海浪周期关系的研究

基于实测资料的南海海浪周期关系研究黄必桂;石新刚;谢波涛;胡琴【摘要】海浪周期在海洋工程设计中有着重要作用,而不同的海洋工程设施在设计时所选用的周期参数也不同,因此不同周期间的换算关系也就显得尤为重要.本文利用南海北部油气田区1 a的实测海浪周期数据,研究了其谱峰周期、有效周期、跨零周期和最大波高周期等的相互关系,并与相关规范和文献研究结果进行对比,给出了南海海浪周期间的关系式,从而为海洋工程设计提供了支持,也为南海海浪周期关系研究提供了参考.【期刊名称】《海洋学研究》【年(卷),期】2016(034)003【总页数】5页(P6-10)【关键词】南海;海浪周期;谱峰周期;有效周期【作者】黄必桂;石新刚;谢波涛;胡琴【作者单位】中海油研究总院,北京100027;中国船舶信息中心,北京100101;中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027【正文语种】中文【中图分类】P731.22海洋工程结构设计时，除波高之外，谱峰周期是结构设计中至关重要的设计要素。

但谱峰周期难以直接测量，须求得海浪谱最大值所对应的频率，并通过求倒数的方式换算出谱峰周期。

目前通过海浪数值模式计算海浪要素，可以直接输出有效波高，但不能直接给出有效周期，给出的特征周期为积分海浪谱得到的平均周期[1]。

传统上通过现场观测资料的统计分析可获取工程关注点的有效波高和有效周期，但受观测条件和工程造价的限制，目前在外海的观测还较少。

关于海浪各种周期间的关系研究，TOBA[2]和GODA et al[3]利用实验室的风浪水槽研究了谱峰周期与有效周期间的关系。

CHAKRABARTI et al[4]根据北大西洋一次风暴中记录的海浪数据，计算出了平均周期与跨零周期的关系。

李瑞丽[1]利用渤海现场观测数据，结合实验室风浪槽观测数据和由文氏谱及JONSWAP 谱生成的模拟数据，研究了有效周期、谱平均周期和平均周期之间的关系。

华锋等[5]从PM谱出发，推导了谱峰周期与跨零周期的关系式，并利用东海的海上实测资料进行了检验。

波浪与时间比例关系时间，似乎是一种无法感知的存在，但却是我们生活中不可或缺的一部分。

而波浪，却是时间的见证者。

它们之间存在着一种神奇的比例关系，如同一个秘密的密码，只有当我们仔细观察和思考时，才能悟出其中的奥妙。

波浪，是由风力、地壳运动、潮汐等多种因素共同作用下形成的。

它们起伏跌宕，时而翻滚汹涌，时而平静如镜。

而时间，是不断流逝的，它是一种无形的存在，却又无处不在。

我们无法触摸时间，却可以通过观察波浪来感受时间的流逝。

当我们静静地坐在海边，凝望着波浪的起伏，似乎可以听到时间的脚步声。

波浪起伏的速度与时间的流逝相似，仿佛是在向我们展示着时间的轨迹。

当我们追溯波浪的起伏，我们仿佛也在回顾自己的一生。

那些高高低低的波峰和波谷，就像人生中的起起落落，有时欢乐，有时忧伤。

而波浪的一次次涌动，则是时间的一次次流逝。

波浪与时间的比例关系，也可以从不同的角度来理解。

在某些时刻，波浪的起伏似乎与时间的流逝成正比。

当我们怀念过去时，波浪似乎变得更加汹涌澎湃，仿佛要将我们带回那个曾经的时光。

而当我们期待未来时，波浪又变得平静如镜，仿佛在告诉我们，时间还在不断前进，未来依然美好。

然而，有时波浪与时间的比例关系又是相对的。

当我们追逐梦想时，波浪似乎变得更加平缓，仿佛在为我们创造一个宁静的环境。

而当我们面对困难和挫折时，波浪又变得汹涌澎湃，仿佛在向我们挑战。

