（物理海洋學(xué)專業(yè)論文）江蘇沿海風(fēng)、浪特征研究.pdf

摘要 江蘇省人口眾多，陸地資源相對(duì)匱乏，沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后。為建設(shè)“海 上蘇東”，帶動(dòng)蘇北地區(qū)的發(fā)展，要大力丌發(fā)海洋資源，發(fā)展海洋捕撈、水利、 交通運(yùn)輸、港口建設(shè)等事業(yè)，必須對(duì)沿岸水動(dòng)力、尤其是風(fēng)、浪等極惡劣海況下 的水動(dòng)力信息有具體詳盡的了解，并及時(shí)查詢相應(yīng)水動(dòng)力數(shù)據(jù)供實(shí)際應(yīng)用。 江蘇沿海只有兩個(gè)長期波浪觀測(cè)站，此前人們只對(duì)+ 些特定海域和工程區(qū)的 風(fēng)( 包括臺(tái)風(fēng)) 、浪特性做過研究，資料匱乏，沒有進(jìn)行全面的細(xì)致的探討，更 談不上建立整個(gè)江蘇省沿海海浪數(shù)據(jù)庫。加之近岸海浪數(shù)值預(yù)報(bào)，尤其是臺(tái)風(fēng)、 海浪數(shù)值預(yù)報(bào)一直是國際海洋學(xué)界研究的前沿課題，因此本研究不僅力圖使其具 有學(xué)術(shù)價(jià)值，也具有工程應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也是防止和減小海洋災(zāi)害所必須解決的 問題之一。 本文研究的主要內(nèi)容包括： l i 根據(jù)江蘇省沿岸各測(cè)站實(shí)測(cè)的多年風(fēng)資料，分析江蘇沿海風(fēng)特性，確定 江蘇沿海各氣象站的設(shè)計(jì)風(fēng)要素，各海區(qū)不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)風(fēng)速；對(duì)江蘇海岸風(fēng)浪 數(shù)值模式進(jìn)行研究，根據(jù)風(fēng)浪相關(guān)關(guān)系確定深水區(qū)波浪要素；通過第三代淺水波 浪數(shù)值模型s w a n 模擬江蘇沿海風(fēng)浪場(chǎng)，并對(duì)江蘇沿海的波浪場(chǎng)特征進(jìn)行分析研 究。 2 利用國家氣象局發(fā)布的1 9 8 9 2 0 0 0 年的熱帶氣旋年鑒，首次對(duì)影響江蘇 沿海的熱帶氣旋進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究其時(shí)空分布特點(diǎn)；結(jié)合8 1 1 4 號(hào)臺(tái)風(fēng)，提出 用藤田臺(tái)風(fēng)模型計(jì)算深水有效波高的方法，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析，得出較為合 理的結(jié)論。 3 文章嘗試?yán)胐 e l p h i 高級(jí)編程語言開發(fā)m a p x 控件，在對(duì)計(jì)算結(jié)果建立 數(shù)據(jù)庫的同時(shí)利用d e l p h i 高級(jí)編程語言調(diào)用數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行波浪計(jì)算結(jié)果顯示， 為本文的計(jì)算結(jié)果提供了一個(gè)較為友好的查詢界面。 關(guān)鍵詞：s w a n 數(shù)值模型：風(fēng)特性；臺(tái)風(fēng)；m a p x 控件；江蘇沿海風(fēng)浪 河海大學(xué)碩士論文 a b s t r a c t j i a n g s ui sap o p u l o u s ，t e r r e n e s o u r c es c a r c ep r o v i n c ea n dt h ee c o n o m yo f t h e r e g i o na l o n gt h es e a s h o r ei su n d e v e l o p e d t ob u i l d “s u d o n go nt h es e a ，d r i v et h e n o r t hr e g i o no fj i a n g s ut od e v e l o p ，n e e dt oe x p l o i to c e a ns o u r c e ，d e v e l o pf i s h i n g ， i r r i g a t i o nw o r k s ，w a t e rt r a n s p o r t a t i o na n dp o r tc o n s t r u c t i o n ，a l 】t h e s em e n s i o n e dh e r e r e q u i r et h ed e t a i l e dk n o w l e d g eo fc o a s t a lh y d r o d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so fj i a n g s u p r o v i n c e ，e s p e c i a l l yt h ee x t r e m es e ac o n d i t i o n ss u c ha st y p h o o n i n d u c e dw a v e s ，a n d a l s or e q u i r et h ei n t i m eh y d r o d y n a m i ci n f o r m a t i o n q u e r y w i t h o n l yt w ol o n g t e r mw a v e s o b s e r v a t i o ns t a t i o n s i ti si m p o s s i b l et os t u d yt l l e w i n da n dw a v e so ft h ew h o l ec o a s t a lz o n es y s t e m a t i c a l l y , n o tt os a yt h e 、i n da n d w a v e s d a t a b a s e u pt i l ln o w , 、v i n d ( i n c l u d i n gt r o p i c a lc y c l o n e ) a n dw a v e s h a v eb e e n s t u d i e do n l yi ns o m es p e c i a lc o a s t a la