海洋要素计算与预报(海浪3)
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第三章地球上的水第三节海水的运动表层海水最基本的运动形式有海浪、潮汐、洋流。
波浪:海面的波状起伏现象。
潮汐:海水周期性涨落现象。
洋流:海水大规模定向运动。
一、海浪1、定义:海浪就是海里的波浪。
并且人们通常用波峰、波谷、波高、波长等要素来描述海浪。
2、组成要素:波峰:海浪周期性运动的高处部分。
波谷:海浪周期性运动的低处部分。
波长:相邻波峰之间的水平距离。
波高:相邻波峰到波谷之间的垂直距离。
3、成因:(1)风浪海浪一般由风力形成,称为风浪。
风速越大,海浪越高,能量越大。
在强风等作用下,近岸地区海面水位急剧升降,称为风暴潮。
风暴潮根据风暴的性质,通常分为由温带气旋引起的温带风暴潮和由台风引起的台风风暴潮两大类。
温带风暴潮,多发生于春秋季节,夏季也时有发生。
其特点是:增水过程比较平缓,增水高度低于台风风暴潮。
主要发生在中纬度沿海地区,以欧洲北海沿岸、美国东海岸以及我国北方海区沿岸为多。
台风风暴潮,多见于夏秋季节。
其特点是:来势猛、速度快、强度大、破坏力强。
凡是有台风影响的海洋国家、沿海地区均有台风风暴潮发生。
案例:P58 1953年荷兰遭受风暴潮袭击阅读材料,分析此次风暴潮损伤严重的原因及研究的防御措施?(2)外力海底地震、火山爆发或水下滑坡、坍塌都可能引起海水的波动,甚至形成巨浪,形成海啸。
类型成因常见海浪由风力作用形成,海浪越高,能量越大海啸海底地震、火山爆发或水下滑坡、坍塌都可能引起海水的波动,甚至形成巨浪风暴潮在强风等作用下,近岸地区海面水位急剧升降。
当强风与海水涨潮同时发生,海水水位暴涨,风暴潮来势倍增。
热带、温带的沿海地区均可能遭受风暴潮的袭击4.海浪与人类活动(1)影响人们在海滨和海上的活动冲浪等活动需要选择浪较高的时候进行,可以增加挑战性出海捕捞、勘探、航行等海上活动处于安全考虑,需要选择浪小的时候。
在海上活动要密切关注天气预报,选择适宜活动的海浪条件。
(2)海啸和风暴潮能量巨大,往往给沿岸地区带来灾难性后果。
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过分析气象条件对海浪的影响,了解海浪的形成机制及其变化规律,为航海、渔业等海洋活动提供参考依据。
通过实验,掌握以下内容:1. 海浪的形成原因及影响因素;2. 不同气象条件下海浪的特征;3. 海浪预报的基本方法。
二、实验原理海浪是海洋表面由于风力、气压、温度、湿度等气象条件的变化而产生的波动现象。
风力是海浪形成的主要原因,风力的大小、方向、持续时间等因素都会影响海浪的大小和形状。
此外,气压、温度、湿度等气象条件也会对海浪产生影响。
三、实验材料1. 海浪观测资料:包括波浪高度、周期、方向等;2. 气象资料:包括风速、风向、气压、温度、湿度等;3. 地图:包括地理位置、海岸线、岛屿等;4. 计算机:用于数据分析和绘图。
四、实验步骤1. 数据收集:收集2019年1月至2020年12月期间我国沿海某海域的海浪观测资料和同期气象资料。
2. 数据处理:对收集到的数据进行整理和清洗,确保数据的准确性和完整性。
3. 相关性分析:分析海浪特征与气象条件之间的相关性,找出影响海浪的主要气象因素。
4. 海浪预报:利用气象资料和海浪观测资料,采用数值预报方法对海浪进行预报。
5. 结果分析:分析预报结果与实测数据的差异,评估预报精度。
五、实验结果与分析1. 相关性分析:通过相关性分析,发现风速和风向对海浪的影响最为显著。
当风速较大、风向与海岸线垂直时,海浪高度较高;当风速较小、风向与海岸线平行时,海浪高度较低。
2. 海浪预报:利用数值预报方法,对海浪进行预报。
预报结果与实测数据的平均误差为0.5米,预报精度较高。
3. 典型案例分析:选取一次台风过程,分析气象条件对海浪的影响。
结果表明,台风中心附近的风速和气压梯度力较大,导致海浪高度显著增加,形成巨浪。
六、实验结论1. 风力是影响海浪形成的主要因素,风速和风向对海浪高度有显著影响。
2. 气象条件对海浪预报有重要意义,合理利用气象资料可以提高预报精度。
海浪预报三维动画计算原理与制作方法高志一;于福江;许富祥【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2011(030)002【摘要】研究了基于线性海浪模型制作三维动画海浪预报产品的制作方法,并制作了首个三维动画海浪警报产品.基本步骤为:由线性海浪模型生成一系列不同波高和波长的二维海面高度场,以及这些波面高度场对应的反光系数场;根据海浪预报图中波高的空间分布情况将不同波高的波面高度场拼接成复合的波面高度场,同时拼接出与之对应的复合反光系数场;由复合的波面高度场和反光系数场渲染出三维波面.并将渲染后的波面时间序列串接成动画形成最终产品.三维动画形式的海浪预报产品能有效地克服海浪有效波高等值线图信息不直观的缺点,预报信息易于被广大用户和公众理解.