模式的有效波高进行最大波高的预报,预报最大波高与实测最大波高具有较好的相关性,5个浮标站平均误差最大为-0.17 m,最小为-0.05 m,平均绝对误差都为0.4 m,结果比较理想。

利用正态分布计算年最大波高

本文提出用正态分布计算年最大波高,这种方法与当前使用的计算方法主要不同是,它具有较完善的子样检验方法,并且在一定的概率下计算出年最大波高。

挪威北海最大波高的影响分析

最大波高作为表征海浪强度和危险程度的重要指标,既是设计波浪推算的依据,同时又对海洋预报有重要的作用。基于瑞利分布得到的最大波高公式,不能体现波陡和谱宽度等非线性因素的影响,由该公式得出的理论最大波高与实际观测值有偏差。采用相位平均方法的海浪数值模型分析,可以根据海浪谱计算得到有效波高,却无法给出最大波高。本文通过分析挪威北海定点十年的船测波面资料,得出波浪谱,进一步推算出波陡和谱宽度对最大波高的影响。首先提出一种实测波数的替代方式,然后分别研究波陡和谱宽度对最大波高的影响。研究发现随着波陡和谱宽度的增加,Hmax/Hs逐渐减小,并拟合出最大波高与Cartwright谱宽度参数的公式,得到较好的拟合效果。

海啸波高重现值的统计推算

地震海啸是一种破坏性极其严重但发生次数较少的地震次生海洋灾害。如何确定地震海啸波高重现值,对于海岸地区海啸的防灾减灾规划与工程设计具有重要意义。以美国Crescent海岸地区实测海啸过程中出现的最大波高序列为例,首先采用5种极值分布(Gumbel、Weibull、Pearson III型、对数正态和广义极值分布)对海啸波高进行拟合,选取拟合较好的分布型式;然后考虑海啸发生过程的泊松分布,采用4种泊松复合分布(Poisson-Weibull、Poisson-Pearson III型、Poisson-对数正态和Poisson-广义极值分布)计算了地震海啸波高重现值,实现了对海啸波高的长期统计分析。计算结果表明:考虑地震海啸发生次数的泊松分布,采用泊松复合极值分布,可以很好地估计海啸最大波高的重现值。

三峡库区涉水滑坡涌浪预测分析

三峡库区涉水滑坡分布广泛,其运动方式、涌浪波特征与涉水情况紧密相关。现有的滑坡涌浪预测方法中,鲜有考虑滑坡涉水情况对涌浪的影响。基于此,通过滑坡物理概化模型试验,对涉水滑坡涌浪特征及不同淹没度λ(滑体滑动前水下部分滑体体积与整体体积之比)情况下滑坡涌浪首浪最大波高计算公式进行研究。研究发现:随着淹没度的增加,滑坡涌浪类型逐渐由水上滑坡涌浪向水下滑坡涌浪转变,且涌浪波高逐渐减小。结合试验数据通过非线性回归分析得出涉水滑坡涌浪首浪最大波高计算公式,与Node公式、潘家铮公式相比较,所推导的经验公式适合涉水滑坡涌浪首浪最大波高计算,预测精度更高,可为涉水滑坡涌浪灾害预测预报分析提供参考。

海浪谱型对最大波高估算的影响研究

无论是对于各种涉海水工建筑物的设计还是对于它们的防护而言,最大波高的预测都是非常重要的工作。目前常用的海浪预报模式多以相位平均模型为主,其能直接给出的计算结果是海浪谱,因此基于海浪谱给出合理的最大波高估算具有重要的意义。前人对波陡、谱宽等参数对最大波高公式的影响都有了较为清楚的认知,然而相关研究大多围绕单峰谱开展,尚没有考虑包括双峰谱在内的海浪谱型最大波高公式的影响。本文首先探讨了海浪谱对最大波高的影响特性,进而提出了海浪谱谱型的参数化定义,最后给出了考虑谱型因子的最大波高公式。

基于随机系数面板数据模型的滑坡涌浪时序预测研究

滑坡涌浪是近水滑坡诱发的一种重要次生灾害,涌浪波参数的有效预测对滑坡涌浪灾害的风险评估具有重要意义。常规的基于试验数据构建的滑坡涌浪预测模型通常关注涌浪波参数的瞬时值,通过选取滑坡体的厚度、速度等参数作为自变量,计算涌浪波的最大波高、最大振幅等瞬时参数。目前,滑坡体参数与涌浪波参数的时序量化关系尚待探明。本研究以涌浪波参数的时序变化特征为研究对象,采用散粒体滑坡材料开展了物理模型试验,并基于试验数据建立了包含时间序列的滑坡体和涌浪波参数多样本三维面板数据库,然后基于随机系数面板数据模型构建了滑坡体参数和涌浪波参数的时序量化模型,最后通过试验数据验证了模型的有效性。该模型实现了涌浪波参数的时序预测,有效弥补了常规模型仅能预测涌浪波参数瞬时值的不足。

