海浪介绍

海浪介绍内容§1概述GO§2群波和驻波GO§3风浪、涌浪和近岸浪GO§4有效波高和合成波高GO§5船舶海洋水文气象观测与测报GO风力等级表§1概述海浪（SeaWave)•海浪与海流都是海水运动的重要形式，对船舶航行有很大的影响。大风浪造成航速下降，舵效降低，甚至停止不前；在狂涛巨浪中还会出现“中垂”或“中拱”使船舶结构变形，严重时造成船体断裂，导致重大海难事故。•海浪按其形成原因分为：风浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海啸、风暴潮。•按水深相对波长大小分为：深水波、浅水波。（后述）波浪要素•波峰：波面的最高点；•波谷：波面的最低点；•波高H：相邻的波峰与波谷间的垂直距离；•波长λ：相邻的两个波峰（或波谷）间的水平距离，单位米；•波陡δ：波高与波长之比，它是表示波形陡峭的量；•波幅a：波高的一半称为波幅；•周期T：两相邻的波峰（或波谷）相继通过一固定点所需时间，单位为秒；•波速c：波形传播的速度，即波峰（或波谷）在单位时间内的水平位移；•波峰线：沿垂直于波浪传播方向通过波峰的线叫波峰线；•波向线：垂直于波峰线的线叫波向线；•波长、波速、周期三者关系：cT波浪的分类（按成因分类）•风浪：由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。•涌浪：风浪离开风区传至远处或者风区中风停息后所留下来的波浪，称为涌浪。•近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响将发生一系列变化，称近岸浪。•风暴潮：由于气象原因，如台风，强风暴等引起的海面异常升高现象称风暴潮，亦称风暴海啸。•海啸：由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所形成的波动。亦称海啸。•潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。•内波：不同密度的水层界面处而产生的波动。深水波和浅水波•深水波：波长远小于海深的波（）波速与波长和周期有关，与水深无关。•浅水波：波长远大于海深的波（）波速取决水深，与与波长和周期无关20h4hghcTc5.1水质点的运动与波形传播的关系理论上证明：深水波中海面上水质点运动的轨迹是以波高为直径的圆，在海面以下其直径以指数形式迅速减小。浅水波中水质点运动的轨迹为椭圆。§2群波和驻波群波海洋中的波浪常以“群”的形式出现，通常称为群波(GroupofWaves)。设两列波向、振幅相同，波长和周期稍有差别的正弦波相互叠加，叠加以后的合成波形如下图。驻波由两列波向相反的正弦波叠加，可以得到一种波形不向前传播的波，波面只在原地振动，称为驻波（standingwave）。海滨峭壁处常出现驻波，台风眼区的“金字塔浪”就是驻波。波腹处的水质点只作垂直运动，波节处的水质点只做水平运动。§3风浪、涌浪和近岸浪风浪(WindWave)风浪：由风直接作用引起的水面波动，称为风浪。风浪特征，周期较短，波面不规则，波长短。波向与风向一致，波高取决于风力、风区、风时。风浪成长与风速，风时和风区的关系:1.风速：一般风速越大产生的风浪也越大。这只适用于风时和风区不受限制时。2.风时：同一方向的风连续作用的时间。一般对水面持续作用的时间越长，海水所获得的动能越大，风浪也越大。3.风区：指风在海上吹过的距离。风区的大小对风浪的成长起着不可忽视的作用，若风区的长度不够，风浪也不能充分发展。风浪的三种状态•过渡状态：风吹到大洋上，风浪随着时间的增长而增大。风浪的成长取决于风时长短。•定常状态：恒定的风长时间吹在有限的水域上，使海面各点的风浪要素趋于稳定。风浪的三种状态•风浪充分成长状态：风速越大，风时越长，风浪就越发展。但风浪的发展不是无限的，当波陡接近1/7时，波浪开始破碎。这是因为风传给风浪的能量，一部分用于增大波高，一部分消耗于涡动摩擦，当风传给风浪的能量与涡动摩擦消耗的能量相平衡时，风浪不再继续增大，即风浪达到极限状态，这种状态称为风浪充分成长。