黄河三角洲海区的海浪频谱

海浪谱是表征海浪结构的一个重要特性,它不仅能揭示海浪的内部结构,而且还可描述海浪的对外表现特征。对于不规则海浪,人们常用方向谱来描述,目前大多写成 S(ω,θ)=S(ω)cosβθ 式中θ为谱中组成波的传播方向与主浪向的夹角,ω为圆频率,S(ω)为频谱,β为待定系数。 海浪频谱能清楚地指明波能集中的频带,这对海洋工程的波浪载荷计算具有重要意义。显然,用上述形式表示海浪方向谱,关键是得到其频谱。     

分段多项式风浪频谱

本文分两段、三段、四段给出多项式形式的风浪频谱，它们满足下述条件：分段处谱值及斜率均连续；谱峰位于给定点（ωｏ，ｐ）；谱矩与有效波高Ｈ，平均周期Ｔ之间满足关系式Ｈ＝４．０√ｍ０，Ｔ＝２π（ｍ０／ｍ１）或Ｔ＝２π√ｍ０／ｍ２。多项式谱的指数和分段点均是可变的，因而谱形可在较大范围内调整，以便拟合实测谱和各种不同形式的谱。文中给出用四段多项式谱拟合ＪＮＳＷＡＰ谱的实例。     

论运动坐标系中的海浪谱

基于Galieo变换，导出了运动坐标系与静止坐标系中海浪谱间的关系。由于海浪是频散的，两者间的关系是频率相关的。运动坐标系中的海浪频谱是与静止坐标系中的海浪方向谱相联系的。以文氏谱作为静止坐标系中的海浪频谱，给出了不同速度下运动坐标系中的海浪频谱。     

关于Bretschneider风浪频谱的注记

依据作者提出的海浪能量外观分布，即外频谱的概念，重新推导了Ｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ风浪谱，极大地简化了Ｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ原来的推演过程，并对谱的系数予以订正，将订正后的Ｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ和Ｍｏｓｃｏｗｉｔｚ谱进行了比较，结果表明，两种风浪频谱在数学表述上是完全等价的。     

X-波段雷达近海海浪频谱反演的神经网络模型

X-波段雷达作为国内海浪观测的一种新工具,在海浪频谱获取和有效波高反演方面仍存在较多问题.本文利用非线性回归方法,将现场实测浮标数据频谱和雷达一维图像谱分别与标准频谱模型进行拟合,发现浮标频谱和一维图像谱具有标准频谱的特征,能够较准确地获取相应的谱参数.提出了建立由雷达一维图像谱参数反演海浪频谱参数的神经网络模型,同时在模型中加入影像序列信噪比,进而反演有效波高,并将反演结果与现场实测数据和传统算法(建立影像序列信噪比与有效波高之间的线性回归方程)进行了对比,结果表明,获取谱参数的误差和反演有效波高的平均误差在20％以内,而传统算法计算有效波高平均误差在20％以上.     

香港附近海区台风海浪谱研究

据1985年Tess台风影响下香港附近西冲测站59组实测海浪谱,应用JONSWAP谱型反复对实测的无因次平均谱拟合与比较,提出了一个台风海浪无因次拟合谱。将此无因次拟合谱与1986年Wayne台风37组实测无因次平均谱拟合比较,两者十分相近。将此转化为以,和ω_0为参量的有因次谱,幂指数P是的函数,ω_0则是,的函数。该有因次谱与三个台风海浪谱拟合,效果良好,可以代表香港附近海区的海浪谱。离差指标检验与谱形、波参数比较,都较为理想。文中还探讨了深水台风海浪谱公式。     

基于三阶斯托克斯波的谱估计及海浪数值模拟研究

为了拓宽建立深水非线性海浪频谱模型的研究途径,基于三阶斯托克斯波理论,提出了以改进的三阶斯托克斯波为组成波,以修正的自回归模型(AR)谱估计方法得到的估计谱(简称新谱)为靶谱的非线性海浪模型。通过基于模拟频谱和相位谱反演海浪波面高度时间序列(以下简称海浪时历反演方法)的谱比较方法验证了新谱的优越性,为从根本上解决精确评估海浪谱提供了技术支撑,对于增强未来掌控海战场具有重要意义。     