东海海域潜在地震海啸的数值模拟初步研究

针对东海冲绳海槽地区的地震地质背景,对东海海域潜在的地震海啸进行了预研究.假设了冲绳海槽在发生8.5级大地震,断层错距高达15m的极端地震情况引发的海啸对中国东部沿海地区的影响.初步数值模拟结果表明,该地震引发的海啸的最大初始波高为4.3m,4小时左右传至浙江沿岸,近岸各处波高为1—2m,其中局部地区波高为2.4m;约7—8小时靠近上海海岸线(若震源在中冲绳海槽地区,海啸传到上海最快大约7小时),近岸波高约为1m.近岸区域地形变化复杂,海岛密布,局部地形条件可能会很大地影响实际各地点海啸波高,加上海啸在岸边爬高及港湾效应,估计波高还会升高.给出了冲绳海槽南、中、北部发生潜在地震海啸的传播等时图.笔者在东海设置了3个地震及海啸监测站,基于海啸模拟结果绘制了监测站处的海啸随时间演化曲线,分析了预研究成果对海啸预警可能发挥的作用.

V型河道下滑坡涌浪的传播与爬高

为了研究V型河道中滑坡涌浪的传播形态及爬高特点,采用有限差分法,基于计算流体力学软件Flow-3D,建立数值模型对滑块沿斜坡下滑涌浪的产生和传播过程进行了模拟。并以千将坪滑坡为例,分析了大型滑坡体在V型河道下涌浪的产生、传播及爬高特征,在此基础上研究了不同爬坡坡度和水深对最大波高和最大爬高的影响。研究结果表明,模拟结果与实测资料基本一致;深V型河道中涌浪的爬高受两岸坡度影响突出,通用的爬高计算公式可能会明显低估涌浪爬坡坡度;最大涌浪高度随水深增加呈先增加后减小的变化趋势。

畸形波特性研究

基于不同的实测资料,对畸形波的定义做了进一步的深化,解决了一些畸形波定义中困惑的问题。通过对北海实测波形资料的参数化,对畸形波的波形特征做了相应的分析和研究,并分析了畸形波对建筑物的作用,认识了畸形波在对建筑物作用时的破坏性所在,通过对南印度洋强风资料的分析,得出了适宜的风速有助于促进畸形波形成的结论。

台湾岛周边海域的波候观测

为了更好地掌握我国台湾岛周边的海浪特征,利用来自台湾岛的海浪观测数据,采用气候统计方法,分析该海域的波候（海浪气候态）特征,主要包括波高和波浪平均周期的季节特征、强浪向、大浪频率、阵风系数。结果表明：台湾岛周边的有效波高（SWH）在冬季最大,秋季次之,夏季最低,台东近海的SWH、平均周期常年大于台湾海峡;台湾周边的强浪向常年以偏北向为主,夏季的最大波高为全年最大,冬春两季偏低,冬季台湾海峡的最大波高大于台东近海,春、夏、秋季则相反;东沙岛、台东外洋的大浪频率明显高于其余站点,马祖、澎湖次之,其余站点整体较低;花莲和龙洞各代表月的阵风系数为1.4-1.5,鹅銮鼻常年在1.3左右,澎湖为1.2-1.4。

浅谈老虎滩海洋站实测波浪特征

本文对老虎滩海洋站长期实测波浪资料进行统计分析后,给出了本区波浪的基本特征,并叙述了典型台风浪状况。

印尼ADIPALA海域较长周期波浪统计特征分析

对印尼ADIPALA海岸观测的较长周期波浪数据进行了统计分析,给出了不同统计波高特征值之间的关系以及统计特征周期和相对水深的关系;并就波浪统计中的波高分布,采用威布尔分布形式进行拟合,得到波高累积分布;给出了最大波高计算公式,可为工程设计提供参考。

海上固定平台测波雷达比测试验研究

南海深水油气开发将成为我国海洋石油工业新的战略区域,掌握该区域的海洋动力环境对于海洋油气资源的开发具有重要意义。由于波浪浮标的安全性较差,容易丢失,利用浮标技术获取长时间序列的波浪参数非常困难。为验证海上固定平台测波雷达的观测性能,对安装于我国南海番禺30-1(简称PY30-1)油田的遥感实验设备及布放在该区域的波浪骑士测波浮标的比测试验进行了介绍,对所获得的波浪数据进行了分析,并得出结论。

纪伊半岛沿岸海湾卓越周期的测定及对海啸的响应

通过用压力计和从波谱中确定卓越周期，在日本纪伊半岛观测28个海湾的水面波动。波谱用汉宁窗口6小时中抽取一分钟样本的时间序列获得。比较1944年东南海海啸和1960年智利海啸在海湾顶部对应最大波高的卓越周期，我们确定海啸的高度取决于卓越周期。而且，海啸的高度比定义为海湾顶部最大海啸波高与开阔海面波高的比值，被绘制作为卓越周期的功能。它们出现最大值的时间在1944年东南海海啸和1960年智利海啸分别为12～25min和31～60min，这被归因于海湾共振。在共振时期内，1944年和1960年海啸的高度比分别为2和4，于是得出卓越周期作为基础数据对于预测海湾海啸放大有积极作用。