n de n g i n e e r i n ga r e a s i na d d i t i o n w i n d w a v e n u m e r i c a lf o r e c a s tt h e o r ys t i l lh a ss o m em e c h a n i s m st ob ei m p r o v e d w i n d w a v e n u m e r i c f o r e c a s t ，e s p e c i a l l y t h e t y p h o o n i n d u c e dw a v e ，i ss t i l l t h ef o c u so f i n t e r n a t i o n a lo c e a nr e s e a r c hf i e l d ，s ot h ew o r ko ft h i sd i s s e r t a t i o ni sn o t o n l yi n t e n dt o s o l v ee n g i n e e r i n g p r o b l e m s ，b u ta l s oh a sa c a d e m i c v a l u ea n d m a i nc o n t e n t so f t h i sd i s s e r t a t i o nc o n s i s to f t h r e e p a r t sa sf o l l o w s ： 1 a c c o r d i n gt ot h eo b s e r v a t i o nw i n dd a t a ( 2 0 y e a r s ) o ft h es t a t i o n sa l o n gt h e c o a s t a l1 i n eo fj i a n g s up r o v i n c e w i n dc h a r a c t e r i s t i c so fe a c h r e g i o n i ss t u d i e d s t a t i s t i c a l l y , a n dt h ed e s i g nw i n df a c t o r sa r ed e t e r m i n e d w 協(xié)d w a v en u m e r i cm o d e l o fj i a n g s uc o a s t a la r e ai ss t u d i e d ；w a v ef a c t o r si nt h ed e e pw a t e ra c c o r d i n gt ot h e c o r r e l a t i o nb e t w e e nw i n da n dw a v ea r eo b t a i n e d ；w a v e 矗e l da n dw a v ef a c t o r so f i n t e r e s t i n gp o i n t sa r es i m u l a t e dt h l - o n g ht h et h i r dg e n e r a t i o nw a v em o d e ls 【甜q a n d t h ew a v ef i e l dc h a r a c t e r i s t i c so f j i a n g s uc o a s t a ll i n ei sa n a l y z e d 2 b a s e do nt h et r o p i c a l c y c l o n ei n f o r m a t i o no v e rt h en o r t h w e s tp a c i f i cf r o m 19 8 9t o2 0 0 0i s s u e d b y t h es t a t ew h e t h e r b u r e a u ，i n t e r m o n t h l y , i n t e r a r m u a l v a r i a t i o np r o p e r t i e sa n ds p a c ed i s t r i b u t i o no ft h et r o p i c a l c y c l o n e sa l o n gt h ec o a s t f r o m l i a n y u n g a n g h a r b o rt oh a n g z h o ub a yw e r e s t a t i s t i c a l l ya n a l y s e d 3 t a k en o 811 4t y p h o o na se x a m p l e ，a c c o r d i n gt ot h ec o r r e l a t e d p a r a m e t e r s ，a 嘩wq u i c kf o r e c a s t i n gm e t h o dt od e t e r m i n ew a v eh e i g h ti nd e e pw a t e rb a s e do nt h e f u j i t at y p h o o nm o d e li sp r o b e di n t o ，c o m p a r i s o na n da n a l y s i ss h o wt h er e a s o n a b i l i t y o f t h er e s u l t s 4 t h i sd i s s e r t a t i o na l s ot r yt od e v e l o pm a p xa n dl i n ka n du s ed a t a b a s e b yd e l p h i t oc r e a t ea f i i e n d l yi n q u i r i n gf o r m f o rt h er e s u l t so f w a v ec a l c u l a t i o n k e y w o r d s ：s w a nm o d e l ；t y p h o o n ；m a p x ；t h ec o a s t l i n eo fj i a n g s u ；t h e c h a r a c t e r i s t i co f w i n d 2 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明： 本人所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作 及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方 外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工 作的同事對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并 表示了謝意。