•风浪成长主要与风速、风区和风时有关。另外还受水深及海域特涌浪(Swell)•涌浪:涌浪是指风浪离开风区后传到远处，或风区里的风停息后所遗留下的波浪。•涌浪又称长波，其波形规则，波面光滑，波速较快，波长和周期较大，波陡小。•波速公式：C=1.5T•涌浪传播过程中,在波高衰减的同时，波长和周期增大,波速加快,比风暴的移速快很多,可以作风暴来临的先兆，亦称先行波。近岸浪(CoastalWave)•近岸浪：当波浪传到沿岸浅水区，波长变短，波高增大，水质点运动的速度不等，在波谷处，由于水浅，水质点受海底摩擦影响，其速度慢于波峰处水质点的速度，使波峰超过波谷，波形前侧变得陡峭突出，后侧变得平缓，从而使波浪发生倒卷和破碎。流波效应和海气温差对波浪的影响•流波效应:波浪与海流成一定角度时，海流会影响波浪的波高、波速和传播方向等。当波浪与海流相向或接近于相向时，波高会增大20～30%（流速为2～3kn，风速为10～15m/s）。如黑潮流域上冬季风形成的波浪常增大。•海气温差:在风速相等的情况下，气温低于海温时的波高比海气温度相等时的大。据统计，气温比海温每低1℃，波高增大约5%。如气温比海温每低10℃，波高增大约50%。•在冬季西北太平洋中高纬海域，强盛的锋面气旋，气温低于海温，加之流波效应，有时出现比预料高2-3倍的异常大浪，是海事多发的海域，有“魔鬼海域”之称。波高的测算•平均波高：Hp=（H1+H2+H3+…Hn）/n其中n为观测到的波的总个数，H1，H2，...Hn为各实测波的波高。•合成波高：H=√HW2+HS2•部分大波的平均波高：将观测到的波高按大小排列起来，取最高的一部分波的波高计算平均值，称为部分大波的平均波高。一般计算H1/100，H1/10，H1/3，它们的意义是，若观测1000个波，则分别代表其中最高的10，100，333个波的平均波高（有效波高）。•H1/3：称为有效波高。是波浪预报的一个重要指标。§4有效波高和合成波高波浪分析图•图中粗实线表示等波高线，单位为米。从2m开始，两相邻等波高线间隔为1m。图中还绘出主波向（几列波并存时波高最大者的传播方向）、乱波区和海上观测船点的水文气象要素实况，其中包括风向、风速、风浪向、风浪高、风浪周期、涌浪向、涌浪高和涌浪周期等。.此外图中还标绘出同一时刻的高、低气压、热带气旋中心位置、强度及锋线位置等。绘制等波高线所依据的数据是风浪高（HW）与涌浪高（HS）两者的合成波高（HE）：•式中：HW和HS为海上观测船分别目测得到的平均显著波高。22SWEHHH波浪分析图波浪预报图日本东京JMH台发布的西北太平洋24h波浪预报图。其中绘有等波高线（单位为米）、主波向及主波的波高和周期。此外，还标绘出H、L、TD的中心位置、强度以及锋线位置等。在波浪预报图中，等波高线的数值为有效波高（H1/3）。它是基于波谱分析等海洋学理论经复杂计算得出的。我国国家海洋局也通过广播传真和电视每天发布我国海域及外海的24h波浪预报。波浪预报十分困难，目前世界各国发布的波浪预报时效一般不超过36—48h，最长72h。§5船舶海洋水文气象观测与测报1．观测意义：（1）弥补海上测站稀少，资料不足的状况。（2）对天气预报进行补充订正。（3）为气象导航提供时实资料。2．观测项目、时次和程序•项目：温、压、风、湿、云、能、天、海浪、海温、水样采集、海发光等。•时次：世界时00Z、06Z、12Z、18Z共四次。•程序：正点前30分钟开始到正点结束，气象项目观测应安排在正点前15分钟内进行，气压观测应在接近正点时进行。若因特殊原因不能按时观测，可在正点后30分钟内补测完，记要栏内加说明。无法补测时，须注明原因。3．观测基本要求和注意事项•基本要求：⑴认真负责，严格按照规定进行测报；⑵坚持实事求是的科学态度，严禁伪造记录；⑶用铅笔将观测记录填写在记录表上，字迹端正，不要涂改；⑷观测后立即发报，最迟不能超过正点观测后1小时。•注意事项：观测仪器应经常进行维修保养，定期进行鉴定；值班员如遇特殊情况不能观测时，亦应委托他人负责完成测报。