%A method of preparing an animation of 3-D wave forecasting is explored. A series of wave surface elevation fields with different mean wave height and wave length are generated on the basis of linear wave model, and also the corresponding reflective fields are generated. A composite wave surface elevation field and the corresponding reflective coefficient field are generated according to the significant wave height contour map. The frames of 3-D wave field are rendered based on these composite wave surface elevation fields. A series of rendered frames are animated at last. The 3-D animation of wave forecasting is much easier to understand for the public.【总页数】7页(P172-178)【作者】高志一;于福江;许富祥【作者单位】国家海洋环境预报中心,北京,100081;国家海洋环境预报中心,北京,100081;国家海洋环境预报中心,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】P731.33【相关文献】1.海浪预报知识讲座第十三讲海浪预报技术及预报方法(6)——海浪数值预报(Ⅱ) [J], 许富祥2.海浪预报知识讲座第十四讲海浪预报技术及预报方法(7)——海浪数值预报(Ⅲ) [J], 许富祥3.海浪预报知识讲座——第九讲海浪预报技术及预报方法(2) [J], 许富祥4.海浪预报知识讲座第八讲海浪预报技术及预报方法(1) [J], 许富祥5.海浪预报知识讲座第十一讲海浪预报技术及预报方法(4)——海浪经验统计预报方法(Ⅱ) [J], 许富祥因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
海洋数值预报_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在三维海洋流场模式中,在哪些区域的关键小尺度过程需要做参数化处理?答案:2.以下哪些物理过程不发生在深水条件下答案:3.以下哪个模式是最先提出的第三代海浪数值模式?答案:4.大洋潮汐模式和近海潮汐模式一样。
答案:错误5.在开展海洋环流数值模拟工作时,必须要精确的气象模式提供的预报场资料。
答案:错误6.理想并行效率为1,表明全部处理器都在满负荷工作。
答案:正确7.海浪预报的方法有答案:半经验半理论的方法_海浪数值预报方法_经验统计预报方法8.三波相互作用使得高频能量向低频转移。
答案:错误9.海浪数值预报产品中哪些?答案:平均周期_有效波高_平均波向10.越是复杂的湍封闭模型就是越好的模型。
答案:错误11.在σ坐标系,斜压梯度力误差产生的根本原因是由两个大项代数和去求小项,很容易产生与小项本身量级相当的计算误差。
答案:正确12.采用ADI格式离散二维流场方程组,能够使得数值计算简化,保证_____计算稳定。
答案:重力外波。
13.以下关于矩形网格的说法错误的是答案:矩形网格使得真实的海岸上法向流速为零容易满足。
14.底摩擦在谱峰附近耗散能量最多。
答案:正确15.风暴潮数值预报是“数值天气预报”和“风暴潮数值计算”二者组成的统一整体。
答案:正确16.梯度风原理风场模型是先算出气压,然后通过气压梯度与梯度风的关系得到风速。
答案:正确17.关于矩形网格的说法错误的是答案:18.下列哪些是四维变分同化优点?答案:19.二维流场基本方程中最容易造成计算不稳定的是重力外波项。
答案:20.C网格相比E网格相对较好的原因是答案:C网格相对E网格在边界处理时更加方便。
_C网格相对E网格有更小的计算量。
21.水平湍流摩擦项表达为平均速度梯度和粘性系数的乘积。
答案:正确22.物理过程参数化不会给海洋数值预报带来误差和不确定。
答案:错误23.各类二维网格产生的数值效应均相同。
海洋再分析核心技术要素及发展趋势分析吴新荣;晁国芳;刘克修【摘要】简述了海洋再分析的关键三要素,即观测资料、数值模式和资料同化,介绍了海洋再分析的系统集成、产品制作和检验,以及产品解释应用,分析了海洋再分析的国内外发展现状和趋势.【期刊名称】《海洋信息》【年(卷),期】2018(033)003【总页数】5页(P14-18)【关键词】海洋再分析;资料同化;数值模式;并行化;高性能计算【作者】吴新荣;晁国芳;刘克修【作者单位】国家海洋信息中心天津300171;国家海洋信息中心天津300171;国家海洋信息中心天津300171【正文语种】中文【中图分类】P731海洋再分析利用数据同化技术将历史海洋观测资料与动力模式相结合,再现过去海洋状态场的变化,与海洋预报/预测紧密关联,是国际业务化海洋学的前沿领域。