如不實(shí)，本人負(fù)全部責(zé)任。 論文作者( 簽名) ： 2 0 0 5 年3 月1 9 日 學(xué)位論文使用授權(quán)說明 河海大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、中國學(xué)術(shù)期 刊( 光盤版) 電子雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件或電 子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文 檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允 許論文被查閱和借閱。論文全部或部分內(nèi)容的公布( 包括刊登) 授權(quán)河 ，海大學(xué)研究生院辦理。 論文作者( 簽名) ： 2 0 0 5 年3 月1 9 日 頸t 論曼江蘇沿海風(fēng)，浪特征研究 1 1 問題的提出 第一章緒論 海洋之于人類活動(dòng)，在當(dāng)今具有特別重要的意義，不僅在于海洋可利用的各 種- # 富的生物、礦產(chǎn)資源，海洋日益嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)問題，還表現(xiàn)在海洋與人類 生命的息息相關(guān)。海浪、風(fēng)暴潮一直是人類關(guān)注的焦點(diǎn)，海浪是海面上種十分 復(fù)雜的波動(dòng)現(xiàn)象，它影響著海上活動(dòng)的者方面，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，疾風(fēng)和 f i 浪所造成的海難仍占世界海難的6 0 一8 0 。海浪會(huì)引起船舶橫搖、縱搖、艏 搖、縱蕩、橫蕩和垂蕩運(yùn)動(dòng)，巨浪到了近海和岸邊，具有摧毀各種建筑物和岸堤 的能量，有時(shí)海浪雖不大，但當(dāng)海浪周期與海洋平臺(tái)等建筑物的自振周期相近時(shí)， 也可造成建筑物的毀滅性破壞。近代研究表明，海上自然力的破壞力9 0 來自 海浪，我們平常說得“避風(fēng)”，實(shí)際上是“避浪”，因?yàn)槿魏伪茱L(fēng)港和錨地都避不 了風(fēng)，而只能避浪，可見海浪是海上災(zāi)害的主要原因之一。 我國海岸線綿延1 8 0 0 0 余公里，沿海地區(qū)經(jīng)常遭受不同程度的臺(tái)風(fēng)及巨浪 的襲擊，據(jù)國家海上安全指揮部門統(tǒng)計(jì)，在1 9 4 9 1 9 8 2 年的3 4 年里，僅被交通 和海軍救助的船只就達(dá)6 2 9 5 艘次，中國海由海浪引起的海難每年平均有7 0 次， 經(jīng)濟(jì)損失每年約l 億多元，死亡5 0 0 余人。尤其是沿岸近海臺(tái)風(fēng)浪所造成的海難 更是觸目驚心。1 9 8 9 年全年有1 0 個(gè)登陸臺(tái)風(fēng)，據(jù)浙江、廣東和海南三省防汛部 門的統(tǒng)計(jì)，因臺(tái)風(fēng)浪沉損船只3 4 0 8 艘，沖壞海堤1 0 8 5 4 處，沖毀海堤9 0 0 公里， 巧亡2 0 0 余人，傷近千人，海浪造成的直接損失約5 億元。據(jù)有關(guān)調(diào)查，每年僅 由臺(tái)風(fēng)向岸浪對(duì)我國海岸防護(hù)工程的破壞、對(duì)近岸海域船舶和海水養(yǎng)殖業(yè)的危 害，所造成的經(jīng)濟(jì)損失就超過7 億元?？梢娺M(jìn)行風(fēng)浪及臺(tái)風(fēng)浪的研究有著極為重 要的現(xiàn)實(shí)意義。 1 2 海浪的預(yù)報(bào) 1 2 1 海浪預(yù)報(bào)的發(fā)展 波浪研究作為一種科學(xué)于1 9 世紀(jì)在歐洲產(chǎn)生，將波浪尺度( 波浪特征值) 與風(fēng)速u - o 、風(fēng)區(qū)f 相聯(lián)系，試圖用定量關(guān)系表達(dá)的工作，在2 0 世紀(jì)初開始，但 第一章緒論 是將其體系化的1 = 作是由s v e r d r u p 及m u n k 所做( 1 9 4 2 1 9 4 7 ) ，他們撇開波浪 理論的細(xì)節(jié)問題，導(dǎo)出有效波波要素與海面風(fēng)域性質(zhì)( u 。f 、t ) 的關(guān)系。后根 據(jù)較高精度的波浪觀測(cè)資料，經(jīng)b r e t c h n e i d e r ( j 9 5 2 ) 的修正，使之實(shí)用化， 稱為s m b 法，迄今仍在使用。 1 9 4 8 年英國b a e r 和u r s e l l 對(duì)英國沿岸所作的波浪觀測(cè)記錄作了分析，得到 波浪譜，并研究了波浪譜和大西洋風(fēng)暴之間的關(guān)系，暗示了根據(jù)譜的概念進(jìn)行波 浪預(yù)報(bào)的可能性，他們提出的概念是：復(fù)雜的海面波動(dòng)由很多成分波疊加而成， 因此可以將它們分解成各成分波，研究各成分波的變化，然后再加以疊加，即可 表達(dá)復(fù)雜的海面的變化，此概念和統(tǒng)計(jì)綜述表達(dá)的有效波不同，其優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn) 一步揭示波動(dòng)本質(zhì)。 幾乎同時(shí)，美國獨(dú)立進(jìn)行了利用譜概念進(jìn)行波浪預(yù)報(bào)的開發(fā)研究。1 9 5 5 年 p i e f s o n 、n e u m a n n 、7 a m e s 三人完成的波浪推算法正式公布，稱為p n j 法。p n 丁 法的理論基礎(chǔ)包括：充分成長的波浪即為同一風(fēng)速長期吹刮下海面波浪達(dá)到一定 程度，不再因歷時(shí)增加或揚(yáng)波距離加長而增大的飽和狀態(tài)的波浪譜的標(biāo)準(zhǔn)形，即 n e u m a n n 譜；l o n q u e t h i g g i n s 開創(chuàng)的波浪統(tǒng)計(jì)理論。以p n j 法為契機(jī)，各國都 開始重視波浪預(yù)報(bào)方法的研究，同時(shí)，關(guān)于波浪理論和實(shí)驗(yàn)研究也比較廣泛的開 展起來。 電子計(jì)算機(jī)自1 9 4 6 年問世以來，至六十年代已在各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中日益 得到廣泛的應(yīng)用。