航海气象学课件第八章

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1、航海气象与海洋学商船学院航海教研室主讲陈登俊欢迎学习上海海事大学1§8海浪2目录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8.5船舶海洋水文气象观测与编报3陈登俊§8海浪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（λ）――相邻两波峰或相邻两波谷之间的水平距离。6、波陡（δ）――波高与波长之比，δ＝H/λ。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，f＝1/T。9、波速（C）――波峰或波谷在单位时间

2、内的水平位移（波形传播的速度），C＝λ/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。4陈登俊§8.1概述二、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4～12s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（WindWave）――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）。5陈登俊§8.1概述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

3、点：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。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（StormSurge）――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。6陈登俊§8.1概述4）内波（Intern

4、alWave）――密度相差较大的水层界面上的波动。对航行船舶的影响：死水和共振。船舶克服“死水”和“共振”的有效方法是改变航速和航向。3、按水深相对于波长的大小分类1）浅水波（λ»水深h，水深hλ/20）C＝（gh）1/2波速与波长和周期无关，只取决于水深。2）深水波（水深h≥λ/2）波速与波长和周期有关，与水深无关。7陈登俊§8.1概述三、水质点的运动与波形传播的关系1、深水波水质点的运动轨迹是圆，海表面的水质点的轨迹直径等于波高，水质点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一次圆周运动时，整个波形就向前传

5、播一个波长的距离。8陈登俊§8.1概述2、浅水波水质点的运动轨迹是椭圆，水质点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一次椭圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离。9陈登俊§8.1概述8.2群波和驻波一、群波（GroupofWaves）――当许多周期和波长不同但很相近的简单波动沿着同一方向传播时，在固定地点，有时出现振幅大的波动，有时出现振幅小的波动，两者相继交错发生，看起来大波是一群一群出现的，称之为群波。深水波的群速为相速的一半；浅水波的群速与相速相同。10陈登俊§8.2群波和驻波二、驻波（Standi

6、ngWave）――波面随振幅的变化作上、下振动而波形不向前传播的波浪。当两列振幅、波长、周期相近但传播方向相反的前进波相叠加时，会形成驻波。在海滨峭壁处常出现驻波；热带气旋眼区的“金字塔”浪亦属于驻波。11陈登俊§8.2群波和驻波8.3风浪、涌浪和近岸浪一、风浪（WindWave）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①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。②风时――近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。12陈登俊§8.3风浪

7、、涌浪和近岸浪2）风速、风时、风区与风浪成长的关系――风浪的三种状态①过渡状态――风区内各点波浪要素随风吹刮时间增加而增长（尤指波高）。因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长，波高越大。②定常状态――随风时的不断延长，风区内离风区上沿较近的点上的浪高不再增长，这些点上的浪即进入定常状态。处于定常状态的风浪的波高取决于该点的风程长短。13陈登俊§8.3风浪、涌浪和近岸浪③充分成长状态――风区、风时无限时，风浪成长到一定程度