【摘 要】
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海浪对于人类生活的许多方面如航海、海岸工程、港口作业和地球物理过程等都非常重要。近年来,关于海浪波候特征的研究也取得了许多进展,但是由于风浪和涌浪的成因和特点不同,所带来的影响也不相同,人们也逐渐意识到研究风浪和涌浪独立的波候特征的重要性。本文总结了风浪/涌浪分离和全球波候研究的相关进展,在前人研究的基础上,利用浮标的风速和海浪谱的观测资料,建立了一个查找表模型,实现了利用同步观测的风速和有效波高
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海浪对于人类生活的许多方面如航海、海岸工程、港口作业和地球物理过程等都非常重要。近年来,关于海浪波候特征的研究也取得了许多进展,但是由于风浪和涌浪的成因和特点不同,所带来的影响也不相同,人们也逐渐意识到研究风浪和涌浪独立的波候特征的重要性。本文总结了风浪/涌浪分离和全球波候研究的相关进展,在前人研究的基础上,利用浮标的风速和海浪谱的观测资料,建立了一个查找表模型,实现了利用同步观测的风速和有效波高数据对风浪和涌浪独立有效波高进行分离。通过大量数据的检验,证明了该分离模型能够很好地适用于高度计观测数据。在此基础上,利用近28年联合校准的多源高度计风速和有效波高数据,研究了全球风浪和涌浪的独立波候及其变化特征。论文首先研究了风浪和涌浪有效波高的全球不同季节的气候态平均分布。结果表明风浪有效波高和风速的分布情况比较相似,这是因为风浪和风之间的强耦合性造成的。相比之下,涌浪有效波高的分布和总体有效波高较为相似。通过对涌浪概率和涌浪能量权重的计算,发现涌浪无论是从发生频率还是能量占比的角度,都在全球海浪中占据主导地位。此外,根据本方法得到的全球涌浪概率和能量权重,能够明显地观测到前人所发现的热带大洋“涌浪池”的“东向强化”现象以及季节性平移。但在未能明显观察到“季节性涌浪池”的存在。进一步研究发现,风浪和涌浪独立波高的年际变化与某些气候指标密切相关,但由于涌浪传播距离很大,风浪和涌浪对同一大气振荡的响应不同。就长期变化而言,在年平均的分布情况中,南大洋和北大西洋,风浪独立有效波高有着明显增加的趋势,大约为每年0.5~1cm,而涌浪独立有效波高无论是年平均还是季节平均,几乎在全球范围内都呈现负趋势,且下降的趋势不小。对比总体有效波高的下降趋势和风速的上升趋势,可以初步解释为:平均风速越大,风浪概率和能量权重越大,导致了平均风浪波高越大,但是由于风的持续时间或作用范围很小,总体有效波高反而变低。然而这些趋势存在很大的不确定性,与前人的研究也有大大小小的差异,有待进一步研究。
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