七十年代起，針對(duì)譜組成波模式中源函數(shù)的選擇和計(jì)算上的一 些困難，有人提出了風(fēng)浪的參數(shù)模式，后又有人提出了第二種譜模式，即所謂的 耦合模式。這一時(shí)期，是波浪數(shù)值預(yù)報(bào)研究十分盛行的時(shí)期，不少國家開始進(jìn)行 業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)。1 9 8 0 年至1 9 8 3 年間，由美、日、英、西德、法、荷、意等國波浪專 家組成了一個(gè)小組，即所謂的s w a m p 小組，針對(duì)各國業(yè)已提出的代表性波浪模 型進(jìn)行分類，并對(duì)幾種理想風(fēng)場(chǎng)情況下，實(shí)驗(yàn)其模式性能，試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，各種 模式各具有其優(yōu)缺點(diǎn)，不存在誰優(yōu)誰劣的問題。 西歐一些國家自1 9 8 5 年起著手開始了所謂第三代波浪數(shù)值預(yù)報(bào)的研究計(jì) 劃，成立了個(gè)w a m 小組，他們的目的是更全面地考慮能量平衡方程中的源函 數(shù)中的各項(xiàng)，以包括更多的物理過程，開發(fā)一個(gè)全新的波浪數(shù)值預(yù)報(bào)模式，并且 對(duì)波浪的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，以及人造衛(wèi)星、浮標(biāo)站，定時(shí)波浪觀測(cè)報(bào)告等的觀測(cè)資料 2 硬上論文 江蘇沿海風(fēng)、浪特征研究 的同化等作進(jìn)一步深入的研究。 我國的海浪預(yù)報(bào)已有很長的歷史，如上海徐家匯氣象臺(tái)自1 8 7 2 年成立起， 就開始發(fā)布海洋氣象預(yù)報(bào)，其中包括海浪要素，迄今己有一百多年的歷史。河海 大學(xué)洪廣文教授等根據(jù)福建莆田試驗(yàn)站觀測(cè)資料，考慮風(fēng)速、風(fēng)區(qū)和水深的影響， 提出了一個(gè)適用深、淺水的風(fēng)浪要素計(jì)算方法，即莆田公式，已為我國水利部碾 壓式上石壩規(guī)范所采用；中國海洋大學(xué)文圣常教授等采用解析方法求得深水水 域和淺水水域的風(fēng)浪頻譜，并列入我國海港水文規(guī)范( 1 9 9 4 ) 。 建立在海洋學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)和數(shù)學(xué)緊密結(jié)合基礎(chǔ)上的海浪數(shù)值預(yù)報(bào)自2 0 世 紀(jì)4 0 年代以來得到不斷的發(fā)展，尤其在近十幾年中人們對(duì)海浪生成、耗散、 傳播等的物理機(jī)制和物理過程進(jìn)行了大量、深入、廣泛的研究工作。海浪包括風(fēng) 浪、涌浪和近岸浪三種，其中近岸海浪與人類實(shí)踐活動(dòng)關(guān)系密切，對(duì)近岸海洋環(huán) 境、資源和工程建設(shè)等都有重大的影響，它主要是由外海的風(fēng)浪或涌浪傳到海岸 附近時(shí)，受地形作用而改變波動(dòng)性質(zhì)的海浪，其計(jì)算一直深受重視。但是，海浪 向近岸傳播過程中，海底地形、摩擦耗散、破碎、水流、海浪之間的非線性作用 等因子對(duì)其都有很大的影響，具有比深海和開闊陸架海域更復(fù)雜的演變規(guī)律和更 快速的時(shí)空變化，給其演變規(guī)律的描述和計(jì)算帶來很大的困難。 1 2 2 近岸海浪數(shù)值計(jì)算的主要方法 關(guān)于海浪的預(yù)報(bào)，人們采用了多種不同的手段，有統(tǒng)計(jì)的方法，也有數(shù)值模 擬的方法。除統(tǒng)計(jì)模型，目前可用于近岸海浪數(shù)值模擬的主要模型基本上可以分 為三類：第一類是基于b o u s s i n e s q 方程的計(jì)算模型，它是直接描述海浪波動(dòng)過程 水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的模型：第二類是基于緩坡方程的計(jì)算模型，它基于海浪要素在海浪 向期和波長的時(shí)空尺度上緩變的事實(shí)，描述的是海浪波動(dòng)能量、波高、波長、頻 率等要素的變化；第三類是基于能量平衡方程的計(jì)算模型，主要用于深海和陸架 海的海浪計(jì)算，基于它建立起來的第三代近岸海浪數(shù)值模式中各源函數(shù)的物理過 程已研究得較為深入，利用它對(duì)海浪進(jìn)行模擬和預(yù)報(bào)已經(jīng)成為可能，在近岸較大 范圍波浪計(jì)算中也表現(xiàn)出很大優(yōu)勢(shì)。三類模型的基本方程及其求解介紹如下。 i 2 2 1 b o u s s i n e s q 方程計(jì)算模型 1 8 7 2 年，b o u s s i n e s q 假定水平速度上下均勻，垂向速度從底面為零線性到自 由表面的最大值，得到了經(jīng)典的一維非線性控制方程，稱為b o u s s i n e s q 方程1 4 1 。 第一章緒論 刁，+ 【( 矗+ 叩) “ ：= 0 h l d t + u u x + g r - 2 一i 式中：玎為波面相對(duì)于靜水面的高度 為重力加速度( 下同) 。 ( 1 一1 ) ( 1 2 ) “為x 向沿水深平均速度，h 為靜水深，g p e r e g r i n e ( 1 9 6 7 年) 推導(dǎo)出了變水深條件下的二維b o u s s i n e s q 方程，稱為 經(jīng)典b o u s s i n e s q 方程，或稱b o u s s i n e s q 方程的標(biāo)準(zhǔn)形式?？杀磉_(dá)為： 仇+ v 【( + 叩) h 】= 0 ( 1 3 ) q m 叼u + g v r i = 至lh 西ov 【v - 訓(xùn)一吉6 2 曇v ( v ( 1 - 4 ) 式中：h 為沿水深平均水平速度矢量，r 、h 和g 與上同。 從控制方程來看，b o u s s i n e s q 方程可以較好地體現(xiàn)波浪傳播過程的非線性 特點(diǎn)，適用于底坡非緩慢變化，計(jì)算淺水波的效果較好，在處理反射波時(shí)較方便， 但是其缺點(diǎn)也很明顯，b o u s s i n e s q 方程從淺水波導(dǎo)出，對(duì)水深的適用是有范圍限 制的，不適用于實(shí)際工程需要1 5 1 。