最大熵法与传统法海浪谱估计的比较

海浪功率谱是描述海浪波面随机过程的基本特征参数，它既可研究海浪能量相对于频率的分布，又可研究海浪波面对外表现的统计规律。因此，准确求出海浪频谱具有重要的实用意义。目前常用的海浪频谱估计自相关法和周期图法，它们都引进一些假设及某种权函数的主观意志。     

外观海浪谱的比较和验证

不同于通常意义下的海浪谱(以下简称为“内频谱”),外观海浪谱描述的是海浪能量随外观频率的分布,它可以依据表征海浪外观统计特征的波高与调期联合分布从理论上确定.本文在Huang、孙孚等已有工作的基础上,对外观海浪谱进行了较为深入的研究.首先,纠正了Huang等论文中的某些错误,并将Huang、孙孚等据不同的联合分布导出的外观海浪谱进行比较;然后,分别计算这两种外观海浪谱的前三阶矩,并与内频谱的矩进行比较;最后,用实验和现场资料对从理论上导出的外观海浪谱进行验证.结果发现,当谱宽度v≤0.3时,外观海浪谱矩与内频谱矩差异很小,理论谱形与实测结果也非常接近.因而,在实际问题的应用中,若谱宽度不大,则就可以用本文讨论的外观海浪谱去替代目前从理论上尚不能得到的通常意义下的海浪谱.     

风浪槽内风浪外频谱谱形的一些特征

利用实验室风浪槽内测得的波面序列资料估计风浪外频谱。通过与实测风浪内频谱的比较,研究实测风浪外频谱的谱形特征,探讨海浪外频谱与内频谱的相似性问题。此外,还检验一种理论海浪外频谱。     

波面极大值处水质点水平速度的统计分布

基于Ｌｏｎｇｕｅｔ－Ｈｉｇｇｉｎｓ提出的线性随机海浪模型,导出了波面极大值处水质点水平速度的统计分布。分布的形式类似于波面极大值的统计分布,其中引入了一个新的谱宽度参量εｕ为１－ｍ２３ｍ２ｍ４１２。当εｕ趋于零时,导出的分布函数为瑞利分布;当εｕ趋于１时,则为正态分布。在窄谱情形下εｕ趋于１２ε,其中ε为１－ｍ２２ｍ０ｍ４１２,为常用的谱宽度参量     

风浪频谱的成长模型 Ⅱ.三参量的风浪频谱随风区的增长关系

为研究三参量风浪频谱随风浪的成长关系,从而直观地描述风浪频谱成长过程中的超射现象.并证明三参量谱谱型的合理性.基于已得到的谱参量随风区的变化关系,对三参量风浪频谱以及风浪频谱成长过程中存在的"超射"现象作深入的研究,得到三参量风浪频谱随风区的成长关系:S(-ω,-m0,-ω0,B)=-m0(-x)/-ω0(-x)B(-x)[-ω/-ω0(-x)]-p(x)exp[-p(-x)/q(-x)([ω/ω0(-x)]-q(-x)-1)]在此基础上,得到无因次风区:300、500、2000、5500、10000、15000下,风浪频谱的谱线,从而直观地描述了风浪频谱成长过程中的"超射"现象,并认为在风浪频谱的成长过程中确实存在着"超射"现象,但是该现象并不如Hasselmann等提出的理论中阐述的那样存在于风浪频谱成长的全过程,而是仅存在于风浪频谱成长的初期.随着风浪的不断成长,"超射"现象逐渐减弱,直到风浪接近充分成长,"超射"现象也随之逐渐消失.经过不同风区下实测数据的检验,证明S(ω,-m0,-ω0,B)、S(ω,-H,-T,B)、S(ω,-H,-T,-δ)以及S(ω,-H,-T,β)四种形式的三参量风浪频谱谱型是合理的,同时也进一步证明了谱的零阶矩、谱的峰频率、谱宽度、波高、周期、波陡和波龄随风区变化关系的正确性.     

