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第４７卷２０１８年７月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４７Ｊｕｌ.２０１８㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.Ｓ１.０３９南海风浪环境查询软件的设计与实现金建海ꎬ匡晓峰ꎬ王宇翔ꎬ胡庆杰(中国船舶科学研究中心ꎬ江苏无锡２１４０８２)摘㊀要:通过建立南海海域的风浪基础数据库ꎬ开发可以查询㊁计算和显示南海海域任意位置风浪信息的应用程序ꎬ从而获得一套准确㊁便捷㊁海量的南海环境数据库查询系统ꎬ大幅度提升南海环境描述的准确性ꎬ为海洋装备设计及作战辅助决策提供技术基础和支撑ꎮ关键词:南海ꎻ风浪环境ꎻ数据库系统中图分类号:Ｕ６６２.９㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)Ｓ１￣０１８３￣０５收稿日期:２０１７－０９－１５修回日期:２０１７－１０－１５基金项目:国防科工局技术基础 十二五 科研项目([２０１３]ＪＳＪＣ２０１３２０７ＣＨ０６)第一作者:金建海(１９７８ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ高级工程师研究方向:通用软件开发及质量保证㊁仿真计算可视化㊁工程信息化㊀㊀南海海域辽阔㊁资源丰富㊁航运通道地位显著ꎬ对我国具有重要的经济意义和战略意义ꎮ随着我国国民经济的快速发展ꎬ综合国力的不断提升ꎬ以及能源需求的持续增加ꎬ南海开发已经成为国家未来的发展战略方向ꎮ与大陆不同ꎬ海洋环境十分复杂ꎬ夏季台风频繁ꎬ冬季季风不断ꎬ具有强风大浪环境特征ꎬ还有广泛的内波存在ꎮ恶劣的环境条件对南海开发ꎬ尤其是海洋油气开采平台正常作业构成巨大威胁ꎬ同时ꎬ恶劣的海洋战场环境ꎬ对于我海军进行长距离航行ꎬ开展主权维护㊁执行海上作战任务也是十分不利的ꎮ因此对南海海域开展系统的㊁深入的海洋环境统计分析ꎬ获得不同区块㊁不同季节风浪环境长期分布特性ꎬ具有重要的经济意义和战略意义ꎮ文献[１￣３]对西沙和南沙海域的海面风速㊁风浪有效波高等进行统计研究ꎬ与本文前期的数据准备工作类似ꎻ文献[４]探索了以组件式ＧＩＳ为平台集成风场与海浪数值模型的关键技术研究及其实现过程ꎬ成功构建了南海台风风浪预报系统ꎻ文献[５]将现有的计算模型与组件式ＧＩＳ(地理信息系统)进行有效的整合ꎬ建立一个以热带气旋路径和强度的预报结果为主要输入参数的具备可视化功能的风㊁浪场模型ꎬ均取得了显著的成果ꎮ在参考文献研究的基础上ꎬ建立了南海海域的波浪环境查询软件ꎬ与文献[４]㊁[５]相比ꎬ利用最新的ＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ及ＵＤＩＧ平台相关技术ꎬ实现更加便捷㊁准确㊁快速ꎬ可从海量南海环境数据库中快速查询相关信息ꎬ显示结果更加多样化ꎮ１㊀软件设计基于总体项目的要求ꎬ本软件系统核心任务是完成南海海域各区块海洋环境资料数据库建立和界面系统开发ꎬ方便南海海域的风速－波高和波高－周期的查询ꎮ结合这一总体需求ꎬ将其概要设计和关键模块的详细设计简述如下ꎮ１.１㊀概要设计系统由客户端应用程序和客户端数据库组成ꎬ目标是建立界面友好的查询系统ꎬ用户可以方便㊁快速地查到所需海域的波浪和周期分布资料㊁风速和波高以及风浪极值的分布资料ꎮ客户端满足系统在离线时能访问客户端数据库进行查询操作ꎮ客户端数据库系统采用轻量级的开源关系数据库ＰｏｓｔｇｒｅｓＱＬꎬ空间数据引擎使用ｐｇＡｄｍｉｎ来管理ꎮ客户端可以通过导出文件的方式来实现部分查询数据的提取ꎬ作为其他系统与本系统数据交换的接口ꎮ客户端应用程序是软件开发的主要内容ꎬ如图１所示ꎬ该程序可以划分为登录认证㊁数据查询㊁数据处理和数据显示４个模块ꎮ登录认证完成授权用户的登录ꎬ主要通过ＭＡＣ地址绑定的方式ꎻ数据查询和显示主要是通过用户输入的查询条件ꎬ从数据库中获取相应的海洋环境数据并在对应位置显示ꎻ数据处理是后台完成的ꎬ主要是对从数据库中获取的数据ꎬ按照一定的统计分析方３８１法完成分析计算后再在界面上显示ꎮ图１㊀客户端应用程序模块结构示意系统采用ＪＡＶＡ语言编写予以实现ꎮ采用Ｅ￣ｃｌｉｐｓｅＲＣＰ(ＲｉｃｈＣｌｉｅｎｔＰｌａｔｆｏｒｍ)作为软件开发平台ꎬ开源ＧＩＳ系统ＵＤＩＧ(Ｕｓｅｒ－ｆｒｉｅｎｄｌｙＤｅｓｋｔｏｐＩｎｔｅｒｎｅｔＧＩＳ)作为系统地图引擎ꎮ在南海海域地图及区块显示中ꎬ系统还采用ＰｏｓｔｇｒｅＳＱＬ㊁Ｇｅｏｔｏｏｌｓ㊁ＧＭＬ等技术或工具ꎬ实现基于地理信息系统(ＧＩＳ)的南海海域区域地图和区块定义ꎬ便于系统的维护ꎬ并能很好地支持将来可能存在的海洋区域变更㊁区块定义变更等扩展需求ꎮ１.２㊀关键模块(详细)设计软件系统牵涉到的主要模块包括登录认证㊁数据查询㊁数据处理和数据显示ꎮ下文给出这些模块的进一步设计说明ꎮ１.２.１㊀登录认证采用客户端程序记录方式ꎬ每次登陆需要通过客户端后台认证信息来认证电脑信息(采用ＭＡＣ比较的方式)是否符合注册标准ꎬ同时验证使用时间是否过期(采用与安装日期的比较来实现ꎬ防止更改日期后单机版本的超时使用)ꎮ每次单机拷贝升级都给定新的Ｌｉｃｅｎｓｅꎬ与之前信息比较以防止被恶意更改ꎻ同时用以增加使用时间和更新用户信息等ꎮ１.２.２㊀数据查询目前数据库中存储的是各个区块的经纬度㊁时间㊁波浪信息等ꎮ要查询相关海域的数据ꎬ需要指定位置㊁时间(季节)ꎮ１)指定位置ꎮ系统提供３种方式用于指定位置:在地图中点击位置㊁输入经纬度或者输入指定区块号ꎮ地图中点击位置:在打开的ＧＩＳ地图中点击关心的区块ꎬ即可指定相应的位置信息ꎮ输入经纬度:用户从界面直接输入经纬度ꎮ输入指定区块:用于对系统比较熟悉的高级用户ꎬ直接选择区块号ꎮ区块号的含义是地图上在一定经纬度范围内的闭环海域ꎮ根据指定以上３种任意方式ꎬ均可以通过后台数据处理后ꎬ从数据库中查询获得对应的区块及信息ꎮ２)指定时间(季节)ꎮ结合后台数据存储的统计信息ꎬ用户可以选择季节:春㊁夏㊁秋㊁冬或全年ꎮ１.