雖然有學(xué)者提高了色散解的精度來拓展水深適 用范圍，但是這種處理使方程變得十分復(fù)雜，而且其拓展效果也是有限的：另外， 它不易推廣于不規(guī)則波動(dòng)，雖然它具有處理波波相互作用的優(yōu)點(diǎn)，但正是因?yàn)檫@ 個(gè)特點(diǎn)，波動(dòng)能量在組成波之閉的轉(zhuǎn)移會(huì)因?yàn)榻M成波分解形式的不同而變化，加 上計(jì)算網(wǎng)格辨別能力的限制所帶來的混淆誤差，對(duì)于大范圍、長距離傳播的波浪， 應(yīng)用b o u s s i n e s q 方程極易導(dǎo)致計(jì)算失真。從數(shù)值求解的角度來看，與另外兩類模 型相比，b o u s s i n e s q 方程求解具有計(jì)算量大的缺點(diǎn)。b o u s s i n e s q 方程計(jì)算模型空 間步長缸及時(shí)間步長出不能突破海浪波長和周期限制，一般血莖2 8 和 a t t 8 【6 】。要想作近岸較大范圍、較長時(shí)間的數(shù)值模擬計(jì)算，計(jì)算量極為龐大。 1 2 2 2 緩坡方程計(jì)算模型 在緩坡條件( v 川舳“1 ) 的假定下，b e r k h o f f ( 1 9 7 2 ) 從描述水波運(yùn)動(dòng)的三 維l a p l a c e 方程出發(fā)，在線性理論中引入一個(gè)表示地形緩變的小參數(shù)，并利用攝 動(dòng)法( p e r t u r b a t i o nm e t h o d ) 和沿水深積分的方法，推導(dǎo)出一二階微分方程，被 稱為緩坡方程或b e r k h o f f 方程【7 i ，其表達(dá)式如下： v ( c c2 吸緲2 0 ( 1 - 5 ) 4 碗生論文江蘇沿海風(fēng)、浪特征研究 廬= r e ( p ( y ) e 1 “ ( 1 - 6 ) 其中，為速度勢(shì)函數(shù)；c 波浪相速度；e 為波浪群速度；t 為波數(shù)( 下同) 。 從控制方程來看，緩坡方程將勢(shì)波理論的三維問題化為：維問題，使問題處 理得以簡化；緩坡方程具有很寬的波浪頻率( 從短波到長波) 和水深( 從淺水到深水) 的適用范圍；緩坡方程綜合了波浪的折射和繞射，解決了傳統(tǒng)折射模型無法處理 的( 如焦散點(diǎn)附近的波浪計(jì)算等) 問題【8 l 。但是，緩坡方程同樣存在缺陷，由于方 程本身依賴于勢(shì)波理論，對(duì)風(fēng)攝入波動(dòng)能量、底摩擦能量損耗、波浪破碎、波浪 的非線性和波流相互作用等物理過程的理論依據(jù)不很充分，用于大范圍計(jì)算時(shí)不 是很適合，另外，緩坡方程不適用于小尺度較急劇變化地形，而且不易反映底坡 反射作用，因此，對(duì)于局部小區(qū)域，尤其是地形較復(fù)雜的小區(qū)域，要提高其波浪 計(jì)算精度，采用緩坡方程也是很困難的。從數(shù)值求解的角度看，橢圓型緩坡方程 的求解也要求每個(gè)波長上至少要有8 個(gè)( 一般8 一l o 個(gè)) 網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，其計(jì)算量盡管 比b o u s s i n e s q 方程小，但是仍然需要求解龐大的矩陣，b e r k h o f f 等將計(jì)算域限制 在不超過1 0 個(gè)l ( l 為波長) 的尺度范圍。不過，對(duì)于一些簡化為e b e r s o l e 型 或類似形式的方程，計(jì)算網(wǎng)格和時(shí)間步長可以突破海浪波長和頻率的限制( 9 】1 1 0 l 。 1 2 3 能量平衡方程預(yù)報(bào)淺水風(fēng)浪 1 2 3 1 能量平衡方程預(yù)報(bào)淺水風(fēng)浪的發(fā)展進(jìn)程 六十年代和七十年代初期發(fā)展起來的第一代海浪模式避開了顯式地模擬完 全的能量平衡這一問題。這些模式通常假定波的各分量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，突然停 止增長( p h i l l i p s ，1 9 5 8 ) ，p h i l l i p s 的一維f 5 頻譜和一種經(jīng)驗(yàn)平衡方向分布所代表 的飽和譜是給定的，因而，對(duì)于正在成長的風(fēng)浪，模擬譜的預(yù)測(cè)范圍實(shí)際上只限 于譜峰周圍的波的各分量1 】。 在七十年代，廣泛的波浪成長試驗(yàn)( m i t s u y a s u ，1 9 6 8 ；h a s s l m a r m 等人，1 9 7 3 ) 以及風(fēng)輸入給波浪能量的直接觀鋇d ( s n y d e r 等人，1 9 8 1 ；h a s s e l m a n n 等人，1 9 8 ， 從根本上改變了作為第一代預(yù)報(bào)模式基礎(chǔ)的譜能量平衡觀點(diǎn)，從而導(dǎo)致了第二代 海浪模式的發(fā)展，然而，這些模式由于采用簡化的參數(shù)化形式，非線性傳輸就受 到一定限制，即需要給定高出峰值頻率的那部分高頻風(fēng)浪譜的譜形，給定譜形的 工作或推導(dǎo)傳輸方程的開頭就引進(jìn)( 如參數(shù)化或混合型模式) 或者在計(jì)算譜值時(shí) 第一章緒論 作為附帶條件引k ( 離散型模式) ，盡管從理論上可證實(shí)對(duì)于一般天氣尺度的風(fēng) 場(chǎng)將波譜調(diào)整為準(zhǔn)通用譜形這一做法是可行的( h a s s e l m a n n 等人，1 9 7 6 ) ，但是， 第一：代海浪模式不能合適地模擬快速變化風(fēng)場(chǎng)中產(chǎn)生的風(fēng)浪，例如：颶風(fēng)、小尺 度強(qiáng)氣旋或鋒面，這些模式在處理風(fēng)浪與涌浪傳輸時(shí)也遇到了一些基本的難題。 w a m 模式是繼1 9 8 0 一1 9 8 3 年美、同、英、德、荷蘭等國的海洋專家組成 s w a m p ( s e a w a v e m o d e l l i n gv r o j e c t ) g 開究組，針對(duì)世界各困十個(gè)有代表性的海浪 數(shù)值模式，進(jìn)行分類和對(duì)比試驗(yàn)研究之后，西歐一些國家( 英、法、德、荷蘭、 娜威等1 自1 9 8 5 年起，由s h a s s e l m a n n 、k h a s s e l m a n n 、e b a u e r 、p a ，e m j a n s s e n 等人，f 發(fā)研制成第三代海浪數(shù)值模式1 2 l 。 在第二代海浪模式中，主要問題在數(shù)值計(jì)算方面，而不是物理機(jī)制問題。 