基于两种波浪数据的施工船舶可作业预报对比

通过对基于全球海浪预报数据和全球海浪再分析数据的施工船舶可作业预报对比,探讨基于全球海浪预报数据的施工船舶可作业预报的可靠性。针对我国未来海上风电场规划,对2种波浪数据的波浪要素以及采用两种波浪数据的起重船大直径单桩可作业性进行对比,选择具有代表性的17个波浪数据点,在船舶可作业性计算中采用基于时-频域联合计算的方法。结果表明,两种波浪数据中对海上风电施工船舶作业影响较大的波高和波周期的均值和方差误差均较小,总体在10%以内。采用两种波浪数据的可作业性的预报误差不超过15%,大部分可控制在5%以内。表明,海浪预报数据进行施工船舶可作业性的预报依然具有较高的可靠性,可以作为海上风电场整体施工难度评价的依据。

数字滤波在浮标波浪数据处理中的应用

简要介绍了数字滤波的基本原理 ,如何应用于波浪原始数据处理 ,以及在波浪原始数据处理中的应用效果。

近40年中国近海波浪数据库的建立及极值分析

采用TOMAWAC模型模拟近岸40年的波浪要素。波谱计算采用36个方向,模拟波周期范围为1.5~29 s,并对极值波况进行分析。统计了1979—2018年间有效波高的年极值,算得百年一遇的有效波高,发现百年一遇波高由北往南总体呈现增大趋势:渤海和黄海的百年一遇的波高不超过10 m;东海百年一遇的波高在15~22 m之间;南海北部百年一遇波高的范围比较大,靠近台湾部分最大达到了22 m,海南岛西部较小,在10~15 m之间。引用SET值相关指标对极端波浪的发生次数、持续时间和强度进行分析,发现渤海、黄海北部、台湾海峡以及南海西北部极端事件频繁发生,平均每年有5~7次,台湾岛西南部极端事件的平均历时最大,达到了32 h。

大万山波浪能示范场波浪能资源测试分析

通过对大万山波浪能示范场资源的测试,针对6月份的波浪数据进行全面统计,分析大万山海域的波浪能资源分布状况。结果表明大万山海域波高范围为0.3～1.8 m,周期范围为2.7～8.0 s,浪向以正南向为主,能流密度均值为2.2 kW/m。大万山波浪能示范场的波浪能资源测试结果,可为在该示范场进行实海况测试的波浪能装置的设计、投放、运行提供理论参考。

基于Stacking集成机器学习的波浪预报

采用多层感知器模型、随机森林模型为第一层子模型,极端树模型为第二层元模型,建立基于Stacking集成机器学习的波浪预报算法,并引入邻域平均法抑制在拐点处产生的数值震荡。以长江口外海2016年1-9月的风速和中国近海波高数据为数据源,利用机器学习风速与有效波高之间的关系,将2016年10-11月的风速、波高数据用于预报结果的对比分析,预报前45 d R^2拟合优度达到0.97以上,平均误差最大值为0.08 m,平均相对误差最大值为0.05,预报结果与波浪谱模型结果趋势一致,准确度较高;预报结果后15 d误差增长较快,这与训练集数据中寒潮浪占比较少有关。

船舶与海洋工程设计中风、波浪统计资料的集成

在大量收集风、波浪实测资料的基础上,应用大范围波浪数值模拟的计算结果,采用波侯综合模式对风、波浪数据进行了系统地统计分析,建立了船舶与海洋工程风、波浪数据库.海洋环境风、波浪数据库有效地集成了日本海上安全技术研究所风、波浪数据库、《西北太平洋波浪统计集》、英国海事研究所《全球波浪统计》、我国沿海海域和西北太平洋区域的风、波浪统计资料,为船舶与海洋工程设计提供风与波浪要素的长期统计数据,特别是对实海域船舶性能预报和耐波性研究起着重要的作用.

2009–2018年北印度洋海浪有效波高模拟数据集

波浪能是清洁能源中的佼佼者,也是海洋中最富集的能源。本文借助欧洲中期天气预报中心风场的再分析数据展开研究,通过WAVEWATCH-Ⅲ模式对有效波高逐3 h输出并处理,获取了北印度洋2009–2018年海浪近十年的有效波高数据,在浅水和深水、一般和特殊条件下验证数据有效性的同时,也提供了详细的数据获取途径。本数据的共享有利于数据被更好地获取和利用,为有需要的科研工作者们提供帮助,也为海洋能源的研究及开发提供支持。

