福建船政交通职业学院：《航海气象与海洋学》课程教学课件（PPT讲稿）第8章 海浪

Crest Crest Crest Trough Trough wavelength wave height §8海浪

1 §8 海 浪

目录 米8.1 概述 米8.2 群波和驻波 米8.3 风浪、涌浪和近岸浪 米8.4 有效波高和合成波高 米8.5 船舶海洋水文气象观测与编报

2 目 录 8.1 概 述 8.2 群波和驻波 8.3 风浪、涌浪和近岸浪 8.4 有效波高和合成波高 8.5 船舶海洋水文气象观测与编报

8.1概·述 一、波浪(Wave)要素 Crest Crest Crest Trough Trough wavelength Direction of wave travel wave height L=Wavelength Wavecrest H=Wave height Stillwater level Wave trough Crest length Direction of wave motion region Trough length d=Depth region Wavelength He ight cean bottom Still water level Trough Orbital path of individual water Frequency:Number of nave molecule at crests passing point A water surface or point Beach second Period:Tmerequired for 3

3 8.1 概 述 一、波浪（Wave）要素

1、波峰 波面的最高点。 2、 波谷 波面的最低点。 3、波高 (H) 相邻波峰与波谷之间的垂直距离。 4、 波幅(a) 波高的一半，a=H/2。 5、波长() 相邻两波峰或相邻两波谷之间的水平距离。 6、波陡（δ） 波高与波长之比，δ=H/n。 7、周期(T) 一一相邻的两波峰或两波谷相继通过一固定点 所需要的时间。 8、频率 (f) 一一周期的倒数，f=1/T。 9、波速(C) 波峰或波谷在单位时间内的水平位移（波 形传播的速度)，C=/T。 10、波峰线 一一通过波峰垂直于波浪传播方向的线。 11、波向线 波形传播的方向线，垂直于波峰线。 4

4 1、波峰――波面的最高点。 2、波谷――波面的最低点。 3、波高（H）――相邻波峰与波谷之间的垂直距离。 4、波幅（a）――波高的一半，a=H/2。 5、波长（λ）――相邻两波峰或相邻两波谷之间的水平距离。 6、波陡（δ）――波高与波长之比，δ＝H/λ。 7、周期（T）――相邻的两波峰或两波谷相继通过一固定点 所需要的时间。 8、频率（f）――周期的倒数，f＝1/T。 9、波速（C）――波峰或波谷在单位时间内的水平位移（波 形传播的速度），C＝λ/T。 10、波峰线――通过波峰垂直于波浪传播方向的线。 11、波向线――波形传播的方向线，垂直于波峰线

二、波浪的分类 1、按周期或频率分类 海浪大部分能量集中在周期4~12s的范围内，属重力波 范围。最常见的重力波是风浪和涌浪。 2、按成因分类 兴风作浪 1)风浪和涌浪 风浪(Wind Wave) 一风的直接作用引起的 水面波动（无风不起浪）。 涌浪(Swell) 一一风浪离开风区传至远处， 或者风区里风停息后所 遗留下来的波浪（无风三 尺浪)

5 二、波浪的分类 1、按周期或频率分类 海浪大部分能量集中在周期4～12s的范围内，属重力波 范围。最常见的重力波是风浪和涌浪。 2、按成因分类 1）风浪和涌浪 风浪（Wind Wave） ――风的直接作用引起的 水面波动（无风不起浪）。 涌浪（Swell） ――风浪离开风区传至远处， 或者风区里风停息后所 遗留下来的波浪（无风三 尺浪）。 兴风作浪

2)海啸（Tsunami,又称地震波) 由于海底或海岸附近发生地震或火山爆发所形成的海面异常波动。 特点：周期长，波长长，波速大，在外海坡度很小，当传至近岸时， 波高剧增。 世界上常受海啸袭击的国家和地区有： 日本、菲律宾、印度尼西亚、加勒比海、墨西哥沿岸、地中海。 3)风暴潮(Storm Surge) 一一 由强烈的大气扰动（强台风、强锋面气旋、寒潮大风等）引起的 海面异常上升现象。 主要原因：海面气压分布不均匀一一气压每下降1hPa,海面约升高1cm; 大风一一风暴向岸边移动时，受强风牵引海水涌向岸边，海 面升高，升高幅度与风速的平方成正比。 我国风暴潮多发区： 莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和海南 岛东北角，其中莱州湾、汕头至珠江口是严重多发区。 6

6 2）海啸（Tsunami，又称地震波） ――由于海底或海岸附近发生地震或火山爆发所形成的海面异常波动。 特点：周期长，波长长，波速大，在外海坡度很小，当传至近岸时， 波高剧增。 世界上常受海啸袭击的国家和地区有： 日本、菲律宾、印度尼西亚、加勒比海、墨西哥沿岸、地中海。 3）风暴潮（Storm Surge） ――由强烈的大气扰动（强台风、强锋面气旋、寒潮大风等）引起的 海面异常上升现象。 主要原因：海面气压分布不均匀――气压每下降1hPa，海面约升高1cm； 大风――风暴向岸边移动时，受强风牵引海水涌向岸边，海 面升高，升高幅度与风速的平方成正比。 我国风暴潮多发区： 莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和海南 岛东北角，其中莱州湾、汕头至珠江口是严重多发区

GoldenStatelmages.com,(()Randy Morse 风暴潮

7 风暴潮

4)内波(Internal Wave) 一一密度相差较大的水层界面上的波动。 对航行船舶的影响：死水和共振。 船舶克服“死水”和“共振”的有效方法是改变航速和航向 3、按水深相对于波长的大小分类 1)浅水波（入》水深h,水深h≤入/20） C=(gh)1/2 波速与波长和周期无关，只取决于水深。 2)深水波（水深h≥x/2) 波速与波长和周期有关，与水深无关

8 4）内波（Internal Wave） ――密度相差较大的水层界面上的波动。 对航行船舶的影响：死水和共振。 船舶克服“死水”和“共振”的有效方法是改变航速和航向。 3、按水深相对于波长的大小分类 1）浅水波（λ»水深h，水深hλ/20） C＝（gh）1/2 波速与波长和周期无关，只取决于水深。 2）深水波（水深h≥λ/2） 波速与波长和周期有关，与水深无关

三、水质点的运动与波形传播的关系 1、 深水波 水质点的运动轨迹是圆，海表面的水质点的轨迹直径等于波高，水质 点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运 动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一 次圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离。 Wave movement 1/2 wavelength 1 wavelength Still water level Wave base Negligible water movement due to waves below wave base

9 三、水质点的运动与波形传播的关系 1、深水波 水质点的运动轨迹是圆，海表面的水质点的轨迹直径等于波高，水质 点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运 动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一 次圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离

Deep-water wave 2、浅水波 水质点的运动轨迹是椭 Wavelength 圆，水质点运动到最高位 置时，运动方向与波向一 致，运动到最低位置时， 运动方向与波向相反。 Depth≥2 wavelength 波面上每个水质点在 自己的平衡位置附近完成 Shallow-water wave 一次椭圆周运动时，整个 波形就向前传播一个波长 的距离。 Depth≤wavelength 10

10 2、浅水波 水质点的运动轨迹是椭 圆，水质点运动到最高位 置时，运动方向与波向一 致，运动到最低位置时， 运动方向与波向相反。 波面上每个水质点在 自己的平衡位置附近完成 一次椭圆周运动时，整个 波形就向前传播一个波长 的距离