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1、第卷第期年黄渤海海洋风浪与涌 浪的划分判据汪 炳祥常瑞 芳青岛海洋大学,青 岛王一飞中国科学院海洋 研究所,青岛为了分别从深水海浪与浅水海浪中辨别 出涌浪,文中提 出三个判据深水广兰三,刀,王戈水万三,二,刀全。就所检验的例子而言,只要海浪同时满足上述三判据中的任意两个就可定义为涌浪,依此所得的结果与观测数据的符合较现有判据的为好。海洋上层出现的波动是既多种又复杂。仅就海浪而言,可能是风浪或涌浪,两者通常统称为海浪也可能是两者同时出现或虽是其中之一但却来自不同方向的浪的迭加,这时的浪称为混合浪。那么,这三种浪如何予以判定据定义,答案是简明的,但付诸实施却存在着困难。比如,在风区内,风速骤降或风
2、向突变后的浪,是风浪、涌浪还是混合浪对历史的海浪资料又怎样区分从而应用它们了在海浪预报中,判别预报对象为那种浪是至关重要的。因为风浪和涌浪各有其预报方法“,若对象辨认不 准,则将使预报精度大为逊色。在探讨海一气相互作用时,若波型不 明,则将导致算出的海面 阻力系数具有大的误差“。最近 就例实测数据对种风浪的波高模式进行检验发现,误差达者为数不少究其原 因,就经验式言之,一是建立模式 时所依 的资料欠普遍性,二是所用数据含有非风浪的成分。于是,如何筛选纯风浪的数据,是建立高精度模式 的前提。判定海浪是风浪或是涌浪还有地貌学上的意 义,因为它们各 自塑造的海滩剖面是不 同的。综上所述可知,取何判据
3、将海浪划分为风浪与涌浪,甚 为重要。迄今划分风浪 与涌浪的判据大致有波型”、波要素,与谱 分 析,三种。我们将沿用第二种观点提出新的判据,因为以前 人的判据是深水波还是浅水波的,不 明确就所检验的例子而言,现有判据是欠准确的。本文的目的 旨在企图克服其缺点而提出新的判据。就所检验的例子而言,所提判据 与实际海浪的符合较前人的为好。米国家 自然科学基金资助项目批 准号的部分成 果。本 文于年月日收到,修 改稿于年了月日收到。汪炳祥等风浪与涌浪的划分判据一一蝴一一、现有判据将海浪划分为风浪与涌浪的判据为数虽不少,但可大体归纳为三类一波型判据风浪的背风面较迎风面陡,两侧不对称,周期较小,波峰线较短,
4、且波顶常有浪花。与彼相较,涌浪的波面平缓,两侧对称,周期较大,波峰线较长,波顶没有浪花,规律性较显著。二依波要素建立 的判据、 、产、尹峭,曰矛、二普、二,多丁、。,一丫夕一 一一满足其中之一者为涌浪。式至中的刀,和分别代表波令、波 陡、波高。、周期和 风速。三谱分析 的判据若风速如此地下降以致无因次谱峰频率。动小于,则这时的波型就为涌浪,。谱宽度 的理论值位于多于海上 测得的值通常介于不“。风浪与涌浪的谱宽度的典型值分别为与。若测定谱是双峰谱,且是由不同波型组成的,则以两谱峰间的最小能量处对应的频率为分界点,低频部分为涌浪高频部分为风浪。式与式原以有效波的要素表示,由于我们引用的资料是平均波
5、的,故引进一气,和二共予以变换。二、划分风浪与涌浪的新判据如上所述,将海浪正确地分为风浪与涌浪是重要的。我们将于后面看到,前人的判据难将风浪与涌浪判准,为弥补其缺陷,文 中将提出新的判据。淞文献误 为“之。招黄渤海海洋卷一,厂一易“澳澳澳月月口“亡,才己, ,门凶门门 擞擞擞擞弘二匀匀,二二护奋刀刀 关关关关内二屺口二二】 那那那那叫叫口勺弓口, ,尸月,月叫叫 二二口门,叫叫心,叫叫电,叫户翎翎 匀卜,月月 心心心心心心门, , 月月寸今】目目目目口卜吐已已咬, , 万万勺七,公 闷闷,口闷,芍芍芍 比比比比闪,叫的的的口匀灼灼哭畏畏畏, , , ,叫心已卜 二门门门门 护护护护叫州砚口口口
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8、毋毋、门二二 续续职职职职, , , , ,洲洲洲侧侧侧侧, , , , 载载已拼写写写彩彩彩彩,口习户权权权权一目曰曰曰皿皿皿皿百侧侧侧,、一一一回回回易“另另曰口已已、一、一一勺砂自汪炳祥等风浪与涌浪的划分判据 一一本文给出的判据程序是根据文献,与文 献,的数据,沿用最小二乘法分别建立深水与浅水海浪的多种回归方程 载于表将式一分别代入各式 的有关项,然后求平均,最终得出如表所示的判据。表涌浪的判据 一一蛋一犷 一一参量深水涌浪一 一“水“浪二一一愁。亚三”。,。一 一。胜二二一一二笠一只。犯建立回归方程所用 的资料作 了两方面的处理摒弃。 。 。等价于。,、去的 一一尸”一切一”“、一苦一