基于参数分析法的GNSS测波浮标波浪方向谱估计

随着全球导航卫星系统的不断进步,基于GNSS实时精密单点定位技术的波浪测量受到广泛关注。将GNSS技术结合浮标观测应用于波浪谱观测与估计,需要海洋方向谱估计基础作技术支持。首先,以频谱分析理论为基础,对频谱估计进行验证。再基于参数分析法,建立了方向谱数据处理程序;以波浪骑士测得浮标位移数据为案例,对比了分析结果与波浪骑士处理结果,两者基本一致;针对参数分析法的方向函数估计中易出现函数为负的情况,给出了修正方法。

基于两种反距离加权插值的海上风电施工船作业预报对比

结合反距离加权法提出两种获得非固定格点处施工船舶可作业率的插值流程,并进行对比。对比采用空间分辨率为(1/12)°的法国气象局全球海浪预报数据,以180 m起重船海上风电机组大直径单桩基础施工为海上风电施工船舶典型作业,并选择我国拟规划的海上风电场典型海域待开发海域均匀分布的144个插值点进行计算对比。结果表明:采用这两种反距离加权插值流程获得的施工船舶可作业率极为接近,144个插值点采用两种流程的船舶可作业率误差均在1.5%内,这在工程应用上可认为是精度等效,可在不同应用场景下相互替换。

基于卫星观测资料的近海有效波高研究

使用中国近海28个浮标观测数据对1991—2015年多源卫星高度计校准的波高数据集进行了验证,并用于中国近海海浪气候研究。结果表明:浮标波高与卫星波高的相关系数为0.91~0.99,均方根误差绝大部分为0.09~0.34m,浮标减卫星的波高差平均值绝大多数为-0.06^-0.29m;各海区验证结果略有差异,其中相关系数在东海至南海北部最大达0.97,黄渤海和长江口外海区略小,分别为0.947和0.948;均方根误差在东海至南海北部最小为0.281m,长江口外最大为0.325m,黄渤海居中为0.286m。利用该多源波高数据集进行了中国近海多年平均有效波高和多年一遇波高极值分析。结果表明,中国近海多年平均有效波高为0.6~2.2m,东海东南部、台湾海峡以及南海东北部平均波高较大。大部分海域的有效波高都具有明显的季节变化特征:冬季和秋季的波高明显高于春季和夏季。100年一遇大浪最大的区域位于琉球群岛东南的西北太平洋海域,约9~12m;其次是南海东北部海域和东海海域,约7~11m;中国近岸最大的海域为广东东部和浙江南部,约7~8m;长江口至渤海最小4~6m。

台风灾害下复杂海域桥址区波高特性研究

台风带来的巨浪对位于复杂海域海洋桥梁的建设和运营构成严重威胁。某在建跨海大桥位于福建沿海台风灾害高发区,桥址区岛屿众多,地形复杂,海洋环境恶劣。为研究复杂海域桥址区的台风期波高特性,现场实测了该海域在台风＂杜鹃＂期间的60h波面数据。通过对实测波面数据进行错误数据和潮位趋势剔除,缺失数据重构等步骤,得到了台风期间实测波高数据。通过对实测波高数据进行线性回归,计算了各个统计波高的比值,并与规范值进行比较。此外,还研究并讨论了适宜于该海域波高的概率分布形式。结果表明：（1）该区域台风期统计波高比值与《港口与航道水文规范》中的相近,但具体到每个小时,具有较强随机性;（2）Gumbel分布与台风期复杂海域桥址区的实测经验波高分布吻合较好。该研究对海洋桥梁设计、施工和极端波浪防灾具有指导意义和参考价值。

海上丝绸之路波浪能的时空特征分析

采用2009年—2018年的ERA5波浪资料,对海上丝绸之路的波浪能资源的有效波高分布、可用波高月际变化特征、波浪能流密度分布、波浪能流密度月际变化特征、能级频率、有效储量、资源稳定性进行分析,为波浪能开发提供依据。结果表明:有效波高的分布特征和波浪能流密度分布特征具有一致性;可用波高呈单峰型月际变化特征,峰值出现在6—9月,数值在40%以上;波浪能流密度月际变化的最高值出现在7月,数值为14.0 kW/m;波浪能流密度大于2 kW/m以上的频率常年都在50%左右,波浪能流密度大于20 kW/m以上的频率在6—8月最高,数值在27%~30%,其余月份较低;波浪能有效储量峰值出现在6—8月,数值在3×10^(3)kW·h/m以上,3—4月有效储量较贫乏;北印度洋的稳定性整体上优于南海,北印度洋冬季和秋季稳定性高于春季和夏季。