这时，我们需要勇敢地面对波浪，也需要坚定地面对时间。

波浪与时间比例关系的奥妙，还可以从另一个角度来解读。

在大自然中，波浪的起伏是有规律的，它们有着特定的频率和振幅。

而时间的流逝也是有规律的，它们有着特定的节奏和周期。

波浪的起伏和时间的流逝，都是大自然中的一种规律现象。

它们相互依存、相互制约，构成了宇宙的秩序。

波浪与时间比例关系的奥秘，让我们不禁思考人生的意义。

人生就如同波浪与时间的关系，翻滚跌宕，起起落落，有时欢乐，有时忧伤。

然而，正是这种起伏与流逝，构成了丰富多彩的人生。

波浪的潮汐引言波浪是海洋中常见的自然现象之一，它们在海岸边缘形成，由于风力的作用和海洋潮汐的影响，波浪会以一定的形态不断地滚动着冲击着沿海地区。

然而，波浪的形成和变化受到很多因素的影响，其中之一就是潮汐。

本文将探讨波浪的潮汐现象，包括潮汐的定义、形成原理以及对波浪的影响。

希望通过深入了解波浪的潮汐现象，能够增进对海洋中波浪运动的理解。

什么是潮汐？潮汐是由引力作用而产生的地球表面海洋水位的周期性变化现象。

地球上存在着许多天体，包括月球和太阳等。

这些天体通过引力对地球的表面水体施加作用力，从而使得海水的水位发生周期性的变化。

潮汐的周期通常与月亮的运动周期有关，所以潮汐有时也被称为“月潮”。

具体来说，潮汐周期包括主潮和次潮两种，主潮指的是每个月产生的最高潮和最低潮，而次潮则是每隔半月产生的次高潮和次低潮。

潮汐的形成原理潮汐的形成原理可以用引力理论来解释。

月球和太阳产生的引力不仅对地球本身有影响，也对地球上的海洋水体产生引力。

由于地球自转产生的惯性，海洋水体会对月球和太阳的引力做出反应，产生相对运动。

这种相对运动导致了海洋中水位的周期性变化，形成了潮汐现象。

在潮汐的形成过程中，月球的引力起到主导作用。

由于地球和月球之间的引力相互作用，海洋水位会出现周期性的升高和降低。

当月球位于地球的两侧位置时，引力对海洋水体产生较大的影响，此时出现了主潮；而当月球位于地球的正上方或正下方位置时，引力对海洋水体的影响较小，此时出现了次潮。

潮汐的形成还受到其他因素的影响，例如地球自转的惯性、海洋水体的深度和形状等。

这些因素综合作用下，形成了复杂的潮汐现象。

潮汐对波浪的影响潮汐对波浪的影响是多方面的。

首先，潮汐的周期性变化会导致海洋中水位的升高和降低，这会直接影响波浪的形成和传播。

当水位升高时，波浪的传播速度会减慢，波峰和波谷会相对较高，形成较大的波浪；而当水位降低时，波浪的传播速度会加快，波峰和波谷会相对较低，形成较小的波浪。

浪是怎么形成的海浪是发生在海洋中的一种波动现象，人们对于海浪是怎么形成的都感到很好奇。

以下就是店铺给你做的海浪的形成原因整理，希望对你有用。

浪的形成海水受海风的作用和气压变化等影响，促使它离开原来的平衡位置，而发生向上、向下、向前和向后方向运动。

这就形成了海上的波浪。

波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。

当波浪涌上岸边时，由于海水深度愈来愈浅，下层水的上下运动受到了阻碍，受物体惯性的作用，海水的波浪一浪叠一浪，越涌越多，一浪高过一浪。

与此同时，随着水深的变浅，下层水的运动，所受阻力越来越大，以至于到最后，它的运动速度慢于上层的运动速度，受惯性作用，波浪最高处向前倾倒，摔到海滩上，成为飞溅的浪花波浪发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。