２.３㊀数据处理从数据库系统查询获得的数据ꎬ为了更加直观地展现给客户有价值信息ꎬ需要对数据进行适当的分析分解㊁统计㊁计算等处理ꎬ最后再以图形㊁表格㊁统计表形式进行显示ꎬ展现在系统相应界面上ꎮ１.２.４㊀数据显示查询获得的数据ꎬ经过一定的数据处理后ꎬ即可对波高统计值和风浪极值予以显示ꎮ１)波高统计值显示ꎮ波高统计值分别有以下两种方式显示:①周期或风速和波高关系图ꎮ以周期或风速为Ｘ轴ꎬ波高为Ｙ轴ꎬ然后按方向不同输出统计图ꎬ可选择不同方向查看ꎮ图３是所有方向(各方向综合)的周期或风速和波高关系图ꎮ图２㊀周期或风速和波高关系②按方向显示波高ꎮ半径长为波高ꎬ按方向衍升ꎬ为圆形统计图ꎬ见图３ꎮ２)风浪极值图ꎮ风浪极值推算结果分为３块显示ꎬ分别是风速极值图㊁波高极值图和周期极值图ꎮ见图４~图６ꎮ２㊀软件关键点实现２.１㊀ＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ的实现本软件使用ＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ标准化的组件模型ꎬ利用Ｅｃｌｉｐｓｅ的开发环境完成开发ꎮＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ提供应用程序特性和外观的一致ꎮＲＣＰ组件(插件)相对所有的插件都是统一的ꎬ不存在内置和定制的区分ꎬ可以使用多个插件一起实现系统程４８１图３㊀圆形统计图４㊀风速极值图显示结果范例图５㊀波高极值图显示结果范例图６㊀周期极值图显示结果范例序的多种功能ꎮ在完成地图显示㊁划分㊁选择等功能的同时ꎬ还具有对数据进行处理㊁访问数据库ꎬ连接远程电脑等一系列的功能ꎮ使用ＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ来定义整个程序的用户界面㊁业务逻辑和对象模型ꎮ使用Ｆｉｌｅ>Ｎｅｗ>Ｐｒｏ￣ｊｅｃｔ来创建一个Ｐｌｕｇ－ｉｎＰｒｏｊｅｃｔ项目ꎮ选择 ＰＣＲａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｖｉｅｗ 来建立一个带有视图的ＲＣＰ应用程序ꎮ所建工程包含工具栏㊁菜单和一个数据显示区域ꎮ向导将生成以下默认的类:１)Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ.ｊａｖａ用于运行主程序ꎬ并引导打开工作台窗口ꎮ退出时应用程序关闭ꎮ２)ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＡｃｔｉｏｎＢａｒＡｄｖｉｓｏｒ.ｊａｖａ用于构建菜单栏目㊁工具栏和状态行ꎮ利用ｆｉｌｌＣｏｏｌＢａｒ方法添加工具栏ꎬ用ｆｉｌｌＳｔａｔｕｓＬｉｎｅ在工作台添加状态栏ꎮ３)ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＷｏｒｋｂｅｎｃｈＡｄｖｉｓｏｒ.ｊａｖａ用于添加创建㊁打开㊁还原或关闭工作台窗口时调用的方法ꎮ生成的实现提供一个ｐｅｒＷｉｎｄｏｗＯｐｅｎ()方法ꎬ来设置窗口初始大小和标题ꎬ以及是否隐藏工具栏和状态行ꎮ４)Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ.ｊａｖａ生成应用程序视图ꎬ可指定额外视图ꎬ生成的视图默认隐藏了编辑区域ꎬ并且添加由向导生成的视图ꎮ５)Ｖｉｅｗ.ｊａｖａ包含表格用语制定系统的外观ꎮＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ将系统分解为多个插件ꎬ来缩短启动时间ꎬ改善内存使用率ꎬ提高效率ꎮ系统加载时ꎬ可仅加载使用的插件ꎮ更新也按照各个插件来进行系统的升级更新ꎮ多插件分割为系统今后的逐步扩展和软件升级提供了方便ꎮ２.２㊀数据库的连接采用ＰｏｓｔｇｒｅｓＱＬ作为后台数据库ꎬ它支持ｉｐ类型和几何类型等各种类型数据ꎬ要连接数据库ꎬ先加载ＪＤＢＣ驱动程序ꎬ采用如下方式加载注册驱动ꎮＣｌａｓｓ.ｆｏｒＮａｍｅ("ｏｒｇ.ｐｏｓｔｇｒｅｓｑｌ.Ｄｒｉｖｅｒ")ꎻ//注册数据库驱动加载ＪＤＢＣ驱动程序成功ꎬ开始建立数据库连接ꎬ使用ＤｒｉｖｅｒＭａｎａｇｅｒ类中的ｇｅｔＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ方法来建立连接:ｃｏｎｎ＝ＤｒｉｖｅｒＭａｎａｇｅｒ.ｇｅｔＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ(ｕｒｌꎬ"ｐｏｓｔｇｒｅｓ"ꎬ"")ꎻ//连接数据库连接数据库成功之后ꎬ就可以操纵数据库ꎬ为软件中对数据库进行增添㊁删除㊁查询㊁修改做好准备ꎮ２.３㊀ＧＩＳ的实现本软件采用ＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ及ＵＤＩＧ平台进行客户端和服务端应用程序平台开发ꎮ前台界面采用Ｇｅｏｔｏｏｌｓ和ＧＭＬ等技术显示地图㊁区块划分ꎮ５８１由于目前南海海域海区的地图空间几何数据无结构直接提供ꎬ在开发前期ꎬ根据可得的符合ＧＩＳ标准的世界地图数据进行整理ꎬ抽取出南海海域海区位置和图形相应数据ꎮ区块定义是基于经纬度范围定义的区块信息数据ꎬ在开发前期ꎬ根据这些经纬度范围ꎬ结合南海海域海岸线轮廓数据ꎬ整理处理成符合ＧＩＳ标准的空间几何信息并存入数据库ꎮ由于系统将采用上述ＧＩＳ技术和工具ꎬ最终的系统将支持地图和区块的放大㊁缩小㊁修改㊁气泡标注等复杂功能ꎬ并可支持将来的各种扩展需求ꎮ２.４㊀ＵＤＩＧ的实现ＵＤＩＧ是开源的桌面ＧＩＳ软件ꎬ基于Ｊａｖａ和Ｅｃｌｉｐｓｅ平台ꎬ可进行ｇｍｌ㊁ｓｈｐ等多种格式地图文件的编辑和查看ꎮ本软件使用ＵＤＩＧ来实现区块的划分ꎮ基于ＵＤＩＧ地图引擎ꎬ可以方便地对地图进行编辑ꎮ如可以在海面和大陆交界处点击顶点并拖动到新位置ꎬ也可通过使用ＡｄｄＶｅｒｔｅｘ命令等来完善线条形状ꎬ从而完成海岸线轮廓的修改ꎮ撤消编辑则可使用Ｒｏｌｌｂａｃｋｃｈａｎｇｅｓ命令ꎬ从而保证数据操作的安全性ꎮ由于ＵＤＩＧ支持多种ＧＩＳ数据文件格式ꎬ并支持ＯｒａｃｌｅꎬＭｙｓｑｌ等数据库ꎬ本软件一般是直接读取数据库来显示和操作地图及区块信息ꎬ也可以通过转化为自定义的ＧＩＳ数据文件来显示保存这些信息ꎬ非常灵活㊁方便ꎮ３㊀应用实例下面以东经１１４ʎ㊁北纬９.