风浪频谱的改进及其应用 主要完成人员文圣常 张大错 郭佩芳

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1、风浪频谱的改进及其应用主要完成人员：文圣常张大错郭佩芳陈伯海海浪谱描述海浪内部能量相对于频率（或波数）和方向的分布，为海浪研究中的重要概念和手段，并有广泛的应用价值。迄今得到最多研究的为频谱。自20世纪50年代至今通过拟合观测资料提出种种经验形成的频谱，或以半经验的方法导出谱。本项研究试图得到理论形式的谱。为此，对于深水频谱，假定谱可用指数项构成的级数表示并满足一高阶常微分方程。还引入峰频率，零阶矩及比值R=(为平均频率)作为参量，还利用已有的高频部分的理论平衡域。为方便应用，引入尖度因子P=为频谱峰值）

2、以代替比值R。这样得到谱虽有别于经验谱，但需要20多项的级数始能较好地刻画谱形。为克服此困难，将谱分为低频，含能，高频三部分给出。但划分的频率和低频部分的选取存在经验性，每部分联结处谱值虽连续而导数不连续。对于浅水频谱，引入参量，其中为平均波高，d为水深。在应用中将参量用理论的或经验的方法以使用方便并易于得到的有效波高和周期表示。还进一步通过分析和比较国内外已有的结果，拟合得到波高和周期随风区，风时，水深的成长关系。引入这些关系后可得到频谱的成长。本项研究的目的虽为导出理论形式的风浪频谱，然而其结果仍有经

3、验性，谱形也存在一些缺陷。但此项成果提出了一种寻求理论谱的可能途径并为其后的改进提供了基础，并被编入国家《海港水文》规范。成果中的波要素和谱的成长关系，在承担有关海洋环境预报的国家攻关任务中得到应用。本项成果获得1990年度国家教委科技进步奖甲类一等奖和1991年度国家自然科学奖四等奖。