当波浪上升时将空气室中的空气顶上去，被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸并驱动发电机轴伸端上的空气透平使发电机发电，当波浪落下时，空气室内形成负压，使大气中的空气被吸入气缸并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平使发电机发电，其旋转方向不变。

海浪谱海浪可视作由无限多个振幅不同、频率不同、方向不同、相位杂乱的组成波组成。

这些组成波便构成海浪谱。

此谱描述海浪能量相对于个组成波的分布，故又名“能量谱”。

它用于描述海浪内部能量相对于频率和方向的分布。

为研究海浪的重要概念。

通常假定海浪由许多随机的正弧波叠加而成。

不同频率的组成波具有不同的振幅，从而具有不同的能量。

设有圆频率ω的函数S(ω)，在ω至(ω+ω)的间隔内，海浪各组成波的能量与S(ω)ω成比例,则S(ω)表示这些组成波的能量大小，它代表能量对频率的分布，故称为海浪的频谱或能谱。

同样,设有一个包含组成波的圆频率ω和波向θ的函数S(ω，θ)，且在ω至(ω+ω)和θ至(θ+ω)的间隔内，各组成波的能量和S(ω,θ)ωθ成比例，则S(ω，θ)代表能量对ω和θ的分布，称为海浪的方向谱。

将组成波的圆频率换为波数，可得到波数谱;将ω换为2π(频率为周期的倒)，得到以表示的频谱S()数。

海浪谱的研究现状海浪谱是描述海浪的频谱特性的数学工具。

它通常用于描述海洋工程、海洋天气预报和海洋科学中与海浪有关的现象和过程。

海浪谱的研究是海洋科学领域的重要研究方向，其研究现状主要表现在以下几个方面。

首先，海浪谱的测量技术得到了显著的提升。

传统的海浪观测主要依靠浮标、船只和海底测量站等固定或移动平台来采集观测数据，这种方法难以对较大尺度的海浪进行全面观测。

近年来，随着可编程逻辑器件和数字信号处理技术的发展，出现了可以连续记录海面高度的高精度测量设备。

此外，卫星观测技术的进步也使得对全球范围内的海浪进行观测成为可能。

这些新技术为海浪谱的研究提供了大量的高质量数据，促进了相关研究领域的发展。

其次，基于测量数据的海浪谱分析方法得到了进一步的改进。

传统的海浪谱分析主要依赖于经验公式和统计方法。

近年来，通过对观测数据的深入分析，研究人员发现海浪的谱特性表现出非线性、非高斯分布的特点，而传统方法在描述这些特点时存在一定的局限性。

因此，研究人员提出了多种基于海浪非线性特性的谱分析方法，如小波变换、独立成分分析和奇异谱分析等。

这些新方法在海浪谱研究中得到了广泛应用，提高了海浪谱分析的准确性和可靠性。

此外，海浪谱的数学模型也得到了改进和完善。

海浪的形成和演变是一个复杂的非线性过程，传统的海浪数学模型难以真实地模拟这些过程。

近年来，研究人员提出了一系列基于非线性波动方程的数学模型，如KdV方程、NSWE方程和Boussinesq方程等。

这些新模型在描述海浪的传播、相互作用和能量转移等方面具有更高的准确性和可靠性，为海浪谱的研究提供了有力的工具。

最后，海浪谱的应用领域正在不断扩展。

海浪是海洋工程和海洋交通的重要影响因素，认识和预测海浪谱对于合理设计和安全运营这些海洋工程和交通设施至关重要。

近年来，海浪谱的研究正在逐渐向海洋可再生能源、海洋环境保护和海洋资源开发等方向扩展。

研究人员通过对海浪谱特性的深入研究，为海洋可再生能源的开发提供了理论指导和数据支持，有助于提高可再生能源的利用效率和可持续发展。

第5章海洋波浪5.1海洋波动现象概述海洋中存在着各种形式的波动，它既可发生在海洋的表面，又可发生在海洋内部不同密度层之间，有着不同的波动尺度、机理和特性，各种波动现象复杂。