６ʎ为例ꎬ使用南海风浪环境查询软件对其进行查询显示ꎮ３.１㊀查询南海波高－周期信息１)经纬度输入ꎮ在经纬度查询中输入东经１１４ʎ㊁北纬９.６ʎꎬ查询出区块号为Ｓ４５在地图上的变色ꎮ２)其他查询条件输入ꎮ结果类型㊁季节㊁风向及显示类型选择等其他各类查询条件均可设定或留空ꎮ如显示类型多选框中可选择波高－周期ꎮ３)结果显示ꎮ在查询条件输入完成后ꎬ点击结果显示按钮即可获得查询信息ꎮ４)波高－周期统计信息查询ꎮ１㊁２㊁３为查询区块Ｓ４５ꎬ全年㊁东南向的波高－周期概率分布按步骤操作ꎬ查询完毕后ꎬ点击返回按钮就可以返回程序的主界面ꎬ点击统计按钮就可以统计该区域的海况信息ꎮ５)波高－周期玫瑰图查询ꎮ要查询该区块的波高－周期玫瑰图ꎬ只要将显示类型改为玫瑰图(注意在选择玫瑰图后风向选择会自动屏蔽掉)ꎬ然后点击结果显示按钮即可ꎮ３.２㊀查询南海风速－波高信息输入经纬度ꎬ输入结果类型㊁季节㊁风向及显示类型等ꎬ可获得蒲福风级的统计信息ꎮ３.３㊀查询风浪极值信息在导航页面上选择风浪极值结果类型ꎬ然后点击结果显示按钮ꎬ则出现风浪极值图ꎮ４㊀结论基于ＥｃｌｉｐｓｅＲＣＰ基础平台及ＪＤＢＣ等基础工具ꎬ结合Ｇｅｏｔｏｏｌｓ和ＧＭＬ等技术ꎬ开发了南海环境数据库查询软件系统ꎬ实现南海区域波高－周期㊁风速－波高㊁风浪极值等信息的快速查询㊁多样化友好显示ꎮ本文总体实现思路与文献[４￣５]类似ꎬ都采用了ＧＩＳ技术等ꎬ但是包含的数据范围更大ꎬ囊括了文献[２ꎬ４ꎬ５]相关核心功能ꎬ而且具体实现方法更加便捷㊁准确ꎬ可从海量南海环境数据库中快速查询相关信息ꎬ显示结果更加多样化ꎮ该软件可满足南海风浪环境的科研要求ꎬ将来可方便扩展到其他各个海域ꎬ也可增加新的显示方式ꎮ同时对ＧＩＳ相关项目的开发ꎬ也具有较大的参考价值ꎮ参考文献[１]李荣波ꎬ陈晓斌ꎬ陈璇ꎬ等.南海海表风速㊁波高的变化趋势[Ｊ].海洋开发与管理ꎬ２０１６ꎬ３３(８):９３￣９７. [２]董胜ꎬ夏俊庆ꎬ李孟杰ꎬ等.南海风浪极值组合统计分析[Ｃ].２００５年度海洋工程学术会议论文集ꎬ中国造船工程学会ꎬ２００５.[３]郑崇伟ꎬ周林ꎬ周立佳ꎬ等.西沙㊁南沙海域波浪及波浪能季节变化特征[Ｊ].海洋科学进展.２０１１ꎬ２９(４):４１９￣４２６.[４]尹毅ꎬ王静ꎬ毛庆文ꎬ等.基于ＧＩＳ的南海台风风浪预报系统[Ｊ].海洋通报.２００８ꎬ２７(６):７６￣８１. [５]尹毅ꎬ王静ꎬ毛庆文ꎬ等.基于组件式ＧＩＳ的南海热带气旋风㊁浪场分析系统[Ｊ].热带海洋学报ꎬ２００８ꎬ２７(５):７８￣８３.(下转第１８９页)６８１２０１８年７月杜德锋ꎬ等:振动测量数据自动化处理系统设计与实现船海工程第４７卷指定内容进行统一修改ꎬ用Ｍａｌｔａｂ代码也可以实现查找与替换功能ꎮ６)保存关闭文档ꎮ在报告完成后ꎬ保存文档ꎬ退出Ｗｏｒｄ服务器ꎮ４㊀结论舰船振动噪声测试通道多㊁数据量巨大ꎬ靠人工完成测试报告效率低下ꎬ容易出错ꎮ本文在Ｍａｔｌａｂ环境下ꎬ运用Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ技术开发出振动测量数据自动化处理系统ꎬ流程标准化ꎬ适合大量数据批处理ꎮ同时Ｍａｔｌａｂ可以与ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ组件进行通信ꎬ将强大的数据查询㊁筛选功能纳入系统中ꎮ经过多次舰船噪声数据处理ꎬ实践证明ꎬ运用Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ技术的振动测量数据自动化处理方法是稳定的可靠的ꎬ极大地提高了工作效率ꎮ参考文献[１]潘爱民.ＣＯＭ原理与应用[Ｍ].北京:清华大学出版社ꎬ１９９９.[２]李冰山.ＣＯＭ组件技术及其应用[Ｄ].大连:大连理工大学ꎬ２０００.[３]梁青.基于ＣＯＭ构件的软件开发[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨理工大学ꎬ２００４.[４]周文君ꎬ刘柱鸿.基于ＣＯＭ组件的Ｗｏｒｄ试卷生成技术的研究[Ｊ].电脑知识与技术ꎬ２０１５ꎬ１１(２４):６２￣６６. [５]孙福清ꎬ董伯麟.利用Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ技术开发ＣＡＤ系统[Ｊ].机械设计与制造工程ꎬ２００１ꎬ３０(３):４８￣４９. [６]王莉ꎬ邱洪泽.Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ技术在Ｗｏｒｄ联机考试系统中的应用[Ｊ].计算机技术与应用ꎬ２００５(３):９７￣１０３. [７]邱辽原ꎬ吴英友ꎬ等.基于Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ技术的噪声振动测量数据处理系统研究与实现[Ｊ].振动与冲击ꎬ２００７ꎬ２６(３):１１５￣１１６.[８]江泽林ꎬ刘维.实战Ｍａｔｌａｂ之文件与数据接口技术[Ｍ].北京:北京航空航天大学出版社ꎬ２０１４. [９]刘焕进ꎬ王辉ꎬ李鹏ꎬ等.ＭＡＴＬＡＢＮ个实用技巧[Ｍ].北京:北京航空航天大学出版社ꎬ２０１１.ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＶｉｂｒａｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＤａｔａＤＵＤｅ￣ｆｅｎｇꎬＪＩＡＮＧＣｈｅｎ(Ｎｏ.