王冠 鄭崇偉 李思祥 仇曉慶

1.中國(guó)人民解放軍東海艦隊(duì)司令部37分隊(duì)，浙江寧波 315122

2.中國(guó)人民解放軍92538部隊(duì)12分隊(duì)，遼寧大連 116041

渤海-黃海北部海浪特征分析

王冠1鄭崇偉2李思祥1仇曉慶1

1.中國(guó)人民解放軍東海艦隊(duì)司令部37分隊(duì)，浙江寧波 315122

2.中國(guó)人民解放軍92538部隊(duì)12分隊(duì)，遼寧大連 116041

文本利用CCMP風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)國(guó)際先進(jìn)的第三代近岸海浪模式SWAN，對(duì)渤海-黃海北部的波周期、極值波高進(jìn)行模擬研究，為海洋水文保障、海洋能開(kāi)發(fā)、海洋工程等工作提供參考。

CCMP風(fēng)場(chǎng)；SWAN；波周期；極值波高

狂風(fēng)巨浪容易造成惡性海難，目前，全球海難事故中有60%～80%是由于大風(fēng)和巨浪所造成。本文以CCMP風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)SWAN模式，得到1988～2009年渤海-黃海北部的海浪場(chǎng)，深入研究該海域的海浪特征，對(duì)海洋水文保障、海洋能開(kāi)發(fā)、海洋工程都具有重要意義。

1 資料簡(jiǎn)介及模擬方法

CCMP風(fēng)場(chǎng)[1]來(lái)自NASA Earth Science Enterprise，結(jié)合了ADEOS-II、QuikSCAT、SSM/I、AMSR-E幾種資料，其時(shí)間分辨率為6小時(shí)，空間分辨率為0. 25°×0.25°，時(shí)間范圍從1987年7月至今，空間范圍為78.375°S～78.375°N，0.125°E～359.875°E。CCMP風(fēng)場(chǎng)具有時(shí)間序列長(zhǎng)、時(shí)空分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，被國(guó)內(nèi)外廣泛運(yùn)用[2-3]。

選取計(jì)算范圍為37°N～41°N，117°E～127°E，模式分辨率取0.1°× 0.1°，計(jì)算時(shí)間從1988年01月01日～2009年12月31日，積分步長(zhǎng)取為900s，每小時(shí)輸出一次結(jié)果。

2 結(jié)果分析

海浪特征分析通常包括[4-5]：波高波向的季節(jié)特征、波周期、極值波高、浪級(jí)頻率、波向頻率、波高長(zhǎng)時(shí)間變化趨勢(shì)等。關(guān)于渤海-黃海北部的海浪特征分析，前人做了較多工作，主要是關(guān)于波高波向、浪級(jí)和波向頻率、波高變化趨勢(shì)等，本文將重點(diǎn)放在研究不多的波周期、極值波高等方面，而這些均是海洋水文保障、海洋能資源開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

2.1 波周期的季節(jié)特征

波浪能的大小與波高的平方乘以波周期成正比，波周期的大小直接影響到波浪能資源的開(kāi)發(fā)利用，本文分析了渤海-黃海北部的波周期分布特征，見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，渤海-黃海北部在近海的波周期小于離岸，渤海及渤海海峽的波周期小于黃海北部。渤海的波周期基本在3s以內(nèi)，渤海海峽的波周期稍大于渤海，在3s左右，黃海北部的波周期基本在3～4s之間。

圖1 渤海-黃海北部海域近22年平均波周期分布特征（單位：s）

2.2 近22年最大波高

利用模擬的逐小時(shí)海浪數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了近22年期間渤海-黃海北部的最大波高，見(jiàn)圖2。近22年期間，不同海域的最大波高差異較大，渤海-黃海北部在近海的最大波高小于離岸，渤海及渤海海峽的最大波高小于黃海北部。近海的最大波高在1～ 3m左右，由近海向離岸逐漸增大。近22年的最大波高存在2個(gè)大值中心：渤海中南部海域（波高在6.5m左右）、山東半島至朝鮮之間的海域（波高在7～8m）。

圖2 近22年期間渤海-黃海北部海域的最大波高(單位：m)

2.3 極值波高

極值波高是海洋工程、航海、海洋能開(kāi)發(fā)與利用等都極為關(guān)注的，本文利用模擬得到的海浪數(shù)據(jù)，采用耿貝爾曲線法[6]，計(jì)算了渤海-黃海北部的五十年一遇和百年一遇極值波高。

圖3 渤海-黃海北部海域20年一遇、

圖4 50年一遇極值波高(單位：m)

由圖3可以看出，渤海-黃海北部海域的二十年和五十年一遇極值波高均存在兩個(gè)明顯的大值中心：渤海中南部和山東半島至朝鮮之間的海域。渤海中南部海域的二十年一遇極值波高在7m左右，五十年一遇極值波高在8m左右；山東半島至朝鮮之間的海域的二十年一遇極值波高在7～8m左右，五十年一遇極值波高在8～9m左右。近岸大部分海域的二十年一遇極值波高基本都在在4m以內(nèi)，五十年一遇極值波高在5m以內(nèi)。

3 結(jié)論

3.1 渤海-黃海北部在近海的波周期小于離岸，渤海及渤海海峽的波周期小于黃海北部。渤海的波周期基本都在3s以內(nèi)， 渤海海峽的波周期稍大于渤海，在3s左右，黃海北部的波周期基本在3～4s之間。

3.2 渤海-黃海北部在近海的最大波高小于離岸，由近海向離岸逐漸增大，渤海及渤海海峽的最大波高小于黃海北部。近22年的最大波高存在2個(gè)大值中心：渤海中南部海域、山東半島至朝鮮之間的海域。

3.3 渤海-黃海北部海域的二十年一遇和五十年一遇極值波高均存在兩個(gè)明顯的大值中心：渤海中南部和山東半島至朝鮮之間的海域。渤海中南部海域的二十年一遇極值波高在7m左右，五十年一遇極值波高在8m左右；山東半島至朝鮮之間的海域的二十年一遇極值波高在7～8m左右，五十年一遇極值波高在8～9m左右。近岸大部分海域的二十年一遇極值波高基本都在4m以內(nèi)，五十年一遇極值波高在5m以內(nèi)。

[1]鄭崇偉. 全球海域風(fēng)能資源儲(chǔ)量分析[J].中外能源，2011，16（7）：43-47

[2]鄭崇偉. 基于CCMP風(fēng)場(chǎng)的近22年中國(guó)海海表風(fēng)場(chǎng)特征分析[J]. 氣象與減災(zāi)研究，2011，34（3）：40-46

[3]劉志宏，鄭崇偉，莊卉等. 近22年西北太平洋海域海表風(fēng)速變化趨勢(shì)研究[J]. 海洋技術(shù)，2011，30（2）：127-130

[4]鄭崇偉，張霞. 基于WAVEWATCH-III模式的近10年南海波候統(tǒng)計(jì)分析[J]. 氣象與減災(zāi)研究，2011，34（1）：48-55

[5]鄭崇偉，周林，劉志宏. 近45年大西洋波候統(tǒng)計(jì)分析[J]. 海軍大連艦艇學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，34（2）：50-53

[6]侍茂崇，高郭平，鮑獻(xiàn)文等. 海洋調(diào)查方法[M]，青島：青島海洋大學(xué)出版社，2000

王冠，男，助理工程師，主要從事海洋水文氣象保障。

鄭崇偉，男，碩士，主要從事波候及波浪能資源研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.003