海洋波动是海水运动的主要形式之一。

海洋表面总被形容为时而波涛汹涌，时而涟漪荡漾，呈现出一种复杂的波动现象。

引起海水表面波动的自然因素有很多，如海洋表面受到风与气压的作用、天体的引潮力及海底地震与火山的作用等，它们引起的波动现象有不同的尺度，造成各种波动的周期、波高、波长等波动特性的不同，各自具有不同的能量范围，对海洋工程结构的作用影响也不同。

如图5-1所示。

周期最小的毛细波(Capillary Wave)是由水的表面张力控制下的波动，其波高≤1～2 mm，波长最大约1.7 cm，相对能量很小，在海洋工程结构物的设计与运动分析中可不需考虑。

对海洋工程结构物影响最大的波动是海面重力波(Surface Gravitational Wave)，它受海面风的作用而引起，然后在重力这个恢复力的作用下做垂直振荡，具有巨大的能量。

根据观测记录，波动周期在1～30 s期间的海浪占到海面观测海浪中的大部分，并且这部分海浪的波动能量极大，是船舶、平台等海洋工程结构物结构受损与变形破坏的主要因素，因此海洋结构物必须设计成能抵御各种风浪作用，海浪成为海洋工程结构物在设计施工中必须考虑的环境载荷条件之一。

此外，周期长于5 min 的长周期波将带来海面水位较大的垂向升降变化，这主要有由风暴及海底地震等引起的风暴大潮与海啸波以及由天体引潮力引起的潮波( TidalWave)。

潮波等长周期波带来的水位变化主要影响海洋结构物的设计高程，需收集统计资料并作长期预测，是海洋工程结构物在设计施工中必须考虑的因素之一，风暴潮和海啸波对近海海岸工程还具有极大的冲击能量。