９１３８８ＵｎｉｔｏｆＰＬＡꎬＺｈａｎｊｉａｎｇＧｕａｎｇｄｏｎｇ５２４０２２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｓｈｉｐｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｔｅｓｔｐｒｏｄｕｃｅｓａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｄａｔｕｍꎻｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｐｒｏｃｅｓｓｄａｔａａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎｄｅｆｆｉ￣ｃｉｅｎｔｌｙ.ＢｙｕｓｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｂｊｅｃｔｍｏｄｅｌｓ(ＣＯＭ)ꎬｔｈｅｄａｔａｅｘｃｈａｎｇｅｂｅｔｗｅｅｎＭａｔｌａｂａｎｄＷｏｒｄｗａｓｈａｎｄｌｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ.ＴｈｅＦＦＴｄａｔａａｎｄＣＰＢｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙＲｅｆｌｅｘｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｐｌｏｔｔｅｄｉｎＭａｔｌａｂꎬａｎｄｔｈｅｒｅ￣ｓｕｌｔｗａｓｗｒｉｔｔｅｎｉｎｔｏＷｏｒｄｉｎｓｐｅｃｉｆｉｅｄｆｏｒｍａｔꎬｓｏａｓｔｏｒａｉｓｅｔｈｅｗｏｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｇｒｅａｔｌｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｈｉｐｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅꎻａｕｔｏｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅꎻＭａｔｌａｂꎻｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ(上接第１８６页)[６]金建海ꎬ胡庆杰.南海风浪环境查询软件需求规格说明[Ｒ].无锡:中国船舶科学研究中心ꎬ２０１３.[７]金建海ꎬ胡庆杰.南海风浪环境查询软件设计说明[Ｒ].无锡:中国船舶科学研究中心ꎬ２０１４.ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｏｒＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａＳｔｏｒｍＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＱｕｅｒｙＳｏｆｔｗａｒｅＪＩＮＪｉａｎ￣ｈａｉꎬＫＵＡＮＧＸｉａｏ￣ｆｅｎｇꎬＷＡＮＧＹｕ￣ｘｉａｎｇꎬＨＵＱｉｎｇ￣ｊｉｅ(ＣｈｉｎａＳｈｉｐＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒꎬＷｕｘｉＪｉａｎｇｓｕ２１４０８２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｃｄａｔａｂａｓｅｏｆｗａｖｅｓｆｏｒｔｈｅｓｏｕｔｈＣｈｉｎａｓｅａꎬｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｑｕｅｒｙｉｎｇꎬｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｎｄｄｉｓ￣ｐｌａｙｉｎｇｗａｖｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈＣｈｉｎａｓｅａｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄꎬｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｎａｃｃｕｒａｔｅꎬｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｎｄｍａｓｓｉｖｅｓｅａｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄａｔａｂａｓｅｑｕｅｒｙｓｙｓｔｅｍ.ＩｔｃａｎｇｒｅａｔｌｙｅｎｈａｎｃｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈＣｈｉｎａｓｅａｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎꎬｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｂａｓｉｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｍａｒｉｎｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｍｂａｔｄｅｃｉｓｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｏｕｔｈＣｈｉｎａｓｅａꎻｓｔｏｒｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎻｄａｔａｂａｓｅｓｙｓｔｅｍ９８１。