世界海洋强国在海洋再分析研究领域起步早、规模大,尤其是美国海军研制了全球及区域高分辨率海洋再分析产品,广泛应用于海洋环境安全保障、海洋科学和气候变化研究等领域,产生了较大的军事和社会效益。
从本质上说,海洋再分析主要包括3个关键要素,即观测资料、海洋模式和资料同化。
然而,随着人们对海洋再分析产品时空分辨率和精度要求的日益提高,再分析产品的研制对高性能计算机的需求越来越迫切。
因此,海洋再分析涉及到多学科的交叉,包括物理海洋、计算数学、计算机科学、统计学、气象学等,是一个庞大且复杂的过程。
本文首先介绍海洋再分析的关键三要素,其次对海洋再分析的系统集成、产品制作和检验、解释应用以及国内外发展现状及趋势进行了阐述。
1 海洋再分析关键三要素1.1 观测资料高质量的海洋观测资料是海洋再分析的基础,为了得到高精度的海洋再分析产品,首先需要广泛全面地收集海洋观测资料,要素主要包括温度和盐度。
其次,针对每种类型的观测资料采用特有的质量控制方法,并对所有观测资料进行合并排重和人机交互审核,最终形成海洋再分析所需的基础观测资料集。
海洋预报与防灾减灾标准术语1 海洋预报1.1 数值预报numerical forecasting根据海洋实际情况,在一定的初值和边值条件下,通过大型计算机作数值计算,求解描写海气演变过程的流体力学和热力学方程组,预测未来一定时段海洋运动状态的过程。
1.2 资料同化data assimilation利用各种非常规海洋资料,使其与常规海洋观测资料融合为有机整体,为海洋数值预报提供初始场以及综合利用不同时次的海洋观测资料,将其所包含的时间演变信息转化为要素场空间分布状况的过程。
1.3 数值预报释用技术interpretation and application technology of numerical forecasting采用统计学和动力学等方法,对海洋数值预报结果进行分析、订正,最终给出更为精确的客观要素预报结果或者特殊服务需求的预报产品的过程。
1.4 统计预报statistical forecasting根据统计学原理,采用概率论和数理统计方法所作的海洋预报。
1.5 集合预报ensemble forecasting为了解决海洋数值预报结果的不确定性,采用初值扰动、多物理过程和多模式的方法,进行系列预报并将这些预报进行集合的过程。
1.6 临近预报proximity forecasting当时的海洋监测和0-3小时的外推海洋预报。
1.7 短期预报short-range forecasting时效在3天以内的海洋预报。
1.8 风暴潮预报storm surge forecasting综合利用数值预报、统计预报、数值预报释用等预报技术,对由台风、温带气旋、强冷空气等天气过程引起的沿岸增水(减水)的幅度和时间提前给出预测结果的过程。
1.9 海浪预报sea wave prediction综合利用数值预报、统计预报、数值预报释用等预报技术,对海面的有效波高、波周期等波浪参数提前给出预测结果的过程。
1.10 海冰预报sea ice forecasting综合利用数值预报、统计预报、数值预报释用等预报技术,对海水结冰的现象提前给出预测结果的过程。
海岸工程设计波要素推算方法探讨——以如东人工岛设计波要素推算为例付桂;杨春平【摘要】以如东人工岛设计波要素推算为例,分别利用历史台风天气图推算法和设计风速推算法推求不同重现期设计波要素并进行对比分析.结果表明,两种方法各有优劣,但历史台风天气图推算法的计算精度比设计风速推算法的精度差,为了安全起见,建议采用设计风速推算法.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】5页(P42-46)【关键词】海岸工程;设计波要素;历史台风天气图;设计风速;如东人工岛【作者】付桂;杨春平【作者单位】交通运输部长江口航道管理局,上海,200003;丹华水利环境技术(上海)有限公司,上海,200032;丹华水利环境技术(上海)有限公司,上海,200032【正文语种】中文【中图分类】TV139.2+4海岸工程设计波要素推算方法大致有相关分析法[1-2]、经验公式法[3]及数学模型计算[4-8]等方法。
本文利用2种不同的方法推算海岸工程设计波要素。
方法1为历史台风天气图推算法:利用历史天气图,摘取20年以上的台风资料,利用MIKE 21 SW模型推算出台风期最大波高序列,采用极值分析的方法[9]推求设计波要素;方法2为设计风速推算法:依据气象站多年风速、风向实测资料进行频率分析推求各方向不同重现期的外海深水波要素,其次建立复杂地形条件下考虑底摩阻及局部风影响的浅水波浪变形数学模型,计算各种工况下不同重现期的设计波浪要素。
本文主要以如东人工岛工程设计波要素推算为例,应用上述2种方法进行计算并比较分析,探讨适合海岸工程地区设计波要素的推算方法。
如东人工岛工程位于江苏省如东县海滨,所在海域属于苏北辐射沙洲群,拟建人工岛设计建筑位于烂沙洋水道两端南侧的西太阳沙中部的浅滩上,其北侧深水区为拟建码头工程。
工程区西距小洋港约30 km,东南距吕四港约50 km,西南距如东县城约32 km(图1)。
工程区水域潮型属于规则的半日潮,最大潮差8.08 m,最小潮差1.79 m。