s w a m p ( 1 9 8 5 ) 已提出了克服這些困難的方法，建議應(yīng)以這些方法作為基礎(chǔ)發(fā)展 第三代海浪模式，即海浪譜值只用積分基本譜傳輸方程來計(jì)算，事先并不對(duì)譜形 加以任何限制。 第三代深水模式方程如下： 二維海浪譜f ( 廠，玩弘互，f ) 的演變，在球坐標(biāo)的控制方程為： 百o f + ( c 。s 妒) 。殺c 。s 妒，) + 擊陋) + 芻妞) = s ( 1 - ，) 式中f ( f ，皖伊，五，f ) 是依賴于頻率f 和傳播方向0 ( 相對(duì)于正北順時(shí)針測(cè)量) 的 二維波譜，伊和五分別為緯度和經(jīng)度，t 為時(shí)刻，s 是描述一傳播波群能量變化 的凈源函數(shù)。 一 能量平衡方程用于預(yù)報(bào)淺水風(fēng)浪起始于八十年代后期，s w a m p g r o u p 將適 用于深海的相平均譜波浪模型進(jìn)行改進(jìn)，使其適用于近岸及沿岸風(fēng)浪預(yù)報(bào)：法國 電力研究所的m i c h e lb e n i o t 等采用有限元法離散淺水計(jì)算區(qū)域，提出了能合理 擬合水底地形和海岸線的t o m a w a c 波浪模型；t o l m a n 提出了基于動(dòng)譜能量平 衡方程的w a v e w a t c h 第三代波浪預(yù)報(bào)模型；“七五”期問青島海洋大學(xué)進(jìn) 行了海浪數(shù)值預(yù)報(bào)研究，該模式將海浪分為風(fēng)浪和涌浪兩部分，采用有效波表示 的波浪能量平衡方程，由于未計(jì)及波與波之間非線性相互作用和水深變淺后的淺 水折射，屬于混合模式：r c r i s ，l h h o l t h u i j s e n 和n b o o 西總結(jié)歷年來波浪能量 6 碩+ 論文江蘇沿海風(fēng)、浪特征研究 輸入、損耗及轉(zhuǎn)換的研究成果，提出并發(fā)展了適用海岸、湖泊及河 j 地區(qū)的s w a n 淺水波浪數(shù)值預(yù)報(bào)模型。 1 2 3 2s w a n 模型預(yù)報(bào)海浪的應(yīng)用研究現(xiàn)狀 陳希1 1 3 1 等采用s w a n 模式，利用自嵌套的方式提供模式的波譜邊界條件， 對(duì)1 9 9 0 年1 5 號(hào)臺(tái)風(fēng)浪對(duì)我國東海的影響過程進(jìn)行了模擬，并與實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)浪資 料進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果理想。徐福敏f 1 4 l 等利用s w a n 模型計(jì)算在不同水深時(shí)流場(chǎng) 對(duì)波浪傳播的影響，將模型應(yīng)用于海安灣的淺水波浪數(shù)值計(jì)算，并與觀測(cè)結(jié)果進(jìn) 行比較，驗(yàn)證表明符合良好。陳希1 1 6 i 等利用s w a n ，對(duì)襲擊臺(tái)灣島鄰近海域的 9 0 1 5 號(hào)臺(tái)風(fēng)浪過程進(jìn)行模擬研究，s h a n - - h w e i0 u i ”1 等利用s w a n 模型對(duì)臺(tái)灣附 近海域的臺(tái)風(fēng)浪場(chǎng)進(jìn)行模擬，得到合理的結(jié)果，并且研究表明對(duì)s w a n 模型加密 嵌套網(wǎng)格可以提高計(jì)算精度，k f c h e n g l l 8 l 等在模擬熱帶氣旋引起的風(fēng)暴潮和波 浪時(shí)，針對(duì)大洋、海域，近岸不同的地理區(qū)域，采用四種模型嵌套的方式，模型 計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合得很好。陳希等1 9 1 用s w a n 模型對(duì)影響南海湛江港海域 的3 次臺(tái)風(fēng)浪過程進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明所采用方案可為該海域臺(tái)j x l 浪的模擬 預(yù)報(bào)提供較好的參考。 迄今為止，第三代淺水波浪模型s w a n 在模擬海岸、河口、湖泊等風(fēng)、 流、地形復(fù)雜水域的波浪場(chǎng)時(shí)，理論及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證均顯示了模型的可行性及合理性， 較之其他波浪模型的優(yōu)越性是顯而易見的。模型的開發(fā)和應(yīng)用具有極大潛力，仍 有待于進(jìn)一步探索。 1 2 3 3 能量平衡方程預(yù)報(bào)海浪所存在的問題 波浪淺水?dāng)?shù)值計(jì)算模型仍處在探索階段，還存在很多不足，例如s w a n 模型， 它最大的缺憾就是沒有將波浪繞射考慮進(jìn)去，另外由于大氣海洋相互作用的機(jī)理 至今不清楚，導(dǎo)致s w a n 中風(fēng)能輸入不能準(zhǔn)確表達(dá)，同時(shí)波浪破碎機(jī)制仍是學(xué)者研 究的熱點(diǎn)，沒有定論，因此波浪破碎指數(shù)也還沒有統(tǒng)一公認(rèn)的形式2 0 2 4 。許多 學(xué)者在各個(gè)方面都做了積極的努力： d e b o r a h j w o o d l 2 5 】等在規(guī)則波和不規(guī)則波試驗(yàn)中，引入g o d a 公式描述臨界波 陡，具體表達(dá)式： 等十十s 撲，s 贏 c ，一s ， 7 第一章緒論 其中_ f b 代表波陡，h b 代表破碎水深，a 是常系數(shù)根據(jù)情況取值。 l o 通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)于規(guī)則波和不規(guī)則波，當(dāng)a 取不同的值時(shí)，g o d a 公式給出的 i | 島界波陡與試驗(yàn)值都吻合得較好。另外試驗(yàn)研究表明當(dāng)?shù)灼氯 a n t ：z = 1 3 0 時(shí)， 晟大破碎指數(shù)! ! i 蘭規(guī)則波取o 8 5 ，不規(guī)則波取o 7 0 比較符合試驗(yàn)結(jié)果。文章首 先檢驗(yàn)了s w a n 模型中的n e l s o n 公式，發(fā)現(xiàn)n e l s o n 公式計(jì)算誤差較大，并將前面 試驗(yàn)得出的結(jié)論用于s w a n 模型，發(fā)現(xiàn)破碎常數(shù)取0 7 8 ，模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合 得最好然而g o d a 公式在模型實(shí)際應(yīng)用中并不理想。 