基于ERA-Interim资料近37年南海波浪时空特征分析易风;冯卫兵;曹海锦【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2018(035)001【摘要】基于ECMWF的ERA-interim37a的风场及海浪场再分析资料,探讨了南海海域波浪的时空分布特征,主要分析了波浪场和风场的空间分布、季节特征以及4个海域(南沙、西沙、中沙、东沙)波高与周期的联合分布以及南海波高的长期变化趋势.结果表明:南海海域的有效波高大值区呈东北-西南走向,且具有明显季节性变化特征,波高与风速以及波向与风向整体相关性较好;有效波高和波周期有良好的对应关系,不同区域波高与周期联合分布相近.1979-2015年期间,南海大部分海域的有效波高呈逐年递增趋势,其量值约为0.2～0.8 crn/yr.本文的研究成果,对南海远洋运输、海洋工程设计、岛礁建设及海洋能开发与利用等有着重要的参考价值.%The ERA-interim wave data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and wave reanalysis data were used to analyze the spatial and temporal distribution characterizes of wave and wind field in the South China Sea (SCS).The joint distribution of islands wave height and period,the long-term trend of the South China Sea wave height were also discussed in this paper.The results show that the distribution of significant wave height in the SCS is from northeast to southwest with an obvious seasonal variation characteristics.The wave height and wave direction have a good correlation with the wind speed and wind direction.The significant wave height has a good correspondencewith the wave period.The significant wave height in the most regions of the SCS presents an increasing tendency with a value 0.2～0.8 cm/yr from 1979 to 2015.【总页数】8页(P44-51)【作者】易风;冯卫兵;曹海锦【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P731.22【相关文献】1.基于TOPEX/Poseidon资料的南海海面高度场的时空特征分析 [J], 王静;齐义泉;施平;毛庆文;朱伯承2.基于Argo观测资料的南海北部海域声速场时空特征分析 [J], 张伟涛;张韧;王辉瓒;安玉柱;陈建;段志刚3.基于ERA-interim再分析资料的ASCAT风场产品在南海的精度评估及南海月平均风场特征分析 [J], 张凯峰;项杰;杨波;周成钧4.基于ERA-interim资料中国近海风能资源时空分布 [J], 孙稚权;项杰;管玉平5.基于长时间序列ERA-Interim再分析资料的广东沿海波浪能资源分布特征分析[J], 江森汇;舒勰俊;王青;闫姿彤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海浪方向谱估计方法海浪谱(功率谱和方向谱)是随机海浪的一个重要统计性质，它不仅包含着海浪的二阶信息，而且还直接给出海浪组成波能量相对于频率和方向的分布，这正是海洋工程和航海领域等特别关心的。
谱方法已经成为研究海浪及其有关问题的有力工具，如何确定海浪谱(功率谱和方向谱)也成为海浪研究的中心问题之一。
海浪方向谱是二维海浪谱，可以描述海浪能量相对于频率和方向的分布，以及海浪空间的一些统计特征。
尽管海浪方向谱的研究要比海浪频谱困难的多，但由于海洋研究诸多领域(海气相互作用、上层海洋动力学、海浪预报、海洋遥感、海洋工程等)的迫切学要，近30年来人们通过各种手段来努力获取它。
获取海浪方向谱信息主要又两种方式:直接测量方式和遥感方式。
1直接测量方式又叫现场测量方式，主要有定点测量方法和阵列法两种。
定点测量方法常见的有PUV传感器法和方向波浮筒法。
测试仪器包括垂荡/纵摇/横摇浮筒、位移浮筒、速度跟踪浮筒、流速压力传感器矩阵(Allender1989)等。
早期的PUV传感器包括电磁速度传感器和压力传感器，在使用中要特别注意平均水深的变化，要精确设定压力传感器和速度传感器的高度。
高度不同会对波浪谱的谱型带来一定的影响。
近年来，由于声学传感器可以进行远程测量，远离传感器本身的噪声，而且它的测速精度更高，因此正逐渐取代电磁传感器。
如SZS2-1坐底式声学波流测量仪，该仪器自水底向上垂直测量水体的流速度剖面和波浪高度、反演波浪方向谱及波浪特征值。
系统集流速剖面与波浪方向谱、能谱以及波浪特征参数测量于一体，可长期连续测量，实时地以图形方式显示流速剖面、各层流速、流向，二维、三维波向谱图和各种辅助传感器的数据。
数据以文件形式存储并可通过RS-232口实时送出，使用起来非常方便。
阵列法阵列测波仪可以较好地测量波浪信息，但安装困难，分析复杂。
国家海洋局的林明森完成了海浪方向谱的阵列式波浪仪系统的波浪特征值、方向谱的计算软件及数据无线传输的软件研制。
