基于小波分析的微尺度波斜率波数谱计算

海面微结构光学测量装置能够获得以颜色表示的海面毛细波和毛细重力波的斜率信息的图像.可以从局部图像计算微尺度波的斜率波数谱.但图像大小有限引起的空间截断导致谱分析时出现频率混叠,表现为数学上的Gibbs现象.本文利用小波分析方法滤除造成频率混叠的重力波,得到海面微尺度波的斜率波数谱.

波浪以增大交换面积的方式影响海-气通量

为体现波浪起伏增大交换面积进而增强通量这一事实,本文在已有海-气通量模型基础上提出了一种新的波面增长因子计算公式。就线性波叠加方法产生的波面而言,在风速为10 m/s时充分成长的波浪至少可使热通量增加7.9%,这比用单个正弦波得到的最大增加量3.7%的2倍还多。当风速增大到20 m/s时由新公式给出的增加量则能达到30%。研究还表明,借用经验波谱进行海面模拟难以体现毛细波,真实海面的面积增加量不止模拟的那么少,波浪对海-气通量的影响还应更强。

二维EMD方法在微尺度波斜率波数谱提取中的应用

进行海面微尺度波频率分析时,为消除重力波影响,引入二维EMD(经验模态分解)方法滤除造成频率混叠的长重力波,然后进行傅立叶变换,得到海面微尺度波谱,进一步处理得到斜率波数谱。斜率波数谱提取结果表明:采用二维EMD方法可以有效滤除图像中混叠的长波信息,在此基础上进行微尺度斜率波谱计算的结果与国外已有结果基本一致。文中还将二维EMD方法与小波方法的处理结果进行了比对,结果表明在滤除长波的影响时,二维EMD方法具有其较明显的优势。