9、一一、耳,号一阴数据,因为这时的浪已经或濒临破碎,文献列 出的风速值是于不同高处测得的,为统一起见,将其换算至高处。从表可知,不论水深如何,都有如下特点和己分别与尸,尸和尸的关系虽均呈双曲线型,但各自变量间的相关程度却不同最好的是“万与尸和与尸最差的则是“与尸及与尸。简言之,“万与的相关最坏。刀 与,尸和尸的关系都是指数函数型的,其相关程度是较稳定的。表中的数字示 出,各式中二维总体的样本相关系数是互异 的,这从一个侧面说明海浪结构的复杂性。因此,若按前人的办法仅依一个判据确定是风浪或是涌浪,是不足以反映海浪的实质,就所检验的例子而论,正是如此。为了较确切地将风浪与涌浪 分开,我们将采取凡满足
10、所提判据 中任意两个者才定之为涌浪,依此办法可得较前人为好的结果。文中得出的深水波判据刀和占的值分别接近文献的和文献的,而浅水波的相应值则分别接近文献的和的变形即二。深水波和浅水波的刀 超虽几为相同分别为和,但却小于尸,。不论是深水波还是浅水波的“都大于尸“。三、判据的验证与比较以前人的三个判据连 同本文所提判据对所收集的深、浅水海浪进行风 浪、涌浪划分,所得的涌浪组数载于表。从表中的数字可知不论是深水还是浅水的海浪,以刀和尸划出的涌浪组数分别较其他判据的为多和少。基于“与尸得出的涌浪组数,于深水海浪,两 者的组数与其差分别较浅水的为大与小。由于深水海浪的组数较浅水的为多,故不论以何判据划出的
11、涌浪组数,前者照理应多于后者,可是,依尸给出的组数却相反。以后我们将可看到,此判据对某些实例是无效的。将从文献表中摘出的系涌浪载于表作为检验与比较的第例。黄渤海海洋卷表基于 各判据 的 涌 浪组 数判判据据深水涌浪浪各各各二一日之之之之二乏之月月月月月月月月月组组数数判判据据浅水涌浪浪乙乙乙兰只一日之,之。或之 、组组数数表各种判据的 验 证与 比较风速速波高高周期期。乙。峨。了。,。,匕甘分甘日玉,直匕八只刃,只自口宁内一 山户,曰任改材任,几乙,今自,一了几,月”忱八,只一了,白勺心“曰口尸,山,山, 日月乙闷,上工刀,了上表中数字显出,各判据给出的结果与实际波况的符合基本上是良好的,除个
12、 别之外,比如对占和尸均有两处和不符合。如同上述,若以一满足,刀与三判据中任意两个就定为涌浪,则所提判据给出完全符合海浪实际的结果。作为我们对判据进行检验与比较的第个例的资料系引自文献和的数据与图,分别 如表、图与表、图所示。考察这两个例的 目的旨在阐明风速和风向变动所致的波型变化,从而提醒实施海浪预报时予以注意。检验结果表明判据刀与“万刘风速下降的反映较的敏感由于原作者没有说明依何判据将海浪分离为风浪与涌浪,故将表和表中的计算值分别与图和图对照起来看,虽符合得较差,但仍有理由认为,凡同时满足文中三判据中的两个者就可定义为涌浪。例如,表中日时至日时与日时至时,以及表中日期汪炳祥等风浪与涌浪的划
13、分判据时至时与日时至时的浪是涌浪,除此之外,均为风浪若以判据来鉴别表与表中的海浪究竟是风浪还是涌浪,则其结果与实际海浪大相径庭,因为除表中日时为涌浪外,其余均为风浪。由此可见,此判据于此两例是失效的个例分析表明,既非“于风区以内,由于风速骤然降低或风 向骤然改变,原来的风浪于 当地也变为涌”“,又不直到“当风停止时,风浪就变成涌”。因此,对风区内的涌 浪定义不可一概而论,应视具体的风情 与波况而定。比如,就表的数据而言,从日时至时与日时至时,风速都是从降至,至于风向,前者不变而后者改变“若依判据刀与则前者由风浪转为涌浪,而后者依然如故。又,表中的数据显出,日时至日时,风速下降,风向变化“,而日
14、时至时,风速虽下降,但风向改变不大由。转为“于此两种情,况下,风浪都转为涌浪。综上分析,这两个例清晰地示出,作海浪预报时,应严格按凡满足三判据占,刀与 小中任意两个才可定义为涌浪,切不可拘泥于定性之言,以免导致大的预报误差。表各种判据时间波 要 素 一日时乙一 日。甘一口 ,臼八之,自匕口叮一口,几曰合,自 八六丹月万性通口日,口月任匕占匕只材二工了月口以亡一勺月桂任八口卜匕曰勺山占工任一勺一八八内幻任性只甘八一了几月口 勺八曰门了匕,住任八山任介一口月了叮乙卜 曰,儿西南西 南西 甫西南西南南西南 南西南南南南南南用南西南西南西 南西南西南西南西 南西南西南西南西南西 南西南南西南甫。攻。忍。峨吐。澳。任了一了亏,自几丹亡 ,孟甘曰工马八心月“五任 ,上。,。吕,上,止丹,目,月生几 ,几口,白,自份今,山,刊议别别别扭刊别时场、即韶黄渤海海洋卷表各种判 据的验证与 比较时间彭司风溉 日时。,一