第 2 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 2 2024 年 4 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Apr. 2024 DOI:10.12170/20230131003周阳，王锋，陈佳超，等. 不同路径台风作用下三门湾海域波浪特性研究[J]. 水利水运工程学报，2024（2）：108-118. （ZHOU Yang, WANG Feng, CHEN Jiachao, et al. Investigation of wave characteristics in the Sanmen Bay under various typhoon paths[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024（2）: 108-118. （in Chinese））不同路径台风作用下三门湾海域波浪特性研究周阳1，王锋2，陈佳超1，张艺林2(1. 浙江海洋大学海洋工程装备学院，浙江舟山 316022； 2. 浙江海洋大学船舶与海运学院，浙江舟山 316022)摘要: 为了研究台风天气下海域的波浪特征，以浙江中部三门湾海域为重点研究区域，基于MIKE21 SW模型模拟了6个台风波浪过程，分析了不同路径台风影响下三门湾海域内有效波高和波浪谱情况。
研究表明，三门湾海域在台风影响下有效波高和风速呈现出较为一致的变化趋势，台风“麦莎”期间研究海域内最大有效波高超过2 m。
该海域受台风影响最大期间，波浪能量集中在东北至东南区域。
登陆型台风“麦莎”和登陆后转向型台风“罗莎”的波能谱是以风浪为主的单峰谱，转向型台风“蔷薇”和“泰利”的波能谱以双峰为主，波浪是由涌浪和风浪组成的混合浪，其中风浪占比成分较大。
西移型台风“海马”的波能谱是以风浪为主的单峰谱，同时伴随有少量涌浪。
外海转向型台风“潭美”的波能谱是以涌浪为主的单峰谱。
关 键 词：MIKE21 SW；台风浪；波谱分析；三门湾中图分类号：TV139.2 文献标志码：A 文章编号：1009-640X(2024)02-0108-11台风是沿海地区破坏力较大的自然灾害之一 [1]。
中国沿海航行环境分析和对策一、中国沿海环境分析中国沿海海岸线长，南北跨度大。
航区内一年四季雾情不断；夏秋季节的台风常常来袭；进入冬季后的冷空气频频施虐，甚至出现寒潮，冰封；渔船多并常年活动在沿海的各个渔场。
沿海通航密度大，航行区域水深受限，障碍物多、沉船多，对船舶的操纵带来诸多困难。
所以，我国沿海被航海界认为世界上最复杂的航区之一。
1、雾中航行的环境因素中国沿海是北太平洋的多雾区之一。
每年南海北部沿海从12月到次年3月为雾季；闽浙沿海到长江口等东海海区从3月到7月为雾季；黄、渤海海区从4月到8月为雾季。
其中成山头一带海面雾最频，也是海上雾中多发事故的海域。
另外，由于气候变化、大气污染、雾霾等原因，异常能见度不良也时有发生。
船舶在能见度不良天气条件下航行，由于船舶驾驶人员了望受到限制，对周围环境和情况了解不甚深入。
加上船舶的大型化、高速化。
这些都导致碰撞事故易发，是影响海上安全航行的重要因素之一。
事故统计中显示，雾中航行发生的碰撞占有很大的比例，造成过重大人身伤害或财产灭失等重大事故，因此，必须引起我们航海者高度重视。
2、热带气旋对船舶的航行影响台风和飓风经过时常伴随着大风和暴雨天气。
由于此时台风和飓风会引起十分大的海浪，从而会导致船体出现较为剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定，以及由此引发的其他各种操纵方面的困难，甚至出现难以预料的危险。
影响我国的台风是产生在西太平洋热带洋面上的一种十分强大的大气涡旋，它在每年的6月至1１月影响我国的广东、台湾、海南、福建等沿海省区，近年影响的时间越来越长，有时到１２月份。
加上我国沿海海域的特点及热带气旋的移动路径，经常造成船舶的回旋余地受限，避让台风困难。
随着世界气候的变化，每年热带气旋生成的次数成增加的趋势，并且强度越来越大，移动路径也越来越诡异，给预报带来了不利因素，加剧了船舶避让的困难。
3、北半球冬季航行的环境因素冬季的寒潮大风、严寒冰冻、雨雪浓雾等天气频发，环境恶劣，容易引发各类安全事故。
WAVEWATCH Ⅲ和 SWAN模式在南海北部海域海浪模拟结果的对比分析江丽芳1, 2, 张志旭1, 齐义泉1, 陈荣裕1【摘 要】摘要: 基于1987年9月到1988年8月期间南海北部的一个浮标资料, 首先分析了美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合推出的再分析风场在南海北部海域的适用性, 结果表明 NCEP/NCAR再分析风场在一定程度上与浮标观测结果相一致。
然后利用 NCEP/NCAR 再分析风场作为海浪模式输入场, 评估了WAVEWATCH Ⅲ(WW3)和 Simulating WavesNearshore（SWAN）这2个海浪模式在南海北部海域模拟海浪的能力, 结果表明在季风和季风转换期间, WW3模式和 SWAN模式对有效波高的模拟能力几乎一致。
在季风期间,WW3模式对平均波周期的模拟能力优于SWAN模式; 而在季风转换时期, SWAN模式模拟平均波周期的能力较好。
此外, 还利用 WW3模拟结果分析了南海北部海域海浪的空间分布特征, 分析结果表明有效波高受季风影响呈显著的季节变化, 平均波周期呈现相对显著的半年变化。
【期刊名称】热带海洋学报【年(卷),期】2011(030)005【总页数】11【关键词】关键词: 南海北部; WAVEWATCH Ⅲ; SWAN; 有效波高; 平均波周期海浪作为海洋中的重要动力现象, 不仅与人类的生产和生活息息相关, 而且在研究海洋动力环境和海气相互作用等领域有着重要的地位。
利用海洋数值模拟来获取海浪参数的空间和时间分布是弥补实测海浪数据不足的有效和方便的途径。
在科研人员的不懈努力下, 海浪数值技术得到迅速发展, 目前已经从 1960年代的第一代海浪模式发展至第三代海浪预报模式WAve predictionModel（WAM）[1]。
第三代海浪模式解决了第一代和第二代海浪模式的缺点[2]。
发展至今, WAVEWATCH Ⅲ(WW3)[3-4]和Simulating Waves Nearshore（SWAN）是当今国际上公认的第三代海浪模式的代表, 它们具有稳定性好、计算精度高等特点, 目前已经成功运用于全球和区域尺度的海浪业务预报[3-8]。
