航海气象与海洋学第八章海浪课件.ppt

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1、1,CH8 海 浪,8.1 概 述 8.2 群波和驻波8.3 风浪、涌浪和近岸浪8.4 有效波高和合成波高12.1&12.2 风浪分布概况8.5 船舶海洋水文气象观测与编报,8.1 概 述,2,8.1 概 述,一、波浪（Wave）要素,8.1 概 述,3,1、波峰波面的最高点。2、波谷波面的最低点。3、波高（H）相邻波峰与波谷之间的垂直距离。4、波幅（a）波高的一半，a=H/2。5、波长（）相邻两波峰或相邻两波谷之间的水平距离。6、波陡（）波高与波长之比，H/。7、周期（T）相邻的两波峰或两波谷相继通过一固定点 所需要的时间。8、频率（f）周期的倒数，f1/T。9、波速（C）波峰或波谷在单位时

2、间内的水平位移（波 形传播的速度），C/T。10、波峰线通过波峰垂直于波浪传播方向的线。11、波向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 1、按周期或频率分类 海浪大部分能量集中在周期412s的范围内，属重力波 范围。最常见的重力波是风浪和涌浪。,2、按成因分类 1）风浪和涌浪 风浪（Wind Wave）风的直接作用引起的 水面波动（无风不起浪）。涌浪（Swell）风浪离开风区传至远处，或者风区里风停息后所 遗留下来的波浪（无风三尺浪）。,8.1 概 述,5,2）海啸（Tsunami，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。特点：周

3、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。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。,3）风暴潮（Storm 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 海面异常上升现象。主要原因：海面气压分布不均匀气压每下降1hPa，海面约升高1cm；大风风暴向岸边移动时，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。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、雷州湾和海南 岛东北角，其中莱州湾、汕头至珠江口是严重多发区。,8.1 概 述,6,风暴潮,8.3 风浪、涌浪和近岸浪

4、,7,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,一、风浪（Wind Wave）1、特征 周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则，易破碎。方向（指来向）与风向较为一致。,2、影响风浪成长的三要素 1）几个概念 风区风速、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 长度或风程。风时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,8,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,9,充分成长状态风区、风时 无限时，风浪成长到一定程度 后停止发展（并变得不稳定，破碎），这种状态即为充分成 长状态。风区、风时无限的情况下，风 速越大，处于充分成长状态的 风浪波高越大，因

5、此，充分成 长的风浪波高取决于风速。对于给定的风速，风浪要达到 充分成长状态，风时需不低于 某一值，风区长度也不低于某 一值，这就是对应于该风速的 最小风时和最小风区。,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,10,3、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 的小得多。,二、涌浪（Swell）1、特征 波形规则，波峰圆滑，波长长，波峰线长，周期长，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。2、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 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 1、波向的改变 折射

6、，使波峰线逐渐趋于与等深线平行，即波峰平 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。反射。,2、波高变化 波浪进入开敞海岸浅水区时，波高增大，波长变短，波陡增加，易翻卷破碎。波浪绕射进入海湾时，波高降低。岬角地形处的波高比凹陷处的高。,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,12,折射,折射,绕射,13,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,14,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,15,崩波,激波,卷波,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,16,破 波,17,18,8.3 风浪、涌浪和近岸浪,19,四、其它因素对波高的影响 1、波流效应 流速23kn，风速1015m/s时，波浪去向与海流方向相反或接近相反时：波高增

7、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，波长增加。,2、水、气温差 TwTa1，波高增加5；TwTa2，波高增加10；TwTa10，波高增加50；,8.4 有效波高和合成波高,20,8.4 有效波高和合成波高,一、几种常用的统计波高 1、平均波高 连续观测几个波，取所有波高的平均值。平均HHi/n 2、有效波高 部分大波的平均波高将连续观测到的波高按大小排 列起来，并就其中最高的一部分波高计算平均值。例如：如果共观测1000个波，将这些波高按从大到小的顺序 排列起来，取其中波高最大的100列波高计算平均波 高，得到1/100大波平均波高，记为H1/100。同理，有H1/

8、1000、H1/10、H1/3。其中，H1/3称为有效波高，波浪预报图上的波高即为有效波高。,8.4 有效波高和合成波高,21,3、合成波高 风浪波高与涌浪波高的合成，HE（Hw2+Hs2）1/2 公式中：Hw平均显著风浪波高；Hs平均显著涌浪波高。波浪分析图上的波高为合成波高。,二、有效波高与其它统计波高的关系 设有效波高H1/31m，则 平均H0.63m H1/101.27m H1/1001.61m H1/10001.94m,12.1 世界大洋上的狂风恶浪海域,22,12.1 世界大洋上的狂风恶浪海域（P102）,冬季，北太平洋和北大西洋中高纬（30-60 N）中高纬海域位于盛行西风带内，

