知識窗▏風浪、湧浪和波浪的主要形式與特徵

2021-02-28 溪流之海洋人生

湧浪的傳播:當海面的風力迅速減小、平息或風向改變後,海面上遺留下來的波動將不會從原來的風場中繼續攝取能量,但波動不會立即消失。它們在原來海區繼續傳播,甚至傳至其他海區,經過漫長路程和時間而慢慢消衰。此時的波動稱為湧浪。湧浪在傳播過程中的顯著特點是波高逐漸降低,波長、周期逐漸變大,從而波速變快。這一方面由於內摩擦作用使其能量不斷消耗所致,另一方面是由於在傳播過程中發生彌散和角散所致。由於彌散,波速快、波長大的跑在前面,因此,傳播距離越遠,波長大、周期長的湧浪越佔優勢地位。但波高卻變得更小,以致在海上難以看到它,然而當它傳播到淺水或近岸時,波高又繼而增大,波長減小,常常以波群的形式出現,形成猛烈的拍岸浪,表現出驚人的能量,它是衝蝕岸灘的活躍因子之一,對岸邊建築物破壞性很大,但到此也就結束了它的生命。

湧浪的傳播距離十分驚人,據調查,北太平洋加利福尼亞西南沿岸,夏季緩緩而有力的拍岸浪,竟是由1×104km以外的南極大陸附近的大洋風暴產生的波動傳播而來的湧浪所致。湧浪在傳播過程中比較準確地遵守c2=gλ/2π的關係,但傳至近岸淺水時,更接近於長波的性質。

湧浪譜:描述湧浪波能相對於組成諧波頻率和方向分布,刻劃湧浪內部結構的圖形或表達式。湧浪譜譜形特徵是組成波的能量集中在譜峰頻率和主波方向附近,反映窄譜譜形。湧浪譜的零階矩表徵單位面積內湧浪總能量,其平方根與湧浪波高相關;湧浪譜的重心頻率對應的周期是湧浪的一種平均周期。

波浪:發生在氣-水界面上周期為0~30s的隨時間、位置起伏的波動。有生成的水域不同,區別為水波和海波;由形成的原因區別為風浪、湧浪、近岸波和船行波等。波浪是塑造岸灘地貌、泥沙運動的重要動力因子。對船舶航行與靠泊、通航、港口、水工和海上建築物均有重要影響。波浪要素是表徵海浪的主要特徵值,常用的特徵值為波型、波向、波高和周期。波型表徵波動是風浪、湧浪或混合浪的類型;波高表徵波動的大小;周期表徵波動的周期變化性質。另外,常用的特徵值波長與波速是通過已經的周期和局部水深應用波動理論公式計算得到的。波浪要素可通過測波儀觀測得到,也可以通過海浪預報模式計算得到。

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