海洋风暴潮灾害与评估方法研究海洋风暴潮灾害是指海上因强风、大浪或其他气象因素引起的潮水位迅速上升的现象。
这种灾害常常造成沿海地区的洪水和破坏，对人类和生态环境造成严重影响。
因此，对海洋风暴潮灾害进行评估和研究至关重要，以制定有效的防灾措施和应急预案。
一、海洋风暴潮灾害的原因海洋风暴潮灾害是由多种因素引起的，主要包括以下几个方面：1. 强风：强风是导致海洋风暴潮灾害的主要原因之一。
当强风吹过海洋表面时，会形成大浪并推动潮水的上升。
2. 潮汐：潮汐也是引起海洋风暴潮灾害的重要因素。
在满月和新月期间，潮汐力由于引力作用增强，这会导致潮水位上升。
3. 地形：海洋风暴潮灾害还与沿海地形密切相关。
一些地形特殊的地区，如海洋入海口、河口、湾等地，更容易发生海洋风暴潮灾害。
二、海洋风暴潮灾害的影响海洋风暴潮灾害对沿海地区和人类造成了重大影响，主要表现在以下几个方面：1. 自然环境破坏：海洋风暴潮灾害常常造成海岸线的退缩、沙滩的破坏以及海岛的消失。
同时，海洋风暴潮也对珊瑚礁等生态系统造成极大伤害。
2. 生活财产损失：海洋风暴潮灾害引起的洪水往往给沿海地区的房屋、农田和基础设施带来严重破坏，造成巨大的经济损失。
3. 人员伤亡：在海洋风暴潮灾害发生时，如果人们没有及时疏散到安全地带，就会面临生命的危险。
因此，海洋风暴潮灾害常常造成人员伤亡。
三、海洋风暴潮灾害评估方法为了更好地应对和减轻海洋风暴潮灾害的影响，人们需要准确评估灾害的过程和威力。
目前，主要有以下几种评估方法：1. 历史资料分析：通过对历史潮位等相关资料的分析，可以了解过去海洋风暴潮灾害的规模和影响程度，为未来的评估提供参考。
2. 数值模拟方法：利用数学模型，通过对风、浪、潮汐等因素的计算和模拟，可以精确预测海洋风暴潮灾害的发生过程和潮水位的变化。
3. 实测数据分析：通过对现场实测数据的收集和分析，可以了解当地潮水位、风速等变化情况，以便更准确地评估灾害的可能性和威力。
59卷第1期（总第225期) 2018年03月中 国造船
SHIPBUILDING OF CHINAVol.59 No.l (Serial No. 225)
Mar. 2018
文章编号：1000-4882 (2018) 01-0099-11
南海风浪环境统计特性分析方法研究
匡晓峰\赵战华、王智峰2，师超1(1.中国船舶科学研究中心水动力学国防重点实验室，无锡214082;2.中国海洋大学，青岛266100)
摘 要利用WRF气象模式对南海风场进行了数值后报，并以此为驱动场，采用SWAN海浪模式对南海海浪进 行了数值模拟研究，得到连续20年的南海风浪资料。通过与观测资料进行对比验证，发现模拟数据与实测 数据匹配较好。在此基础上，利用风浪后报数据分析了南海风浪长期统计特征。通过不同分布模型统计结果 对比分析，选取误差最小的P-III型方法对南海风浪极值条件进行了不同重现期推算，为南海海洋工程设计提供基础数据和科学支持。
关键词：南海；风浪；分布模型；极值
中图分类号：U661.3 文献标识码：A
〇引言近年来，国内外许多学者对中国南海波浪特征、分布以及波浪能进行了深入的研宄，利用数值模 拟技术对南海海浪等现象进行了模拟分析。余慕耕[1]统计了 14年内整个南海及邻近海域的波髙、周期、 波向等要素，绘制了 1~12月的波浪分布玫瑰图。徐林之等[2]应用东亚地面天气图和北太平洋海浪实况 分析图讨论了南海波浪场在各类天气形势影响下的分布特征。Qiao Fangli等[3]根据75组影响北部湾的 热带气旋数据追算出了北部湾海面风力和波浪极值。周良明等[4]采用WAVEWATCH-III波浪模式，对 南海海域1976年至2005年的波浪场进行了数值计算。ZHOU Liangming等[5]利用第三代海浪模式 WAVEWATCH-III对2005年南海的23次台风过程中海浪对空气-海洋动量通量的影响进行了研宄。周 水华等[6]采用基于多卫星融合的AVISO有效浪高格点数据对南海浪髙的月变化特征进行分析，讨论南 海浪高的空间分布规律。CUILimin等[7]开发了一种新的X波段双极化（水平极化和垂直极化）雷达用 于探测南海波浪和海流。郑崇伟等[8]基于第三代海浪数值模式WAVEWATCH-III,以QuikSCAT/NCEP 混合风场为驱动场，得到南海1999年8月至2009年7月的海浪场，分析了 10年内南海的波候及波浪 能特征。ZHENG Chongwei等[9]利用第三代海浪模式WAVEWATCH-III对东海和南海从1988年1月至 2009年12月的波浪场进行了模拟并结合CCMP风场数据模拟出了风能密度和波浪能密度。GUAN Hao 等[1()]通过研宄两组南海台风数据开发了一种基于MM5、POM和WW3的地区性大气海浪耦合系统。 WANG Zhifeng等[11]利用第三代海浪模式WAVEWATCH-III对1976年至2005年中国南海的波浪进行 了模拟，并研宄了该地区的波浪特征和工程环境。ZHENG Chongwei等[12]利用第三代海浪模式 WAVEWATCH-III并结合CCMP风场数据对中国渤海、黄海、东海以及南海的长期季节性特征、海面
收稿日期：2017-06-05;修改稿收稿日期：2018-03-06100中 国造船学术论文