9、且与极锋平均位置重合，其上多锋面气旋活动，风大浪急。中高纬海域西部是强大冷暖海流交汇处，加剧锋面和气旋的形成及强烈发展。两大洋中高纬驻留永久性低压中心（阿留申和冰岛低压），使周围海域风力强劲。比斯开湾（北大西洋）:处于西风带中，海湾地形水深，波流效应。夏季，北印度洋：西南季风南半球整个咆哮西风带好望角（南半球咆哮西风带）：西风带，岬角效应。,12.2 中国近海风与浪的分布概况,23,12.2 中国近海风与浪的分布概况（P102）,风的分布冬季风：渤海、黄海吹西北或北风，东海南部、南海北部和中部为东北风，南海南部为偏北风。夏季风：20N以南为西南风，20N以北为东南风。浪的分布冬季以偏北向浪为主

10、，夏季以偏南向浪为主。各海区平均波高0.53.0m之间。大浪位置与高频中心与大风区基本吻合。盛行风频率：东海最高，南海次之，黄、渤海最低。8级大风日数：东海沿岸最多，黄、渤海沿岸次之，南海沿岸最少。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,24,8.5 船舶海洋水文气象观测与编报,一、概述 1、观测项目 气象项目：海面有效能见度、云、天气现象、风、气压、空气温度 和湿度等。水文项目：海浪、表层海水温度、表层海水盐度、海发光和铅直海 水温度等。2、观测时次 常规观测：主要项目每天在世界时00、06、12、18时观测，测表层 海水盐度的水样每天06时采集一次，铅直海水温度每天 00、12世界时观测，海发

11、光在每天天黑后进行。加密观测：出现恶劣天气时，气压、风、海浪等项目每小时测一次。3、观测程序 每次观测在正点前30min开始至正点结速，气象项目观测在正点前 15min内进行，气压应在接近正点时观测。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,25,二、海面有效能见度的观测 1、海面能见度（Visibility）的概念 在海上，正常目力所能见到的最大水平距离，单位km或n mile。2、影响海面能见度的因子 雾是影响海面能见度最主要的因子。沙尘暴、烟、雨、雪、低云等。3、能见度等级术语 能见度低劣（BAD）（02级）能见度不良（POOR）（34级）能见度中等（MODERATE）（56级）能见度良好（G

12、OOD）（7级）能见度很好（VERY GOOD）（8级）能见度极好（EXCELLENT）（9级）,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,26,4、海面能见度观测的注意事项 1）观测方法：根据水天线的清晰程度。2）注意事项：夜间观测时，应先在黑暗处停留至少5分钟，待眼睛适应 后进行观测。应选择在船上较高、视野开阔的地方（夜间应站在不受 灯光影响处）。3）数据记录：取一位小数，不足0.1记为0.0，单位km。夜间无法观测 时，记为“”。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,27,霾全天无法辩明，总云量、低云量记，低云栏记“”；部分天空可辨，总云量、低云量记，低云栏记“”加可 见云状。夜间无月光时，若不能

13、判断云状，估计天空被遮蔽而看不到星光的 那部分作为总云量，云状、低云量栏记“”。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,28,五、风的观测 1、观测仪器：手持测风仪；综合数字气象仪。2、注意事项：应选择在船上四周无障碍、不挡风处，风向传感器的0应 与船头一致。3、数据记录：风向以度（）为单位，取整数，风速（10分钟平均）以 米/秒（m/s）为单位，记到一位小数。4、真风的求算：矢量三角形法。例题：航速16节，航向西北，视风东北风，8m/s，求真风。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,29,结论：真风90，真风速11.2m/s。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,30,六、气压的观测 1、观测仪器：

14、空盒气压表。2、注意事项：气压表应水平安置并固定在温度少变、没有热源、不直接 通风处，应有减振装置并避免太阳光的直接照射。3、数据记录：以百帕（hPa）为单位，准确度1hPa1hPa。4、数据订正：刻度订正、温度订正、补充订正、高度订正。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,31,七、空气温度和湿度的观测 1、观测仪器：干湿球水银温度表、综合数字气象仪。2、注意事项：干、湿球温度传感器应安装在百叶箱中，百叶箱应水平固 定在空气流通、远离热源的驾驶台顶上，距甲板1.5米处，箱门方向不得与船头相同。3、数据记录：准确度为0.20.2，当相对湿度50，准确度 55；当相对湿度50，准确度22。4、测湿

