1、有效波浪高度美国国家海洋和大气局(NOAA)气象观测(NWS)的海洋天气预报包含有主要风速与风向及有效波高信息。这里的“有效波高”并不像风信息那样为大家熟知。任何使用海洋天气预报的人需要对有效波高有一个清楚的认识。这里首先回顾一下基本的海洋波浪类型。波浪构成:波浪是由风作用在海面上形成的。浪高由下列三个因素构成:风速、风区长度、风时。风区长度是状态相同的风作用海域的范围。高风速长时间作用在很长的范围内将造成最大的波浪。由当地的风造成的波浪称为风浪。风浪一般波峰线短,周期小,在风速近似 15 节时出现破碎现象。风浪示意图在开阔海域,波浪形式变得更加复杂。波浪仍然是由当地的风形成的,但一旦形成后,
2、海浪将传播几千海里的距离。波浪在传播处其生成区域后,不再是当地风的作用,这时被称作涌浪。与风浪相比较,涌浪有更大的波长及更平滑的波峰。随着时间的推移,涌浪将传播很长的距离,与其它很远处风暴形成的浪相交汇,并向不同的方向传播,最后在海岸线处消亡。因此,海洋表面包含有上千种相互作用的,在不同位置产生,并以不同速度向不同方向运动的浪。这也就是所说的“波浪谱”:不同浪高、频率及运动方向的波浪的结合体。波浪度量:波浪的特性取决于三个参量:浪高、浪长、浪周期(或频率) 。第四个波浪参量是波陡。浪高是波浪的波谷到波峰的距离。浪长是连续波峰或波谷之间的距离。波周期是连续的波峰或波谷通过某一固定位置所花费的时间
3、。与涌浪相比较,风浪有更小的浪高及更小的波浪周期。波浪参数图示波陡是波高与波长的比。波陡可以从浮标测量的波高与周期推导得出。当风浪高度与周期值接近时(例如:六英尺,六秒)波陡将非常剧烈。当波陡非常剧烈时,小船将有可能翻覆。当波浪从其发源地向远处传播时,其波长与周期都逐渐增大。因此,大于 10 或12 秒的长周期波浪是从远处传播来的涌浪。有效波高:波浪谱是一个非常复杂的流现象。该谱是由波浪叠加构成的。海员必须清楚的知道该波浪高度谱在海洋气象预报中的表达方式。NOAA 预报的及船只、浮标报告的波浪高度值都被称为有效波高。有效波高(Hs)波浪谱中三分之一最大波高的平均高度。这与有经验的观测者观察到的
4、波高非常相似。这里最大三分之一波高是什么意思?起伏的海洋表面是由上千个互相影响,发源于不同位置,并以不同速度向不同方向传播的波浪构成的。假设人可以记录在波浪谱中的所有波浪,并在坐标中绘出其分布情况,不同波高的波浪将以“近似钟型曲线”分布。图中的每个点都代表一个波浪的高度。图中显示,在波浪分布中,小波浪及大浪的数量都较少;在波浪谱中绝大部分浪都在中间部分。在波谱中的最大三分之一(33.3%)波浪在图中以阴影部分表示。在该阴影中的波浪高度的均值是有效波浪高度,Hs。这里波高的参数还有平均波浪高度(H ) ,最大可能波浪高度(Hm) ,最大 10%波浪高度(H1/10) 。平均波浪高度大约为有效波浪
5、高度的 2/3( 0.64 或 64%) ,H1/10 是有效波浪高度的 1.27 倍。另外,最大 1%波浪高度是有效波浪高度的 1.67%,理论最大波浪高度(Hmax) ,大约为两倍的有效波浪高度。该值在涌浪较小的内部海湾处可能会较窄。示例:沿岸或近岸的水域报告中的海洋气象预报为“SEAS 10 FT”,这里包含有以下的信息: Hs = 10ft H(平均) = 0.64 倍的 Hs = 6.4 ft H(最大可能)(稍小于 H 平均)= 6 ft H1/10(10%最大波浪) = 1.27 倍的 Hs = 12.7 ft H1/100(1%最大波浪) = 1.67 倍的 Hs = 16.7
6、 ft Hmax(在波浪预警中的最大浪高) = 近似于两倍的 Hs = 20 ft因此,当预报在开阔水域为 10 英尺的浪时,海员将遇到大部分为 6 至 10 英尺的浪,小部分浪达到 16 英尺甚至有可能有 20 英尺的浪存在。在 2005 年 3 月 10 日,阿拉斯基海湾风暴中,浮标观测到的浪高在北湾为 47 英尺。这里有效波浪高度为 47 英尺,最大 10%浪高为 60 英尺。在波浪谱中的最大浪高将达到 94 英尺。有经验的海员知道自己船只的抗风浪能力。海洋气象预报提供了风速(速度及方向)信息机波浪高度信息。波浪高度值,包含预测的与观测的,都指的是有效波浪高度。这里的 Hs 将不仅是一个值,而是代表一个波浪范围。在开阔海域中波浪谱中将存在有效波高的 60%至 200%的波浪。海员不应只关注预报的有效波浪高度信息,需要有波浪谱的观念,熟知有效波浪高度的定义,可以确定海区中的波浪状况。