廈門大學海洋科學導論課件(水文部分)lect141202

1、Internal wave(內波) 界面內波 (Interface internal wave) 開爾文波波速表面波波動集中在界面附近，向上向下減弱；界面上下 運動方向相反水位和流速變化同步左岸波動的振幅比右岸小1有限振幅波(stokes波）1. 波剖面不是簡諧曲線，且對于橫軸不對稱2. c與 H有關，c 3. 水質點的軌跡很近于圓，但不是封閉的4. 波動的動能大于勢能EkEp，而且Ek鉛直Ek水平5. 大于一定程度波面將破碎，理論上其破碎角為120或1/72風浪（wind wave) 的成長消衰取決于能量攝取與消耗的平衡關系風浪的傳播方向與風向一致Wind speed(風速），Wind du

2、ration(風時),Fectch（風區(qū)）3(二) 風浪成長與風時(Wind duration )、風區(qū)(Fetch)的關系1. 名詞解釋風時：狀態(tài)相同的風持續(xù)作用在海上的時間風區(qū)：狀態(tài)相同的風作用海域的范圍風區(qū)長度：從風區(qū)的上沿開始，沿著風吹去的方向至某一點的距離2. 規(guī)律假設在風區(qū)內有4個觀測點A、B、C、D，各點的風區(qū)長度分別為LA、LB、LC、LD；各點的波高隨時間t變化的曲線如右圖所示風區(qū)上沿ABCDLALBLCLD4tHAHststHBHCtHDta. 各點的H隨t增長而增大，但到一定的時刻(ts)，H就不隨時間變化而增大，此時風浪處于定常狀態(tài)b. 各點達到定常狀態(tài)的時間隨風區(qū)長度

3、的增大而增大 L,tsc. 各點處于定常狀態(tài)的波高隨風區(qū)長度的增大而增大 L,Hsd. 當t=tBs時，B點剛達到定常。這時，B點的左邊(如A點)已達定常，而B點的右邊各點(如C、D點)尚未達到定常，處于過渡狀態(tài)，這些點的波高還有繼續(xù)成長的趨勢e. 過渡區(qū)的波高不隨地點變化。當t=tBS時，B點達到正常，而C、D點處于過渡狀態(tài)，這時HCB=HDB=HBS風區(qū)上沿ABCDLALBLCLD5g. 定常狀態(tài)的波浪只受制于風區(qū)，而過渡狀態(tài)的風浪只受制于風時無論風區(qū)長度多大，風時多長，風浪不可能無限地成長。為什么？f. 過渡區(qū)與定常區(qū)的分界線隨時間向風向的下方移動。當t=tBS時，B點達到定常，分界線在

4、B點；當t=tCS時，C點達到定常，分界線移到C點6風浪成長狀態(tài)(phases of wind wave)定常態(tài)：某點的風浪尺度達到理論上的最大值； 過渡態(tài)：某點風浪未達理論最大，隨時間的推移，還可繼續(xù)增長； 最小風時：對應風區(qū)內某點，風浪達到定常狀態(tài)所用的時間。 最小風區(qū)：實際風時一定，對應某一風區(qū)內的波浪達到定常態(tài)，此一風區(qū)長度稱為最小風區(qū)。 判別風浪的狀態(tài)： 風時最小風時，風浪是過渡態(tài)，反之定常態(tài)；風區(qū)最小風區(qū)，風浪是定常態(tài)，反之是過渡態(tài)。充分成長： 波浪在成長過程達到一定尺度后，攝取與消耗能量達到平衡時，波浪不再增大。7Fully Developed SeaWaves grow in

5、size until they reach a maximum for a particular wind speed, fetch and duration of wind.This stage is known as a fully developed sea.Waves cannot grow any larger because energy supplied by the wind = energy lost by waves breaking and leaving fetch area.8How high will the seas get?Fetch How much area

6、 does the sea have available to build?Duration How long has the wind been blowing?Wind Speed How fast is the wind blowing?Fully Developed Sea - when the seas cant get no higherAny additional energy added is lost in breaking wave tops, sea spray, white caps9Relationships of waves to fetch10Increasing

7、 the fetch11Conditions for a fully developed sea12Long waves from long fetch and steady winds13英國海軍上將蒲福(Admiral Sir Francis Beaufort)於1806年所訂定的蒲福風級(Beaufort Scale)，在1838年採用時蒲福風級僅有十二級，目前已延伸至十七級。141516 風級浪高對照表 蒲福風級名稱風速浪高 (公尺)風浪每時海浬每秒公尺可能波高最大波高0無風-1 以下0 - 0.2-1軟風微波1 - 30.3 - 1.50.10.12輕風微波4 - 61.6 - 3.

8、30.20.33微風小波7 - 103.4 - 5.40.61.04和風小浪11 - 165.5 - 7.91.01.55清風中浪17 - 218.0 - 10.72.02.56強風大浪22 - 2710.8 - 13.83.04.07疾風大浪28 - 3313.9 - 17.14.05.58大風巨浪34 - 4017.2 - 20.76.07.59烈風猛浪41 - 4720.8 - 24.47.010.010暴風猛浪48 - 5524.5 - 28.49.012.511狂風狂濤56 - 6328.5 - 32.611.516.012颶風狂濤64 - 7132.7 - 36.914.016以上

9、13颶風狂濤72 - 8037.0 - 41.414以上16以上14颶風狂濤81 - 8941.5 - 46.114以上16以上15颶風狂濤90 - 9946.2 - 50.914以上16以上16颶風狂濤100 - 10951.0 - 56.014以上16以上17颶風狂濤109 - 11856.1 - 61.214以上16以上17Shoaling swells18Swell(涌浪)涌浪(swell)：離開風作用區(qū)域的浪，波面平坦光滑，波峰線長，周期、波長大19(三) 涌浪的傳播1. 涌浪在傳播過程中，波高將逐漸降低原因海水內摩擦和空氣阻力 波浪的消衰具有選擇性：波長大的衰減慢，小的衰減快，首先消衰的是那些疊置在大浪上的漣漪，這也是涌浪波面比較光滑的原因彌散作用：波長大的速度快，波長短的速度慢角散作用2. 涌浪的周期和波長都在增加3. 涌浪的波長比其波高大40-100倍，非常低的涌浪(先頭涌)其波長可能超過波高1000倍以上4. 涌浪的傳播距離十分驚人5. 深水區(qū)涌浪的傳播速度遵守 的關系，但傳至近岸水域，更接近于長波的性質20Formation of Swell and wave trainsDispersion depends on wavele