航海气象与海洋学 第八章 海浪

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1、1CH8 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8.1 概 述28.1 8.1 概概 述述一、波浪（一、波浪（Wave）要素）要素8.1 概 述3 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

2、（、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

3、直于波峰线。波形传播的方向线，垂直于波峰线。 8.1 概 述4二、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。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

4、下来的波浪遗留下来的波浪（无风三尺浪无风三尺浪）。）。 8.1 概 述52）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

5、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； 大风大风风暴向岸边移动时，受强风牵引海水涌向岸边，海风暴向岸边移动时，受强风牵引海水涌向岸边，海 面升高，升高幅度与风速的平方成正比。面升高，升高幅度与风速的平方成正比。 我国风暴潮多发区：我国风暴潮多发区： 莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和

6、海南莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和海南 岛东北角，其中岛东北角，其中莱州湾、汕头至珠江口莱州湾、汕头至珠江口是严重多发区。是严重多发区。 8.1 概 述6风暴潮风暴潮8.3 风浪、涌浪和近岸浪78.3 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

7、 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风速和风向连续作用于风区的时间。近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。 8.3 风浪、涌浪和近岸浪88.3 风浪、涌浪和近岸浪9 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。长状态。 风区、风时无限

8、的情况下，风风区、风时无限的情况下，风 速越大，处于充分成长状态的速越大，处于充分成长状态的 风浪波高越大，因此，风浪波高越大，因此，充分成充分成 长长的的风浪波高取决于风速风浪波高取决于风速。 对于给定的风速，风浪要达到对于给定的风速，风浪要达到 充分成长状态，风时需不低于充分成长状态，风时需不低于 某一值，风区长度也不低于某某一值，风区长度也不低于某 一值，这就是对应于该风速的一值，这就是对应于该风速的 最小风时和最小风区。最小风时和最小风区。 8.3 风浪、涌浪和近岸浪103 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，

9、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 波形规则，波峰圆滑，波长长，波峰线长，周期长，波形规则，波峰圆滑，波长长，波峰线长，周期长， 移速快。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、传播特性、传播特性 波长大的衰减慢，波长小的衰减快，随着传播距离的波长大的衰减慢，波长小的衰减快，随着传播距离的 增加，波高逐渐降低，周期不断增大，波长增加。增加，波高逐渐降低，周期不断增大，波长增加。 8.3 风浪、涌浪和近岸浪11三、近岸浪三、近岸浪 1 1、

10、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。 反射。反射。 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。 8.3 风浪、涌浪和近岸浪12折射折射折射折射绕射绕射138.3 风

11、浪、涌浪和近岸浪14波波浪浪向向岸岸传传播播过过程程中中LHH1H2H3L1L2L3wave baseSANDY BOTTOM波长变短波高增加波速降低波浪破碎 (破波)8.3 风浪、涌浪和近岸浪15崩波崩波激波激波卷波卷波8.3 风浪、涌浪和近岸浪16破破 波波17188.3 风浪、涌浪和近岸浪19四、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