海洋中的海水密度在垂向上分布不均匀就舍产生内波现象，在水下出现水质点的最大运动振幅而不是在海表面。

这种发生在海洋内部不同密度层间的波动就称为海洋内波(Internal Wave)。

波浪模式重复的点之间的最短距离在海边漫步时，常常可以看到波浪在海面上起伏不定，形成一道道美丽的风景。

波浪模式是一种重复的自然现象，其中相邻波峰和波谷之间的距离往往是相等的。

在这种波浪模式中，我们可以观察到波峰和波谷之间的最短距离，这种距离反映了波浪的频率和振幅。

波浪模式是一种周期性的波动现象，它可以在自然界的各个领域中观察到，如海浪、声波、光波等。

在海浪中，波浪的频率和振幅决定了波浪的高度和速度。

波浪模式的形成受到很多因素的影响，包括风力、水深、海底地形等。

在海浪中，相邻波峰和波谷之间的距离越短，波浪的频率就越高，波浪的能量就越集中。

在观察波浪模式时，我们常常会注意到波峰和波谷之间的距离。

这个距离通常被称为波长，它是波浪的基本特征之一。

波长越短，波浪的频率就越高，波长越长，波浪的频率就越低。

在波浪模式中，波长和波速之间存在着密切的关系，波速等于波长乘以波的频率。

除了波长，波峰和波谷之间的最短距离也是一个重要的参数。

这个距离反映了波浪的振幅，即波浪的高度。

波浪的振幅越大，波浪的能量就越强，波浪的影响范围也就越广。

在观察波浪模式时，我们可以通过测量波峰和波谷之间的最短距离来判断波浪的振幅和能量。

波浪模式的研究不仅可以帮助我们了解自然界中的波动现象，还可以为海洋工程、气象预报、地震监测等领域提供重要参考。

通过对波浪模式的观察和分析，我们可以更好地理解自然界的规律，为人类的生产生活提供更多的便利和支持。

在日常生活中，我们常常可以看到波浪模式的重复出现，无论是在海浪中、音波中还是光波中。

这种重复性的现象给人们带来了美的享受，也启发着人们对自然界的探索和理解。

通过对波浪模式的研究，我们可以更好地认识自然界的奥秘，感受到大自然的无穷魅力。

总的来说，波浪模式重复的点之间的最短距离是波浪模式中一个重要的参数，它反映了波浪的振幅和能量。

通过对波浪模式的观察和分析，我们可以更好地理解自然界中的波动现象，为人类的生产生活提供更多的便利和支持。

海洋物理学中的海浪与海洋动力学相互作用研究在海洋物理学研究领域中，海浪与海洋动力学的相互作用一直是一个重要的课题。

海浪是指由于风力作用在海洋表面上形成的起伏波纹，而海洋动力学则研究了其它海洋力学过程，包括洋流、海洋混合层、海洋温盐度等方面的变化。

本文将重点探讨海浪与海洋动力学相互作用的研究进展和相关应用。

一、海浪的形成与传播海浪是海洋中最为常见的波浪现象，其形成是由于风力作用引起的。

当风吹向海洋表面时，由于风力的作用，水面上的水分子会受到推动而产生波动。

随着风力的不断作用，这些波动逐渐累积形成了海浪。

海浪传播的过程可以分为两个阶段：大洋传播和近岸传播。

在大洋传播阶段，海浪的波长较长，周期较大，波浪能量传播较远。

而在近岸传播阶段，由于深度变浅，波浪开始受到水底摩擦的影响，波长变短，波浪高度增加。

这个过程中，海浪与海洋动力学之间的相互作用开始显现出来。

二、海浪对海洋动力学的影响海浪对海洋动力学的影响主要表现在以下几个方面：1. 海浪与海洋流动的相互作用：海浪的存在会对海洋流动产生影响。

首先，波动的表面会使得海洋流动产生涡旋结构，从而影响水体的流动速度和方向。

同时，海浪还会对海洋表面产生压力，从而在表面形成浪垄和浪谷，进一步改变了海洋流动的特性。

2. 海浪对海洋混合层的影响：海洋混合层是海洋表面至海洋中层之间的混合区域，其中包括海水的温度、盐度等物理性质的变化。

海浪的存在能够增加海洋混合层的混合程度，从而影响海水的温度和盐度分布。

这对于海洋生态系统和气候变化等具有重要的影响。

3. 海浪对海洋沉积过程的影响：海浪的存在能够改变海洋沉积物的输运和沉积过程。

海浪的作用下，岸边的悬浮沉积物会被搬运到近岸区域，形成海洋沉积物的堆积。

同时，海浪的侵蚀作用也使得海底的沉积物被重新悬浮并输送到其他地区。

三、海浪与海洋动力学相互作用的研究方法为了研究海浪与海洋动力学的相互作用过程，科学家们采用了多种方法和工具。

其中包括：1. 模型实验：通过设计合适的实验设备，模拟海浪与海洋动力学的相互作用过程，观察和记录相关参数的变化，以推测其相互作用机制。

