An interpretation of wave refraction and its influence on foreshore sediment distribution     

Joevivek Vincent Jayaraj  Chandrasekar Nainarpandian  Jayangondaperumal Ramakrishnan  Thakur Vikram Chandr  Shree Purniema Krishnan 《海洋学报(英文版)》2019,38(5):151-160

To analyze the grain size and depositional environment of the foreshore sediments, a study was undertaken on wave refraction along the wide sandy beaches of central Tamil Nadu coast. The nearshore waves approach the coast at 45° during the northeast(NE) monsoon, at 135° during the southwest(SW) monsoon and at 90° during the non-monsoon or fair-weather period with a predominant wave period of 8 and 10 s. A computer based wave refraction pattern is constructed to evaluate the trajectories of shoreward propagating waves along the coast in different seasons. The convergent wave rays during NE monsoon, leads to high energy wave condition which conveys a continuous erosion at foreshore region while divergent and inept condition of rays during the SW and non-monsoon, leads to moderate and less energy waves that clearly demarcates the rebuilt beach sediments through littoral sediment transport. The role of wave refraction in foreshore deposits was understood by grain size and depositional environment analysis. The presence of fine grains with the mixed population, during the NE monsoon reveals that the high energy wave condition and sediments were derived from beach and river environment. Conversely, the presence of medium grains with uniform population, during SW and non-monsoon attested less turbulence and sediments were derived from prolong propagation of onshore-offshore wave process.These upshots are apparently correlated with the in situ beach condition. On the whole, from this study it is understood that beaches underwent erosion during the NE monsoon and restored its original condition during the SW and non-monsoon seasons that exposed the stability of the beach and nearshore condition.  相似文献   

Obtaining the distribution of quiescent periods directly from the power spectral densities of Sea waves     

《Applied Ocean Research》2019

There is a growing practical interest in the ability to increase the sea states at which marine operations can be safely undertaken by exploiting the quiescent periods that are well known to exist under a wide range of sea conditions. While the actual prediction of quiescent periods at sea for the control of operations is a deterministic process, the long term planning of future maritime tasks that rely on these quiescent periods is a statistical process involving the anticipated quiescence properties of the forecasted sea conditions in the geographical region of interest. It is in principle possible to obtain such data in tabular form either large scale simulation or from field data. However, such simulations are computationally intensive and libraries of appropriate field data are not common. Thus, it is clearly attractive to develop techniques that exploit standard wave spectral models for describing the quiescence statistics directly from such spectra. The present study focuses upon such techniques and is a first step towards the production of a computationally low-cost quiescence prediction tool and compares its efficacy against simulations. Two significant properties emerge for a large class of wave spectral models that encompasses the ubiquitous Neumann and Pierson Moskowitz or Bretschneider forms. Firstly, the auto-correlation function of the wave profile that are required to produce the quiescence property can be obtained analytically in terms of standard special functions. This considerably reduces the computational cost making desktop computer-based planning tools a reality. Secondly, for each class of these parametric spectra, the probability of a given number of consecutive wave heights (normalised to the significant wave heights) less than some critical value is in fact independent of absolute wave height. Thus, for a broad class of practically interesting wave spectra all that is required to obtain the statistical distribution of the quiescent periods is simple rescaling.  相似文献   

SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪模拟研究     

时莹  梁书秀  孙昭晨 《海洋工程》2018,36(6):116-123

基于浅水斜坡地形的物理模型试验数据,考察SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪的模拟效果,进而检验其浅水项的模拟精度。模拟中采用直接输入初始测点的实测海浪谱进行造波,重点考察浅水中三波相互作用和变浅破碎两个源项,对不同工况下,SWAN模式在水深条件变化下的有效波高、谱平均周期、海浪谱演化的模拟能力进行研究。研究表明:模拟的有效波高较符合实测波浪的增长和衰减,但谱平均周期计算值明显偏小;海浪谱的能量转移机制同实测有较大区别,频谱模拟结果出现高频高估、低频低估现象。对两个源项进行对比分析得出三波相互作用对海浪谱的能量转换影响远大于变浅破碎耗散。想要提高近岸区谱平均周期和海浪谱的模拟精度则SWAN模型中三波非线性项的计算精确度仍需更多研究和改进。  相似文献   

