风浪和涌浪

（一）风浪和涌浪(Wind wave and swell)

一、定义(definition)

1、风浪(wind wave)：

当地风产生，且一直处在风的作用之下的海面波动状态。(They are generated by the wind, restored by gravity, and progress in a particular direction.)

2、涌浪(swell)：

海面上由其他海区传来的或当地风力减小、平息，或风向改变后海面上遗留下的波动。(When the waves move out of the storm center, forced waves become free waves moving at speeds due to their periods and wavelengths. Once away from the storm these long-period, uniform waves are called swell.)

二、决定因素(determinants)

“风大浪高”“无风不起浪”

1、风速(wind speed)：风力大小；

2、风时(wind duration)：状态相同的风持续作用在海面上的时间；

3、风区(fetch)：状态相同的风作用的海域的范围。

三、风浪成长状态(phases of wind wave)

定常态：某点的风浪尺度达到理论上的最大值；

过渡态：某点风浪未达理论最大，随时间的推移，还可继续增长；

最小风时：对应风区内某点，风浪达到定常状态所用的时间。

最小风区：实际风时一定，对应某一风区内的波浪达到定常态，此一风区长度称为最小风区。

判别风浪的状态：

风时>最小风时，风浪是过渡态，反之定常态；

风区>最小风区，风浪是定常态，反之是过渡态。

充分成长：

波浪在成长过程达到一定尺度后，摄取与消耗能量达到平衡时，波浪不再增大。

动画

四、涌浪传播(propagation of swell)

波高逐渐降低，波长、周期逐渐变大，从而波速变快。

原因：摩擦消耗及弥散作用、角散作用

弥散作用：

不同波长、周期、振幅的分波在传播过程中波长大的速度快，短的速度慢，使原来叠加一起的波分散开。(The faster, longer waves gradually move through and ahead of the shorter, slower waves, this process is called sorting or dispersion.)

角散作用：各分波传播方向不同，在传播中向各方向分散开来。 传播速度快，距离长。

拍岸浪、先头涌

（二）浅海和近岸海浪(Offing and coastal waves)

一、波速、波高变化(changes of wave speed and wave height)：

波速变小(从短波与波长有关C*C=gλ/2π，在浅水为与水深有关C*C=gh)，周期保守，波长变小。

二、波向转折(deflection of wave ray)

sinα1=AA’/A'B;　 sinα2=BB'/A'B

则有： sinα1/ sinα2=AA’/BB’

又由AA’=c1dt;　BB’=c2dt；

有 sinα1/ sinα2= c1/c2

由h1>h2,则c1>c2，则ａ1> ａ2

波峰线有逐渐与等深线平行的趋势，也就是波向线与等深线逐渐垂直的趋势。海底凸出的海岬处，波向线辐聚(converge)，出现大浪；而在凹进的海湾处，波向线辐散，波浪较小。

三、波高变化(changes of amplitude)

能量守恒(conservation of energy):

称折射因子，波向线辐聚时，L0>L,折射因子大于1，能量集中，波高增大(海岬)。

称为地形因子，波浪从深水进入浅水，波高略有降低，然后随相对深度的减小而迅速增大。

四、波浪破碎、沿岸流沿岸流与离岸流(wave breaking, coastal current and rip current)

1、波浪破碎(wave breaking)：风大； 波浪传到浅水波长变短，波陡增大；

海底摩擦(bottom friction)；

波峰、谷处相速不同，波面变形；

浅滩、沙丘、暗礁。

2、

破碎类型：溢波(spillers)、卷波(plungers)、崩波、溃波。

离岸流，沿岸流，物质输动，海湾沙丘

五、反射和绕射(reflection and diffraction)

1、波浪遇陡峭的海岸反射形成驻波(standing wave)。

2、防波堤(breakwater)的效用

3、遇障碍物绕射，波高明显减少。