风速以及有效波高进行了研宄。SWAN模式除了考虑第三代海浪模式共有的特点，它还充分考虑了模式在浅水模拟的各种需要。 首先SWAN模式选用了全隐式的有限差分格式，无条件稳定，使计算空间在网格和时间步长上不会受 到牵制；其次在平衡方程的各源项中，除了风输入、四波相互作用、破碎和摩擦项等，还考虑了深度 破碎的作用和三波相互作用，是当今运用最为广泛的第三代海浪模式《WRF模式是由许多美国研宄部门 及大学科学家共同参与进行开发研宄的新一代中尺度预报模式和同化系统。WRF模式具有可移植、易 维护、可扩充、高效率、方便等特性。国家海洋环境预报中心分别用MM5和WRF模式进行了海面风 场的模拟试验，发现WRF预报的结果好于MM5, MM5模拟的结果与实际天气系统相比有一定的滞 后性，而WRF模拟的结果与实际的海面大风过程更接近，预报效果更好。极值分布的计算方法最早由Fishei•和111)1)时[13]于1928提出，如果数据相互独立和具有相同的分布， 那么一共有 3 种极值分布:Fisher-TippettType I，Fisher-TippettType II，Fisher-TippettType in 型。Gumbel 极值分布也就是Fisher-Tippett I (简写成FT—I)型极值分布。由于Gumbel最早将之用于水文统计而 得名[14]。FT—II型极值分布也就是Frechet分布，也与二参数的Weibull分布具有相同的形式。而三参 数的Weibull分布与FT—III相似，但相差一个负号。除此之外，目前用得最普遍的分布函数还有皮尔 逊III型分布[15]，我国海港水文规范规定，对于年极值波高及其对应的周期的理论频率曲线，一般采用 皮尔逊III型曲线。该曲线是由英国生物学家皮尔逊在统计分析大量实际资料的基础上得到的。国内经 验表明，皮尔逊III型曲线与波高和周期的经验频率点一般都拟合良好，其次，年最大风速和河流的洪 水频率分析中通常也采用此种线型，已积累了相当经验。工程设计中通常采用Gumbel, Weibull、皮尔 逊III等一些极值分布式，以矩法、最小二乘法或极大似然估计确定分布参数并进行重现水平预测，得 到与某一重现期相对应波高的重现水平作为设计波高标准。本文目的是利用WRF风场模式和SWAN海浪模式对南海风场和波浪进行数值后报，并在此基础 上对南海风浪长期统计特性和极值推算方法进行研宄。
1数值模拟方法
1.1风场计算本文采用WRF模式进行南海风场计算。该模式主要特色包括完全可压缩静力平衡方程（带有静力 平衡选项)，包括4种类型地图投影（即极射赤面投影、兰勃特投影、墨卡托投影和经纬度投影)，适合 于区域和全球尺度，具有单向、双向和移动嵌套能力，垂直方向采用地形跟随坐标且垂直格距随高度 可变，水平离散采用ArakawaC网格，时间积分采取三阶龙格一库塔（Runge-Kutta)时间分离积分方案。 此外，该模块中还包括了完整的物理过程选项，包括21种微物理过程方案、11种积云对流方案、7种辐 射方案、12种行星边界层方案、7种陆面过程方案。通量形式的欧拉方程可写为
f+(V.K)M-^|+(a/ad)A^f] = ^(1)
f+(V.K)v-^a|+(a/ad)A^Mj = FF(2)^- + (V-V)w-g (a/ad)^--Md -Fw(3)59卷第1期（总第225期）匡晓峰，等：南海风浪环境统计特性分析方法研究101^-+{y .V)e = Fe ⑷
(v v )= 0 (5)
8t v ’
^-+—[(V -V (6)
^+(^-V)qm=Fem (7)
式中，少为位势；F为外部作用力；//为大气内摩擦系数；（9为位温；@ = a = l//?; //d为空气内摩擦系数；9m为比湿》^、厂、妒为通量；M、V、W为风速；P为逆干密度；^=^1; F = (C/,r，fF)。WRF模式采用两层嵌套，母网格范围为经度90°E~140°E,纬度16°S~36°N。子网格为经度 95°E~135°E,纬度5°S~30°>L母网格与子网格的分辨率比为1:5 (如图1, d02为小区域范围）。大区 域分辨率为lllkmxlllkm (于赤道大约为l°xl°),小区域分辨率为22.2kmx22.2km (于赤道大约为 0.2° x〇.2°)。垂直分为34 sigma层。边界层采用MRF (Hong-Pan)方案，积云参数采用Grell方案， 辐射采用RRTM方案，土壤分为5层。
30°N
20°N
10°N
10°S
100°E 110°E 120°E 130°E
图1南海WRF模型区域范围示意图
1.2波浪计算本文采用SWAN海浪模式进行南海波浪计算。SWAN模式采用基于能量守恒原理的平衡方程， 选用了全隐式的有限差分格式，无条件稳定，使计算空间网格和时间步长上不会受到牵制；在平衡方 程的各源项中，除了风输入、四波相互作用、破碎和摩擦项等，还考虑了深度破碎的作用和三波相互 作用。在考虑有流场影响时，谱能量密度不守恒，但波作用量#(£7,妁（能量密度的与相对频率C7
之比）守恒。AT(cr，的随时间、空间而变化。在笛卡尔坐标系下，波作用量平衡方程可表示为dN(8)
式中，左边第一项为#随时间的变化率；第二和第三项表示W在空间X、方向上的传播；第四项表 示由于流场和水深所引起的W在C7空间的变化；第五项表示W在0空间的传播，亦即水深及流场所引 起的折射；方程右边的S代表以谱密度表示的源汇项，包括风能输入、波与波之间非线性相互作用和 由于底摩擦、白浪、破碎等引起的能量损耗；<&、<\、<;和<^分别代表在JC、；；、〇■和0空间的波浪102中 国造船学术论文
传播速度。对于源函数项S = + (9)
式中，等式右边三项分别为风输入项、耗散项、波-波相互作用项。SWAN模式计算范围为105.0。£~121.0。£、3.0〜23.0°N为界线的海区（图2)。网格分辨率 0.25°x〇.25°，水深采用etopo5地形，风场采用WRF风场。谱作用量离散化方向个数为24 (15°间隔)， 频率个数25,时间步长600 s。考虑风能输入、波-波相互作用、波浪破碎和底摩擦等物理过程。
20°N16°N12°N8°N4°N105°E 108°E 111°E 114°E 117°E 120°E Longitude
图2南海模拟区域及水深分布示意图1.3模型检验选取WindSAT卫星数据与WRF模拟风场进行对比。如图3 ~图6所示，分别为某年4个季节代 表月份的WindSAT全天气月平均风场与WRF模拟风场月平均的风场。由图可看出，某年风场结果模 拟良好，春季，南海区域模拟出的风向以东北风为主；夏季，南海区域大部分模拟结果以西南风为主; 秋季，模拟结果反映出受西南风与东北风共同作用使南海区域的风场稍显凌乱；冬季，模拟区域以东 北风为主，这些现象与实际情况相符。
(a) WindSAT(b) WRF
图3某年1月南海WindSAT和WRF月平均风场图
