(一)風(fēng)浪和涌浪(Wind wave and swell)
一、定義(definition)
1、
風(fēng)浪(wind wave):
當(dāng)?shù)仫L(fēng)產(chǎn)生,且一直處在風(fēng)的作用之下的海面波動(dòng)狀態(tài)。(They are generated by the wind, restored by gravity, and progress in a particular direction.)
2、涌浪(swell):
海面上由其他海區(qū)傳來的或當(dāng)?shù)仫L(fēng)力減小、平息,或風(fēng)向改變后海面上遺留下的波動(dòng)。(When the waves move out of the storm center, forced waves become free waves moving at speeds due to their periods and wavelengths. Once away from the storm these long-period, uniform waves are called swell.)
二、決定因素(determinants)
“風(fēng)大浪高”“無風(fēng)不起浪”
1、風(fēng)速(wind speed):風(fēng)力大??;
2、風(fēng)時(shí)(wind duration):狀態(tài)相同的風(fēng)持續(xù)作用在海面上的時(shí)間;
3、風(fēng)區(qū)(fetch):狀態(tài)相同的風(fēng)作用的海域的范圍。
三、風(fēng)浪成長狀態(tài)(phases of wind wave)
定常態(tài):某點(diǎn)的風(fēng)浪尺度達(dá)到理論上的最大值;
過渡態(tài):某點(diǎn)風(fēng)浪未達(dá)理論最大,隨時(shí)間的推移,還可繼續(xù)增長;
最小風(fēng)時(shí):對(duì)應(yīng)風(fēng)區(qū)內(nèi)某點(diǎn),風(fēng)浪達(dá)到定常狀態(tài)所用的時(shí)間。
最小風(fēng)區(qū):實(shí)際風(fēng)時(shí)一定,對(duì)應(yīng)某一風(fēng)區(qū)內(nèi)的波浪達(dá)到定常態(tài),此一風(fēng)區(qū)長度稱為最小風(fēng)區(qū)。
判別風(fēng)浪的狀態(tài):
風(fēng)時(shí)>最小風(fēng)時(shí),風(fēng)浪是過渡態(tài),反之定常態(tài);
風(fēng)區(qū)>最小風(fēng)區(qū),風(fēng)浪是定常態(tài),反之是過渡態(tài)。
充分成長:
波浪在成長過程達(dá)到一定尺度后,攝取與消耗能量達(dá)到平衡時(shí),波浪不再增大。
動(dòng)畫四、涌浪傳播(propagation of swell)
波高逐漸降低,波長、周期逐漸變大,從而波速變快。
原因:摩擦消耗及彌散作用、角散作用
彌散作用:
不同波長、周期、振幅的分波在傳播過程中波長大的速度快,短的速度慢,使原來疊加一起的波分散開。(The faster, longer waves gradually move through and ahead of the shorter, slower waves, this process is called sorting or dispersion.)
角散作用:各分波傳播方向不同,在傳播中向各方向分散開來。 傳播速度快,距離長。
拍岸浪、先頭涌
(二)淺海和近岸海浪(Offing and coastal waves)
一、波速、波高變化(changes of wave speed and wave height):
波速變小(從短波與波長有關(guān)C*C=gλ/2π,在淺水為與水深有關(guān)C*C=gh),周期保守,波長變小。
二、波向轉(zhuǎn)折(deflection of wave ray)
sinα1=AA’/A'B; sinα2=BB'/A'B
則有: sinα1/ sinα2=AA’/BB’
又由AA’=c1dt; BB’=c2dt;
有 sinα1/ sinα2= c1/c2
由h1>h2,則c1>c2,則a1> a2
波峰線有逐漸與等深線平行的趨勢(shì),也就是波向線與等深線逐漸垂直的趨勢(shì)。海底凸出的海岬處,波向線輻聚(converge),出現(xiàn)大浪;而在凹進(jìn)的海灣處,波向線輻散,波浪較小。
三、波高變化(changes of amplitude)
能量守恒(conservation of energy):
稱
折射因子,波向線輻聚時(shí),L0>L,折射因子大于1,能量集中,波高增大(海岬)。
稱為地形因子,波浪從深水進(jìn)入淺水,波高略有降低,然后隨相對(duì)深度的減小而迅速增大。
四、波浪破碎、沿岸流沿岸流與離岸流(wave breaking, coastal current and rip current)
1、
波浪破碎(wave breaking):風(fēng)大;
波浪傳到淺水波長變短,波陡增大;
海底摩擦(bottom friction);
波峰、谷處相速不同,波面變形;
淺灘、沙丘、暗礁。
2、
破碎類型:溢波(spillers)、
卷波(plungers)、崩波、潰波。
離岸流,沿岸流,物質(zhì)輸動(dòng),海灣沙丘
五、反射和繞射(reflection and diffraction)
1、波浪遇陡峭的海岸反射形成駐波(standing wave)。
2、防波堤(breakwater)的效用
3、
遇障礙物繞射,波高明顯減少。