气温和湿度的观测•干湿球温度表观测：干球用来测定空气温度；干湿球温差用来计算湿度；空气越干燥，干湿球温差越大，空气越潮湿，干湿球温差越小。•注意事项：（1）保持百叶箱洁白。（2）按时加蒸馏水（无蒸馏水加雨水，其次饮用水），不能加海水。（3）及时更换纱布。•湿度查算：利用气温和干湿球温差，在湿度查算表中查出水汽压和相对湿度；再利用水汽压（绝对湿度）查算露点温度。气压的观测•船上观测气压通常使用空盒气压表。从气压表上读数到本站气压需经刻度订正、温度订正和补充订正。刻度订正是指仪器制造不够精密造成的误差，从仪器鉴定证上查出。温度订正是指温度的变化引起空盒弹性改变造成的误差，由附温度数和订正系数求得。补充订正是指空盒的残余变形引起的误差，由空盒气压表鉴定证上查出。•海平面气压=本站气压（经刻度、温度和补充订正）+高度订正风的观测•世界气象组织规定海面风的观测应采用正点前10分钟内的平均风速及相应的最多风向。船舶在航行时由自动风向风速仪测得的风为视风，又称合成风。我们应根据船风（风向矢量与航向相反，风速与船速相等）和视风确定出真风，三者之间的矢量关系为：视风=船风+真风•真风的计算可以由仪器自动进行，输入航向、航速后立即可显示出真风向和真风速。也可以通过上述矢量关系用图解法求出。图解法求真风•以船位点作为坐标原点，先画出船风矢量，方向与航向相反，矢量的长短表示航速的大小；再画出视风矢量，方向为视风向，矢量的长度表示风速；然后由船风矢端到视风矢端画一矢量，其方向就是真风向，矢量的长度就是真风速。云的观测•1．云的分类、特征及典型天气高云：卷云、卷层云、卷积云。中云：高层云、高积云。低云：层积云、层云、雨层云、碎雨云、积云、积雨云。•2．云量、云状的观测和记录云量观测包括总云量和低云量，云量用云遮蔽天空视野的成数来表示，如云占天空的1/10时，云量记1，云布满全天时，云量记10。云状按国际简写字母，分高、中、低三族记入相应的栏内。若天空同时出现几种云时，按高、中、低云和云量多少的顺序记录。云的观测•3．天气状况不明时云的记录因雾等天气现象使云量、云状无法辩明时，总、低云量记10，云状栏记天气现象符号。若因烟、霾等现象使天空云量、云状全部或部分不明时，总、低云量记“-”，云状栏记天气现象符号。•4．云的夜间观测夜间应站在没有灯光或灯光比较暗的地方进行观测，根据星光的有无和模糊程度来判断是否有云或什么云。高云一般都可见星光，Cs使星光模糊而均匀，Ci使星光有的地方明亮，有的地方模糊。层状云（Ns、As、St）一般都遮蔽全天，看不到星光。As使天空较明亮，Ns使天空较暗黑，St使天空均匀低暗。天气现象的观测•天气现象有100多种，主要掌握以下几种：1霾：大量极细微的尘粒、烟粒、盐粒等均匀的漂浮在空中，使水平能见度小于5海里的空气混浊现象。2轻雾：水平能见度在0.5～5海里的薄雾。3雷暴：积雨云中产生的放电现象。4龙卷：一种小范围的强烈旋风，外观上表现为从积雨云底盘旋下垂的一个漏斗状云体。5雾：悬浮在空中的大量微小水滴，使水平能见度小于0.5海里。6毛毛雨：稠密、细小而十分均匀缓慢的液态降水。微弱时徐徐下落，迎面有潮湿感。7雨：强度变化缓慢的滴状液态降水。天气现象的观测8雪：白色不透明的星状、六角形片状结晶固体降水。9雨夹雪：雪和雨同时下降。10阵雨：开始和停止都较突然、强度变化大的液态降水。11阵雪：开始和停止都较突然、强度变化大的固态降水。12阵性雨夹雪：开始和停止都较突然、强度变化大。13冰雹：坚硬的球状、锥状或形状不规则的固体降水。14雷雨：雷暴和降水同时出现。15沙尘暴：由强风将地面大量尘沙吹起，使空气混浊，天色昏黄，水平能见度≺1.0km的天气现象。在1-10km称为扬沙，漂浮在空中≺10km称为浮尘。海浪的观测海浪的观测主要包括浪高、浪向和周期的观测。浪高是指相邻波峰和波谷之间的垂直距离，单位为米。观测时根据浪的特征区分出风浪和涌浪，在较远处各挑选3～5个显著大波求取平均值为相应风浪和涌浪的波高。涌浪传来的方向称涌浪向，可以用罗经上的方位仪进行观测，以度为单位。周期是指两相邻的波峰（或波谷）相继