w e r o g e r s 2 6 j 等試圖增大s w a n 模型計(jì)算中的穩(wěn)定性，現(xiàn)在普遍用的s w a n 4 0 叭不能用于大尺度的計(jì)算主要原因之一就是它采用的階迎風(fēng)隱格式易離 散。w e r o g e r s 等分別將b s b t ( f i r s to r d e r ，u p w i n d ，i m p l i c t ) 、s o r d u p ( s e c o n do r d e r ，u p w i n d ) 、s & l ( s t e l l i n ga n dl e c n d e r s t e ) 、b o x 、n i s l ( n o n - i n t e r p o l a t i n g ，s e m i - l a g r a n g i a nl a x w e n d r o 田、b c m l ( b a c k w a r dc h a r a c t e r i s t i cm e t h o d ，l a g r a n g i a ni n t e r p o l a t i o n ) 格式，用于s w a n 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模型，經(jīng)大量詳盡的數(shù)學(xué)分析和數(shù) 值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為降低s w a n 模型在模擬波浪傳播時(shí)的離散，建議將s o r d u p 、s & l 兩種二階有限差分格式放入模型，作為可選項(xiàng)之一。 r p a d i l l a - h e m a n d e z ) 等矧?qū) w a n 模型中計(jì)算淺水區(qū)域由底摩擦引起的能 量耗散做了進(jìn)一步的研究，研究認(rèn)為不同的底摩擦耗敖公式主要區(qū)別在于耗散系 數(shù)c f 的表達(dá)式不同。將s w a n 模型中已經(jīng)具備的三種模式j(luò) o n s w a p 模式、 m a d s e n 模式、c o l l i n s 模式和w e b e re d d y - v i s e o s i t y 模式分別在靜態(tài)模型、有限水深 以及有限風(fēng)區(qū)三種情況下計(jì)算，將結(jié)果同實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)計(jì)算淺水區(qū) 域時(shí)采用w e b e re d a y v i s c o s i t y 模式的底摩擦表達(dá)式， s w a n 模型的計(jì)算精度最 高。這一是由于w e b e re d d y v i s c o s i t y 模式合理地將底部粗糙度作為一個(gè)顯式參數(shù) 考慮進(jìn)底摩擦耗散中，進(jìn)而能體現(xiàn)在不同波況、波流下，不同的底部摩阻在能量 耗散上產(chǎn)生的差異，另外對(duì)于潮流作用顯著的近岸地區(qū)，w e b e r e d d y v i s c o s i t y 模 式亦很好的拓展到波流相互作用的情況，因此建議將w e b e r e d d y v i s c o s i t y 模式納 入s w a n 模型中。 可以看出，利用能量平衡方程預(yù)報(bào)淺水波浪，很多問題還有待探索。 碩士論文江蘇沿海風(fēng)、浪特征研究 1 3 臺(tái)風(fēng)浪推算及研究現(xiàn)狀 臺(tái)風(fēng)浪的計(jì)算一直是海洋科學(xué)中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，它巨大的破壞力常常給國民 經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化建設(shè)帶來極大的影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱帶風(fēng)暴是破壞力最大的自然災(zāi)害 之一，它所帶來的強(qiáng)風(fēng)、風(fēng)暴潮和隨之而來的巨浪是造成災(zāi)害的主要原因。海浪 計(jì)算的難點(diǎn)在于產(chǎn)生浪的風(fēng)本身具有很大的隨機(jī)性和復(fù)雜性，造成浪的預(yù)報(bào)十分 困難，關(guān)于海浪生成的物理機(jī)制，至今尚未得到十分圓滿的解決1 2 8 3 引。因此， 積極探索深水臺(tái)風(fēng)浪預(yù)報(bào)的合理方法顯得很有必要。 1 3 1 臺(tái)風(fēng)浪推算主要方法 目前供實(shí)際應(yīng)用的臺(tái)風(fēng)浪推算方法，主要有b r e t s c h n e i d e r 的半經(jīng)驗(yàn)公式和宇 野木早苗公式，基于s m b 法的臺(tái)風(fēng)浪推算法，即w i l s o n 關(guān)于移動(dòng)風(fēng)區(qū)深水風(fēng)浪 推算法等，以上方法均應(yīng)輸入風(fēng)特征參數(shù)。 1 3 2 臺(tái)風(fēng)浪推算的研究進(jìn)展 陳希【3 5 1 等提出將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在臺(tái)風(fēng)浪預(yù)報(bào)中，建立南海硇洲島海 區(qū)較為理想的臺(tái)風(fēng)浪人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)模型；陳孔沫3 6 1 等提出新的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)計(jì)算 方法，新方法改進(jìn)了j e 氏和r a n k i n e 風(fēng)場(chǎng)模式；張經(jīng)漢等明在( ( 港口工程技 術(shù)規(guī)范) ) 的波浪成長理論基礎(chǔ)上，提出受陸岸影響淺水區(qū)臺(tái)風(fēng)浪的快速計(jì)算方 案；李巖等【3 卅使用改進(jìn)的藤田氣壓模型和m y e r s 氣壓模型，對(duì)臺(tái)風(fēng)海面風(fēng)場(chǎng)進(jìn) 行數(shù)值計(jì)算，得到較好的結(jié)果；孔亞珍【3 9 1 等為了解長江口附近海域臺(tái)風(fēng)浪特征， 利用s b e 一2 6 型浪潮儀進(jìn)行波浪觀測(cè)，對(duì)測(cè)到的全部9 0 組波面記錄進(jìn)行功率譜 分析：高建華等【4 川對(duì)我國沿海臺(tái)風(fēng)災(zāi)害影響進(jìn)行研究，對(duì)我國沿海地區(qū)受臺(tái)風(fēng)影 響的危險(xiǎn)度進(jìn)行分析研究：鞠笑生f 4 1 1 采用1 9 8 0 年1 9 8 9 年臺(tái)風(fēng)年鑒，對(duì)因臺(tái)風(fēng) 登陸或影響對(duì)我國3 0 。