气象学多媒体讲义-第八章

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1、第八章海浪第一节概述一、波浪（Wave）要素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

2、、波向线――波形传播的方向线，垂直于波峰线。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）――风的直接作用所引起的水面波动。（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）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

3、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。4）内波（InternalWave）――密度相差较大

4、的水层界面上的波动。内波对航行船舶的影响：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，λ≧20水深h）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。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

5、个波形就向前传播一个波长的距离。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。总结：波浪沿海面向前传播，水质点在原地附近作周期运动――前进波。第二节群波和驻波(简述)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

6、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。二、驻波（StandingWave）――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。第三节风浪、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

7、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。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。离风区上沿越近，波浪进入定常状态的时间越早，波高也越低。因此，处于定常状态的风浪的波高取决于该点离风区上沿的远近（即该点的风程长短）。③充分成长状态――

8、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