波浪有效波浪高度說明.doc

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1、有效波浪高度美國國家海洋和大氣局（NOAA）氣象觀測(cè)（NWS）的海洋天氣預(yù)報(bào)包含有主要風(fēng)速與風(fēng)向及有效波高信息。這里的“有效波高”并不像風(fēng)信息那樣為大家熟知。任何使用海洋天氣預(yù)報(bào)的人需要對(duì)有效波高有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。這里首先回顧一下基本的海洋波浪類型。波浪構(gòu)成：波浪是由風(fēng)作用在海面上形成的。浪高由下列三個(gè)因素構(gòu)成：風(fēng)速、風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度、風(fēng)時(shí)。風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度是狀態(tài)相同的風(fēng)作用海域的范圍。高風(fēng)速長(zhǎng)時(shí)間作用在很長(zhǎng)的范圍內(nèi)將造成最大的波浪。由當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)造成的波浪稱為風(fēng)浪。風(fēng)浪一般波峰線短，周期小，在風(fēng)速近似15節(jié)時(shí)出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。風(fēng)浪示意圖在開闊海域，波浪形式變得更加復(fù)雜。波浪仍

2、然是由當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)形成的，但一旦形成后，海浪將傳播幾千海里的距離。波浪在傳播處其生成區(qū)域后，不再是當(dāng)?shù)仫L(fēng)的作用，這時(shí)被稱作涌浪。與風(fēng)浪相比較，涌浪有更大的波長(zhǎng)及更平滑的波峰。隨著時(shí)間的推移，涌浪將傳播很長(zhǎng)的距離，與其它很遠(yuǎn)處風(fēng)暴形成的浪相交匯，并向不同的方向傳播，最后在海岸線處消亡。因此，海洋表面包含有上千種相互作用的，在不同位置產(chǎn)生，并以不同速度向不同方向運(yùn)動(dòng)的浪。這也就是所說的“波浪譜”：不同浪高、頻率及運(yùn)動(dòng)方向的波浪的結(jié)合體。波浪度量：波浪的特性取決于三個(gè)參量：浪高、浪長(zhǎng)、浪周期（或頻率）。第四個(gè)波浪參量是波陡。浪高是波浪的波谷到波峰的距離。浪長(zhǎng)是連續(xù)

3、波峰或波谷之間的距離。波周期是連續(xù)的波峰或波谷通過某一固定位置所花費(fèi)的時(shí)間。與涌浪相比較，風(fēng)浪有更小的浪高及更小的波浪周期。波浪參數(shù)圖示波陡是波高與波長(zhǎng)的比。波陡可以從浮標(biāo)測(cè)量的波高與周期推導(dǎo)得出。當(dāng)風(fēng)浪高度與周期值接近時(shí)（例如：六英尺，六秒）波陡將非常劇烈。當(dāng)波陡非常劇烈時(shí)，小船將有可能翻覆。當(dāng)波浪從其發(fā)源地向遠(yuǎn)處傳播時(shí)，其波長(zhǎng)與周期都逐漸增大。因此，大于10或12秒的長(zhǎng)周期波浪是從遠(yuǎn)處傳播來的涌浪。有效波高：波浪譜是一個(gè)非常復(fù)雜的流現(xiàn)象。該譜是由波浪疊加構(gòu)成的。海員必須清楚的知道該波浪高度譜在海洋氣象預(yù)報(bào)中的表達(dá)方式。NOAA預(yù)報(bào)的及船只、浮標(biāo)報(bào)告的

4、波浪高度值都被稱為有效波高。有效波高（Hs）波浪譜中三分之一最大波高的平均高度。這與有經(jīng)驗(yàn)的觀測(cè)者觀察到的波高非常相似。這里最大三分之一波高是什么意思？起伏的海洋表面是由上千個(gè)互相影響，發(fā)源于不同位置，并以不同速度向不同方向傳播的波浪構(gòu)成的。假設(shè)人可以記錄在波浪譜中的所有波浪，并在坐標(biāo)中繪出其分布情況，不同波高的波浪將以“近似鐘型曲線”分布。圖中的每個(gè)點(diǎn)都代表一個(gè)波浪的高度。圖中顯示，在波浪分布中，小波浪及大浪的數(shù)量都較少；在波浪譜中絕大部分浪都在中間部分。在波譜中的最大三分之一（33.3%）波浪在圖中以陰影部分表示。在該陰影中的波浪高度的均值是有效波浪

5、高度，Hs。這里波高的參數(shù)還有平均波浪高度（H），最大可能波浪高度（Hm），最大10%波浪高度（H1/10）。平均波浪高度大約為有效波浪高度的2/3（0.64或64%），H1/10是有效波浪高度的1.27倍。另外，最大1%波浪高度是有效波浪高度的1.67%，理論最大波浪高度（Hmax），大約為兩倍的有效波浪高度。該值在涌浪較小的內(nèi)部海灣處可能會(huì)較窄。示例：沿岸或近岸的水域報(bào)告中的海洋氣象預(yù)報(bào)為“SEAS10FT”，這里包含有以下的信息：Hs=10ftH(平均)=0.64倍的Hs=6.4ftH(最大可能)（稍小于H平均）=6ftH1/10(10%最大波浪)

6、=1.27倍的Hs=12.7ftH1/100(1%最大波浪)=1.67倍的Hs=16.7ftHmax(在波浪預(yù)警中的最大浪高)=近似于兩倍的Hs=20ft因此，當(dāng)預(yù)報(bào)在開闊水域?yàn)?0英尺的浪時(shí)，海員將遇到大部分為6至10英尺的浪，小部分浪達(dá)到16英尺甚至有可能有20英尺的浪存在。在2005年3月10日，阿拉斯基海灣風(fēng)暴中，浮標(biāo)觀測(cè)到的浪高在北灣為47英尺。這里有效波浪高度為47英尺，最大10%浪高為60英尺。在波浪譜中的最大浪高將達(dá)到94英尺。有經(jīng)驗(yàn)的海員知道自己船只的抗風(fēng)浪能力。海洋氣象預(yù)報(bào)提供了風(fēng)速（速度及方向）信息機(jī)波浪高度信息。波浪高度值，包含預(yù)

7、測(cè)的與觀測(cè)的，都指的是有效波浪高度。這里的Hs將不僅是一個(gè)值，而是代表一個(gè)波浪范圍。在開闊海域中波浪譜中將存在有效波高的60%至200%的波浪。海員不應(yīng)只關(guān)注預(yù)報(bào)的有效波浪高度信息，需要有波浪譜的觀念，熟知有效波浪高度的定義，可以確定海區(qū)中的波浪狀況。