15、原理：t干t湿0，空气未饱和；t干t湿0，空气饱和。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,32,八、表层海水温度的观测 1、观测仪器：表层海水温度计。2、观测方法：先将帆布桶放入水中感温1分钟后采水提上，把水温表放入 桶中搅动感温2分钟后读数。3、注意事项：表层海水温度是指海水表面到0.5米深处之间的海水温度，采水点应避开船舶排水孔处；读数时，水温表注水杯不能 离开采水桶水面，尽量不将水温表提出帆布桶。4、数据记录：以摄氏度（）为单位，准确度0.50.5。,九、海浪的观测 1、观测项目：风浪高、涌浪向和涌浪波高。2、观测方法：风浪、涌浪分别观测，各挑选较远处35个显著大波，求 这些波高的平均值，

16、分别作为风浪、涌浪的波高值。观测涌浪向时，用罗经上的方位仪。3、注意事项：观测点应选择在视野开阔处，当船体发生倾斜时，波高要 进行倾角订正。,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,33,十二、报告电码 BBXX船舶辅助观测报告指示组；DDDD船舶呼号；YYGGiw日期时间组，iw测风方法指示码，目测风编0，仪器测风编1；99船位指示码，LaLaLa纬度，编报单位0.1；Qc船舶所在地球象限，LoLoLoLo经度，编报单位0.1；4固定码，ix现在和过去天气组是否编报指示码，h最低云底高度，VV海面有效能见度；N总云量，dd真风向，ff真风速；1气温组指示码，Sn气温正、负号，TTT气温，编报单位0

17、.1；4海平面气压组指示码，PPPP海平面气压，编报单位0.1hPa；7本组指示码（天气），WW现在天气，W1W2过去天气；8本组指示码（云量），Nh低云量，CL低云状，CM中云状，CH高云状；,8.5船舶海洋水文气象观测与编报,34,222指示码，Ds观测前3h内主导航向，Vs观测前3h内的平均船速；0水温组指示码，Sn水温正负号，TwTwTw水温，编报单位0.1；2风浪波高指示码，HwHw风浪波高，编报单位0.5m，3涌浪波向指示码，dwldwl涌浪波向，4涌浪波高指示码，HwlHwl 涌浪波高，/固定码。,8 海浪,35,1、描述波浪特征的要素有哪些？风浪、涌浪按周期分应属何种波？2、什

18、么是海啸、内波、潮汐波、风暴潮？它们各有什么特征？哪些地区 易爆发海啸、风暴潮？3、浅水波和深水波的波速分别与哪些因素有关？4、海浪的传播是否是水质点在传播？深水波和浅水波的运动轨迹是什么 形状？在何时水质点的运动方向与波向一致或相反？热带气旋眼区的 金字塔浪属何种波5、风浪、涌浪的外观特征有哪些区别？风浪波高的大小与哪些因素有关？涌浪在传播过程中，其能量衰减有何选择性，波高、波长、周期怎样 变化？6、风浪、涌浪的方向与风向的关系如何？7、当风浪、涌浪传至近岸区域后，浪向、浪高有什么变化？8、什么是有效波高和合成波高？当有效波高为2m时，海面上连续传来的 100列波中是否有3米大浪？9、在有海

19、流影响的海域，当海流流向与海浪传播方向夹角多大时，海浪波 高增加最大？当气温与水温满足什么条件时，海浪波高会增大？,思考题,8 海浪,36,1、观测项目有哪些？观测时次和程序有哪些规定？2、观测气温和湿度使用何种仪器？仪器安装、使用有哪些要求？观测 步骤和注意事项有哪些？用该种仪器测湿度时，其基本原理是什么？3、海上观测气压用哪种仪器？仪器安装、使用有哪些要求？观测步骤和 数据记录有哪些规定？经过哪几步订正才能得到海平面气压？4、测风仪器有哪些？数据记录有哪些规定？所测风向风速为几分钟平均？如何求算真风？某轮航向SW，航速20kn，测得视风向正南，风速为14m/s，用作图法求 其真风。5、什么是海面能见度？影响能见度的气象因素有哪些？常用的能见度用语 有哪些什么？在开阔海面根据什么来判断有效能见度？夜间观测应注意 些什么？6、云量、云状、云底高度怎么记录？出现雾、霾以及夜间观测时，云量、云状怎么记录？7、什么是现在天气现象、过去天气现象？主要天气现象在天气图上的填写 符号各是什么？8、海浪的观测有哪些项目？这些项目怎么测？数据记录有什么要求？9、什么是表层海水温度？用什么仪器观测？观测步骤、注意事项有哪些？10、用来测表层盐度的海水样品的采集和保存有何规定？海发光分为哪几 个等级？,