风浪破碎统计特征及流对短波破碎影响研究

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1、中国海洋大学博士学位论文风浪破啐统计特征及流对短波破碎影响研究姓名：郑桂珍申请学位级别：博士专业：物理海洋指导教师：徐德伦2003.6.1风浪破碎统计特征及流对短波破碎影确研究摘要本文内容包括两个郝分，第～部分燕风浪破碎率和瞧浪覆羲睾等破簿统计特征量的统计学研究，第二部分是非均匀流场对短波破碎影响的动力学研究。第一罄分：因所采用的动力学域波陡判据的不确定性和海浪谱四阶矩的难以确定，现融提赉静关于谶滚破碎搴鞫自浪覆盖率静统诗模式有一定的不确定性。菇一方甏，近年来对于波浪破碎判据的研究表明，破碎的运动学剡据是最可靠和最确定的判据，因此，零文采掰运动学判耀建立风浪破碎率和融浪覆盖率的统计模式。在线性

2、海浪假设下，基于孙孚(1988)关予三维海浪要素统计分布的理论援架，具体给出二维海浪波峰处质点水平速度和袭观相遮的联合分布等分布函数，在戴基弛土，擞提运动学判摄，分剩建立起鼹滚酸醛警姆鑫浚覆菱率熬理论模式。为获缮霞予瘦瘸懿模式，本文采震Glazman(1986)滑动平筠方法信计海滚谱矩。在应用过程中，发现Olazman掇出的偶阶谱矩和奇阶谱据计算公式之间存在内在的不～致。本文依据Glazman的滑动平均方法，利用随机海浪理论，重薪推导出奇阶谱矩的计算公戏，修正了Glazman的错误。利用上述谱矩计算方法，计算本文提出的风浪破碎率和白浪覆盖率模式中的谱矩参攫，并遁过与鼷牧集到戆溪溅数提熬比较臻定

3、平潺足痰，最嚣获褥了j最浪破碎率和白浪覆盖率与风要素关系的半理论半经验模式。该模式与所采用的疆溅数攥符台较好。本文还讨论了表谢漂流对风浪破碎率和臼浪覆藏率模式的影响以及三缳海浪破碎的菜麓统计特征。第二部分：本文提出非均匀流场影响短波谱的第三个可能机制：非均匀流场通过对表面漂流的调制，改变风浪破碎的阈值条件，进而改变破碎损耗，从而调制海面小尺度粗糙度。本文将Phillips&Banner(1974)的理论应用于受地形扰动的强潮流场，探讨该潮流场对表面漂流的调制和对风浪破碎临界条件的改变，并进而讨论潮流场对破碎损耗源项的影响，初步给出一个考虑了上述影响的、适用于短重力波的破碎损耗源项形式。利用现有

4、经验公式估计表面漂流速度，对于表面漂流、破碎临界条件以及短波平衡谱受到的调制进行了估算。计算表明，在浅水强流区，当潮流与波反向时，对于波长在几十厘米到l米左右的短波，上述机制是重要的，可以造成短波谱显著的空间不均匀，因而在海面微波遥感技术中应加以考虑。关键词：风浪破碎率，白浪覆盖率，谱矩，海底地形遥感TheStatisticalCharacteristicsofWindWaveBreakingandtheEffectofCurrentstotheBreakingofShortWindWavesAbstractThisthesisconsistsoftwoparts．Thefirstpartis

5、astatisticalstudyabouttheprobabilityofwavebreakingandthefractionofseasurfacecoveredbybreakingwater(ie。whitecapcoverage)，whilethesecondpartisadynamicalstudyabouttheinfluenceofnonuniformcurrent￡eldsonthebreakingofshortwindwaves。PartI：Sincethestudyaboutbreakingonsetcriteriabaseonthedownwardacceleration

6、oronthewaveslopeshowsgreatdiscrepancy,themodelsthatestimatingbreakingprobabilityandwhitecapcoverageaccordingtothesetwocriteriaaleproblematic．Andwhatmakesitevenworse，thesemodelsalsodependontheforth—orderspectralmomentumofwindwavespectrum，whichisinfiniteforthosenormallyusedwindwavespecmmas．Ontheotherh

7、and，variousstudyinrecent),carsaboutthekinematicalbreakingcriterionshowconsistentlythatthisbreakingcriterionpersistsunderdifferemconditions．Therefore，inthisthesis，anewsetofmodelsaboutbreakingprobabilit