基于实测数据的台湾海峡中部波浪特征分析 *
徐啸(1995—), 男, 江苏扬州人, 硕士生, 从事水波动力学研究。email: |
Copy editor: 姚衍桃
收稿日期: 2020-04-02
要求修回日期: 2020-06-22
网络出版日期: 2020-07-15
基金资助
福建省科技计划项目(2018Y0001)
国家自然科学基金项目(51579091)
版权
Analysis of Wave Characteristics in the Central Taiwan Strait Based on Measured Data
Received date: 2020-04-02
Request revised date: 2020-06-22
Online published: 2020-07-15
Supported by
Science and Technology Planning Project of Fujian Province(2018Y0001)
National Natural Science Foundation of China(51579091)
Copyright
利用台湾海峡中部2号大浮标2017年全年的实测波浪资料, 对海浪的基本波要素及其与风的相关性、波谱特性进行统计分析, 得出了重要特征波参数之间的回归关系和适合台湾海峡中部的海浪谱形式。研究结果显示: 1) 台湾海峡中部的常浪向是NE向, 强浪向是NNE向, 月均有效波高的变化范围为0.87~2.98m, 7月波高最小, 12月波高最大, 波周期与波高有着相似的月际变化趋势; 2) 主要波浪类型是以风浪为主的混合浪, 谱型上以单峰为主, 波高与风速整体上呈正相关关系, 大浪主要由台风和强劲的东北季风引起; 3) 波浪的平均周期与大部分特征波周期之间具有良好的线性相关性, NNE、NE方向的波浪有效波高和有效波周期线性相关性较强; 4) 相比于Jonswap谱, 规范谱一是更符合本区域的海浪谱模式, 给出了基于有效波高和谱峰周期拟合的规范谱一形式。这些研究成果可为海洋工程设计和波浪数值模拟提供参考。
徐啸 , 陶爱峰 , 李雪丁 , 郑祥靖 , 林伊楠 . 基于实测数据的台湾海峡中部波浪特征分析 *[J]. 热带海洋学报, 2021 , 40(1) : 12 -20 . DOI: 10.11978/2020035
Using the measured wave data in 2017 in the central Taiwan Strait, we analyze the basic features of wave, including spectral features, and their relationships with wind. The regression relationship among important characteristic wave parameters and the appropriate wave spectrum form are also investigated. The results are as follows. 1) The most frequently occurring wave direction is NE, and the strong wave direction is NNE. The monthly average significant wave height varies from 0.87 to 2.98 m. The wave height is the smallest in July and the highest in December. The wave period has similar inter-month change to wave height. 2) Mixed waves dominated by wind wave and single-peaked spectra make up the majority. The wave height is positively correlated with the wind speed as a whole. Strong wave is mainly generated by typhoons and strong northeast monsoon. 3) There are good linear correlations between mean wave period and most characteristic period parameters. The significant wave height and its corresponding wave period are strongly linearly related in the directions of NNE and NE. 4) Compared with the Jonswap spectrum, the Code spectrum 1 is more reasonable for the fitting of sea wave spectrum in this area. A spectrum in the form of Code spectrum 1 is given, which is fitted by significant wave height and spectral peak period. These results can provide references for ocean engineering design and numerical simulation of wave.
Key words: Taiwan Strait; wave characteristics; wave spectrum; wave parameter; fitting analysis
表1 2017年全年及各月各级有效波高频率统计表Tab. 1 Frequency of yearly and monthly significant wave height by graduation statistics method |
月份 | 全年 | ||||||||||||
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1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||
小浪频率/% | 0.1 | 0.3 | 0.5 | 2.6 | 2.6 | 2.1 | 4.1 | 1.4 | 2.1 | 0.3 | 0.0 | 0 | 16.1 |
轻浪频率/% | 1.6 | 1.2 | 2.3 | 2.5 | 2.3 | 4.5 | 3.5 | 5.2 | 3.1 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 27.6 |
中浪频率/% | 3.4 | 2.4 | 3.9 | 2.0 | 3.6 | 1.8 | 0.6 | 1.8 | 2.0 | 2.5 | 3.9 | 2.6 | 30.5 |
大浪频率/% | 3.2 | 3.6 | 1.8 | 0.6 | 0.0 | 0.0 | 0.3 | 0.2 | 1.1 | 4.3 | 2.8 | 4.1 | 22.0 |
巨浪频率/% | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1.0 | 0.4 | 1.4 | 3.8 |
表2 台湾海峡中部、以北、以南3个测站的波参数对比Tab. 2 Comparison of wave parameters at three stations located in central Taiwan Strait, north of Taiwan Strait and south of Taiwan Strait |
位置 | 测站 | 月均有效波高/m | 月均平均周期/s | 大浪频率/% | ||||||||||||
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2月 | 5月 | 8月 | 11月 | 2月 | 5月 | 8月 | 11月 | 2月 | 5月 | 8月 | 11月 | |||||
海峡以北 | 马祖 | 2.1 | 1.3 | 1.3 | 2.0 | 5.6 | 5.2 | 5.1 | 5.3 | 26 | 6 | 14 | 25 | |||
海峡中部 | 2号标 | 2.3 | 1.0 | 1.0 | 2.5 | 6.4 | 5.4 | 5.3 | 6.4 | 50 | 0 | 2 | 48 | |||
海峡以南 | 东沙岛 | 2 | 1.2 | 1.6 | 2.6 | 5.9 | 5.1 | 5.6 | 6.1 | 26 | 6 | 18 | 58 |
注: 马祖和东沙岛测站数据来源于郑崇伟等(2016)的研究 |
图3 2号标2017年全年风浪玫瑰图a. 浪向频率玫瑰图; b. 风向频率玫瑰图; c. 最大波高、最大风速玫瑰图; d. 平均有效波高、平均十分钟风速玫瑰图 Fig. 3 The whole year rose chart of wave and wind. a) Frequency of wave direction; b) frequency of wind frequency; c) maximum wave height and maximum wind speed; d) mean significant wave height and mean 10-minute wind speed |
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