开孔率对明基床上开孔沉箱波浪反射系数影响的数值研究     

蔡郁  孙大鹏  赵沛泓  吴浩 《海洋工程》2018,36(5):30-37

开孔率是开孔沉箱波浪反射系数的重要影响因素,迄今为止关于开孔沉箱的物模试验研究成果(包括《防波堤设计与施工规范》)中,开孔率μ通常以线性关系反映在开孔沉箱波浪反射系数的计算关系式中,适用范围为0.2~0.4。但当μ0.2或μ0.4时,开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响规律尚需进一步的研究探讨。现借助二维数值波浪水槽,在扩大了的开孔率取值范围内,模拟不规则波与可渗明基床上开孔沉箱的相互作用。结果表明:在0.2≤μ≤0.4的范围内,用线性关系描述开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响是合适的;在μ0.4时,数模值和物模试验拟合的经验关系式的趋势是一致的;在μ0.2时,开孔沉箱反射系数K_r随开孔率μ的减小而增大,用物模试验拟合的经验关系式及《防波堤设计与施工规范》中计算公式的线性关系来描述开孔率μ对反射系数K_r的影响是不恰当的。研究成果对开孔沉箱消浪机理的深入认识和开孔沉箱结构的优化设计具有重要意义。  相似文献   

圆形数值波浪水池斜向和多向入射波浪模拟研究     

任兴月  陶军  彭伟 《海洋工程》2018,36(4):78-87

为了研究斜向入射波浪,基于三维不可压缩两相流模型,开发了一套圆形数值波浪水池数值模型。在圆形波浪水池中,通过源项造波法成功生成了任意入射方向的波浪,并且利用人工摩擦项模拟阻尼区以数值耗散反射波浪。模型基于嵌入式多块网格体系,采用FVM法(finite volume method)离散Navier-Stokes方程,VOF法(volume of fluid)追踪自由水面。试验结果表明,斜向入射波浪的模拟结果与理论值基本一致,圆形波浪水池在模拟斜向入射波浪时,有效区域的面积较传统波浪水池显著增大,而且有效区域受波浪入射角度的影响也较小。同时,通过叠加多列斜向入射波浪,模拟出了多向交叉波列,并通过与理论结果对比,发现其具有较高的精度。  相似文献   

Stokes漂流对全球海表面温度模拟的影响     

肖林  史剑  蒋国荣  刘子龙  张成成 《海洋通报》2018,(1):55-87

Stokes漂流对海洋上混合层中的流场和温度场结构具有不可忽视的作用。本文基于WAVEWATCHⅢ海浪模式模拟的海浪要素计算得到Stokes漂流,将其引入SBPOM模式的动量方程中,从体积输运的角度研究Stokes漂流对全球海表面温度的影响。分析发现Stokes漂流与Stokes输运在全球呈现高纬度强于中低纬度的带状分布特征,且这种流动与输运对全球海表面温度具有降温作用,该降温作用的分布与全球Stokes输运强度相对应,高纬降温作用大于中低纬度,特别是南极绕极流海域平均降温明显大于其余海域,最大降温可达1.5℃,且全球月平均降温超过0.1℃。  相似文献   

波致应力的近似求解及其太平洋特征分析     

王倩  宋金宝  曹海锦  乔文丽 《海洋与湖沼》2018,49(3):524-534

基于波致应力计算中对海浪谱和波浪增长率公式的敏感性分析,选择适当的波致应力近似求解方法,计算和探讨了太平洋波致应力的时空分布特征。敏感性分析中,选择了4种常用的波浪增长率公式和3种经验解析海浪谱。推导了计算波致应力的单波公式,并将其与JONSWAP谱积分公式和Elfouhaily谱积分公式进行比较,同时使用了由风速和有效波高资料构造的Elfouhaily谱积分公式计算太平洋波致应力。结果表明:Belcher等(1993)的波浪增长率计算公式估算的波致应力与实验数据吻合度较好,同时适用ERA-interim数据;当波龄小于1.2时运用Elfouhaily谱积分公式更合适,当波龄大于1.2时运用单波公式更快速有效;太平洋的波致应力分布与风场之间存在明显的相关性;2009年1月、4月、7月和10月太平洋波致应力的季节性特征分析表明四个季节的西风带波致应力较其他地区都更强盛,而在时间变化上1月和10月为波致应力整体较为强盛的时期。  相似文献   