研究海浪的意义引言：海浪是大海与陆地交界处的自然现象，随着风的力量和海底地形的影响，形成了起伏不定的波浪。

这一壮观的自然景观吸引了众多的科学家和研究者，他们通过研究海浪的形成、发展和影响，揭示了海浪背后的深刻意义。

一、海浪的形成和发展海浪的形成源于风力的作用。

当风吹过海面时，擦过水面的风力会使水分子发生位移，形成起伏的水波。

风的强度、方向和时间都会对海浪的形成和发展产生影响。

此外，海底地形的起伏和海洋流动也会对海浪的形态和大小产生影响。

二、海浪的影响1.经济影响：海浪是海洋运输和渔业的重要因素。

研究海浪可以帮助我们更好地了解海浪对船只航行的影响，制定更安全的航行路线。

此外，海浪对渔业的影响也很大，了解海浪的变化可以帮助渔民选择合适的捕捞时间和地点。

2.环境影响：海浪对海洋生态系统的平衡起着至关重要的作用。

海浪的运动可以搅动海水，使得水中的氧气更好地被分散，促进生物的呼吸和新陈代谢。

此外，海浪也可以将营养物质和浮游生物带到岸边，为沿岸生态系统提供养分。

3.地质影响：海浪对海岸地质的塑造具有重要的影响。

长期的波浪冲刷和侵蚀作用可以改变海岸线的形状和地貌，形成海蚀平台、海蚀洞等地质景观。

同时，海浪也可以带来沉积物，形成沙滩和沙丘。

三、海浪的研究意义1.科学研究：研究海浪可以帮助我们更好地了解海洋和大气的相互作用，揭示海洋和气候变化之间的关系。

此外，海浪研究还可以为海洋工程、海洋资源利用等领域提供科学依据。

2.灾害预测和防御：海浪是海啸、风暴潮等自然灾害的重要因素。

通过研究海浪的形成和发展规律，可以提前预测和预警海啸等灾害，为相关地区的防御工作提供科学依据。

3.生态保护：研究海浪对海洋生态系统的影响，可以帮助我们更好地保护海洋生物多样性和生态平衡。

了解海浪对海洋生态系统的重要性，可以制定更科学的保护策略和措施。

结论：海浪作为大自然的奇观之一，对人类生活和自然界都具有重要意义。

通过研究海浪，我们可以更好地了解海洋和大气的相互作用，揭示海洋和气候变化之间的关系，为海洋工程、灾害预防和生态保护提供科学依据。

课题探究：潮汐现象一. 潮汐现象凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波逐澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。

如此循环重复，永不停息。

海水的这种运动现象就是潮汐。

法国文学称之为“大海的呼吸”。

潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮，而不是一次,“昼涨称潮，夜涨称汐”。

简而言之“潮”指白天海水上涨，“汐”指晚上海水上涨，不过通常我们往往将潮和汐都叫做“潮”。

潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。

涨潮时潮位不断增高，达到一定的高度以后，潮位短时间内不涨也不退，称之为平潮，平潮的中间时刻称为高潮时。

平潮的持续时间各地有所不同，可从几分钟到几十分钟不等。

平潮过后，潮位开始下降。

当潮位退到最低的时候，与平潮情况类似，也发生潮位不退不涨的现象，叫做停潮，其中间时刻为低潮时。

停潮过后潮位又开始上涨，如此周而复始地运动着。

从低潮时到高潮时的时间间隔叫做涨潮时，从高潮时到低潮时的时间间隔则称为落潮时。

一般来说，在许多地方涨潮时和落潮时并不一样长。

海面上涨到最高位置时的高度叫做高潮高，下降到最低位置时的高度叫低潮高，相邻的高潮高与低潮高之差叫潮差。

从各地的潮汐观测曲线可以看出，无论是涨、落潮时，还是潮高、潮差都呈现出周期性的变化，根据潮汐涨落的周期和潮差的情况，可以把潮汐大体分为如下的4种类型：1.正规半日潮在一个太阴日(约24时50分)内，有两次高潮和两次低潮，从高潮到低潮和从低潮到高潮的潮差几乎相等，这类潮汐就叫做正规半日潮。

2.不正规半日潮在一个朔望月中的大多数日子里，每个太阴日内一般可有两次高潮和两次低潮；但有少数日子(当月赤纬较大的时候)，第二次高潮很小，半日潮特征就不显著，这类潮汐就叫做不正规半日潮。

3.正规全日潮在一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮，像这样的一种潮汐就叫正规日潮，或称正规全日潮。