三维随机海浪的数值模拟

本文首先分析了三维随机海浪的方向谱函数和三维随机海浪的数学模型,然后在ＭＡＴＬＡＢ环境下设计了数值模拟程序,并模拟出三维随机海浪的方向谱和三维随机海浪的三维空间模型。     

最大熵法与传统法海浪谱估计的比较

一、问题的提出 海浪功率谱是描述海浪波面随机过程的基本特征参数,它既可研究海浪能量相对于频率的分布,又可研究海浪波面对外表现的统计规律。因此,准确求出海浪频谱具有重要的实用意义。目前常用的海浪频谱估计自相关法和周期留法,它们都引进一些假设及某种权函数的主观意志。最大熵法(MEM)是资料自适应谱估计法,它的窗函数是不固定的,是自身适应一个频率又一个频率,在一个频率上估计谱值很少受其它频率的方差     

广东阳西近岸海域海浪谱分析

根据广东阳西近岸海域测站1a实测共4 949组的原始随机波面观测记录,用自相关函数法和快速傅里叶变换法进行谱估计,得到波谱各特征参数,并与实测波面统计的特征值进行比较,经分析,选用快速傅里叶变换法估计研究海域的实测谱,对粗谱进行平滑和分析,筛选出研究海域海浪的样本谱498个,将平滑后的谱形无维量化,得到广东阳西海域海浪无维量平均谱曲线并求出对应谱参数,计算得到谱峰频率f0为0.121,特征频率μ10、μ20分别为1.929、2.733,谱宽度ε、ν为0.83、1.39.采用5种理论频谱模式对实测无维量谱进行拟合,根据拟合结果推荐γ=1.920 5的JONSWAP谱或者b=5.7、δ=6.0、k=0.5的莆田谱作为广东阳西近岸海域的海浪谱型,对该海区的工程建设、海浪预报警报和海浪理论研究具有较好的参考作用,对我国其他类似海域也有一定的参考价值.     

传统方法估计海浪频谱质量问题的讨论

一、问题的提出我国《海洋调查规范》(1975)的“海浪频谱的分析”节中,曾规定了传统频谱估计方法的一些参数,例如采样步长是0.5,0.75,1秒;自由度是50～60等等。由于当时海浪资料的限制,只比较了谱窗对谱质量的影响,规定自相关法采用Hamming窗是最佳,周期图法采用矩形窗。在这窗函数下进行谱估计时,步长的选取,自由度的确定,只分析少数几组资料,故这些参数确定是参阅了Wilson(1970)和Kinsman(1965)等文献。因此,这些     

胶州湾风浪频谱的拟合模式

一、引言海浪谱已成为当今海浪研究的中心问题。自Neumann最先于1953年提出一个风浪频谱表示形式,并用于海浪预报以来,三十多年来,许多海浪研究者一直在致力于求得一个精确和符合实际的海浪谱。其中Pierson和Moskowitz(1964)的充分成长风浪谱、我国文圣常教授所领导的研究组(1966)提出的深浅海波谱、Hasselman等人(1973)提出的受制于风区的JONSWAP谱,在海浪预报、海浪模拟及工程设计中应用较广泛。这些谱和其它一些谱都具有基本相似的形式,其中频率指数为常数和固定     

海浪过程平稳性的一种检验方法

一、问题的提出自Tayfun等将Priestley提出的非平稳随机过程的谱理论及其用滤波技术进行谱估计的方法应用到非平稳波场中来之后,非平稳海浪过程的谱估计技术已基本得到解决。文献[2]在Priestley和Tayfun等研究的基础上,提出了以成长风浪谱为依时谱的理论,较严格地阐明了谱宽度参量B_f(t,ω)和B_o(t,ω)的变化规律,使非平稳海浪过程谱估计在理论上更加完善;在应用上提出了对成长风浪谱进行优选的判     

华南沿岸浅水台风风浪频谱的初步探讨

在深水海浪向近岸浅水区传播的过程中,由于变浅作用,海浪的频谱 相应的变化。章以华南沿岸实玫水台风风浪资料为基础,通过分析比较深水风浪频谱与实测台风风浪频谱的不同,并对实测资料进行统计处理,得出适用于华南沿岸浅水台风风浪的频谱。章针该频谱与已有的两种深 浪频谱和Ｂａｓｉｎｓｋｉ－Ｍａｓｓｅｌ浅水风浪频谱进行了比较。     

海浪外频谱的一种表示

基于孙孚提出的海浪波高与外观频率的联合概率分布及海浪能量的外观分布概念，定义了一种新的外观分布，导出了其外频谱的解析形式，并讨论了它的一些性质。结论表明，本文提出的外频谱在高频处比例于外观频率的负4次方，与通常海浪频谱的高频特征相同，但不同于孙孚导出的负5次方的结论；二阶矩与海浪频谱的二阶矩完全相同，此结论亦与孙孚导出的结果不同。