台湾以东黑潮路径识别与变化规律   总被引：1，自引：0，他引：1  

王辉赞  魏林进  张全礼  刘磊  刘科峰 《海洋与湖沼》2018,49(2):271-279

为研究对中国台湾以东海域黑潮路径及其变化,本文基于法国空间局AVISO中心提供的1993—2015年的卫星遥感海表流场逐日资料,对121°—125°E,22.4°—25°N海域黑潮路径进行了逐日识别,得到了共计23年累计8400天的台湾以东黑潮流轴的逐日路径,并研究其在不同纬度的流轴位置及其对应的表面黑潮流量的时空变化规律。主要结论如下:(1)采用模糊C-均值聚类法对台湾以东黑潮流轴路径进行聚类分析,发现台湾以东黑潮流轴在24°N以南出现明显摆动,形成正常和偏东两种路径;黑潮流轴存在明显的时间变化,流轴偏东现象年平均大约出现25次,大致每隔3年出现一次偏东较少的现象,各月流轴偏东次数以4、5月最少,10月至次年3月较多;(2)台湾以东黑潮表面流量大小在6.2—8.3×104m2/s之间;总体上来说,纬度越高流量越大,在23.5°N左右范围内存在一个流量低值中心;在24.3°N以北流量总体较大,且增长趋势稳定,同时表面流量大小具有较强的季节和年际变化特征。  相似文献   

礁坪上波浪传播的数值模拟     

何栋彬  房克照  孙家文  刘忠波 《海洋通报》2018,(2):129-138

本文基于具备间断捕捉能力的二阶全非线性Boussinesq数值模型,对规则波和随机波在礁坪地形上的传播变形进行了数值模拟。该模型采用高阶有限体积法和有限差分方法求解守恒格式的控制方程,将波浪破碎视为间断,同时采用静态重构技术处理了海岸动边界问题。重点针对礁坪上波浪传播过程中的波高空间分布和沿程衰减,礁坪上的平均水位变化,以及波浪能量频谱的移动和空间差异等典型水动力现象开展数值计算。将数值结果与实验结果对比,两者吻合情况良好,验证了模型具有良好的稳定性,具备模拟破碎波浪和海-岸动边界的能力,能较为准确地模拟波浪在礁坪地形上的传播过程中发生的各种水动力现象。  相似文献   

地表组合粗糙度不确定性引起的SAR反演土壤水分的不确定性分析     

陈鲁皖  韩玲  王文娟  秦小宝 《地球信息科学学报》2018,20(1):108-118

地表粗糙度的不确定性是引起SAR土壤水分反演结果不确定性的主要因素,现有研究大多着重于研究单个粗糙度参数（主要是相关长度）的不确定性,直接研究地表组合粗糙度不确定性的较少。本文使用偏度、峰度和四分位距3个指标来量化不确定性,通过在组合粗糙度中加入不同量级高斯噪声进行随机扰动的方法,研究组合粗糙度不确定性在反演过程中的传递,并对反演土壤水分的不确定性进行定量分析。进一步研究反演土壤水分的均方根误差对组合粗糙度不同比例误差范围的响应特征,得到满足反演精度要求的组合粗糙度误差控制范围。样区的实验分析结果表明：组合粗糙度高斯噪声标准差在0-0.045之间时,峰度取值从-0.1984到1.2501,偏度取值从0.0191到0.6791,四分位距取值从0.0018到0.0167,3个量化指标都随组合粗糙度高斯噪声量级的增大而增大,土壤水分反演值有集中在众数附近的趋势,土壤水分低估倾向比高估倾向更明显;本文提出的组合粗糙度误差控制范围可满足反演精度要求,误差控制范围与入射角负相关。  相似文献