n 以南地區(qū)造成的風(fēng)災(zāi)進(jìn)行客觀分析；陸麗云等舊研究 了江蘇沿海的風(fēng)暴潮災(zāi)害及其防御對(duì)策：葉英等4 3 1 利用1 9 5 0 年1 9 9 9 年西北 太平洋熱帶氣旋資料，對(duì)五十年來登陸我國的熱帶氣旋的月際、年際和年代際變 化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 z h u j i a n r o n g m 】等改進(jìn)發(fā)展了雙層非線性大洋模型研究臺(tái)風(fēng)發(fā)生時(shí)的大洋效 應(yīng)；r y o u n g 等f 4 5 j 將從g e o s a t 衛(wèi)星上收集到的、充分成長的臺(tái)風(fēng)有效波高、風(fēng) 速的觀測(cè)資料進(jìn)行分析證實(shí)了臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速和移速在決定有效波高場(chǎng)的大小和 9 第一章緒論 分布中的重要性：y a nm e n g 等【4 6 j 對(duì)臺(tái)風(fēng)邊界層的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值研究，研究認(rèn) 為要推測(cè)由于臺(tái)風(fēng)引起的風(fēng)速極大值不淪在實(shí)際操作還是在分析方法上都有困 難：s m a r tc o l e s 等1 4 7 1 采用參數(shù)化的模型以及可能最大值作為模型參數(shù)，拓展了 模型的空間分析能力，能得到不同區(qū)域資料問的相關(guān)性；v l a d i n f i r v m a s j u k o v 等 1 4 8 1 認(rèn)為臺(tái)風(fēng)波浪場(chǎng)的形成部分原因在丁- 低氣壓場(chǎng)的移動(dòng)，他們采用m a p l e v 模 擬臺(tái)風(fēng)引起的波浪場(chǎng)，提供臺(tái)風(fēng)的一些重要信息；f u h k w os h i a h 等4 9 1 對(duì)臺(tái)灣 兩北中國東南海地區(qū)海洋生態(tài)的影響進(jìn)行了研究；a m a l c p h a d k e 5 0 1 等將w a m 模型中用來計(jì)算臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的r a n k i n e 渦數(shù)、s l o s h 、h o l l a n d 三種常用參數(shù)模型 進(jìn)行對(duì)比，文章將對(duì)i n i k i 臺(tái)風(fēng)的模擬結(jié)果與浮標(biāo)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比，兩者很一 致。i r y o u n g l 5 i i 將q c h i 、y o u n g 、b u r c h e l l 等人不同研究結(jié)果得到的臺(tái)風(fēng)浪的數(shù) 據(jù)做了總結(jié)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)波浪場(chǎng)比之風(fēng)場(chǎng)更加不均勻，同時(shí)還建立了一套在設(shè)計(jì)近 岸固定或浮動(dòng)結(jié)構(gòu)中用來定義波浪場(chǎng)譜形的標(biāo)準(zhǔn)；n k l i a n g 5 2 】等對(duì)臺(tái)風(fēng)形成的 涌浪的多普勒效應(yīng)進(jìn)行了研究：v s a n i lk u m a r 等5 3 1 預(yù)測(cè)n a g a p a t t i n a m 海岸臺(tái)風(fēng) 風(fēng)浪場(chǎng)的特征，研究采用標(biāo)準(zhǔn)h y d r o m e t 氣壓模式后報(bào)風(fēng)場(chǎng)，用考慮了移動(dòng)風(fēng)場(chǎng) 的y o u n g 模型推測(cè)最大有效波高和對(duì)應(yīng)的譜峰，并提出風(fēng)速、波高、波周期之間 的經(jīng)驗(yàn)公式。 綜上所述，在臺(tái)風(fēng)浪計(jì)算方面，國內(nèi)外學(xué)者一直在做著不懈的努力和探索。 1 4 波浪計(jì)算結(jié)果顯示 1 4 1g i s 廈用 g i s 這個(gè)術(shù)語是1 9 6 3 年由加拿大測(cè)繪專家r f t o m l i n s o n 首先提出的，并建 立了世界上第個(gè)g i s - - c g i s ，即加拿大地理信息系統(tǒng)【5 4 】。顯然，“地理信息系 統(tǒng)”這個(gè)術(shù)語，是從英語g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m 翻譯過來的，通常用 g i s 這個(gè)英文縮寫來代替。中國地理信息系統(tǒng)【5 習(xí)起步于2 0 世紀(jì)8 0 年代，首先由 中國科學(xué)院地理研究所資源與環(huán)境信息國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)美國e s r 公司的 a r c i n f o 地理信息系統(tǒng)軟件。近年來，g i s 技術(shù)在我國愈發(fā)得到重視，隨著社 會(huì)的發(fā)展、環(huán)境的破壞和陸地資源的消耗，人類將目光轉(zhuǎn)向了海洋這個(gè)自然資源 寶庫，2 1 世紀(jì)將是“海洋的世紀(jì)”，海洋將成為下個(gè)世紀(jì)國際競(jìng)爭和開發(fā)的重點(diǎn) 領(lǐng)域。盡管人們對(duì)海洋領(lǐng)域有著濃厚的興趣，但是只有一些互相獨(dú)立的單位分別 l o 殞 論文 江蘇沿海鳳、浪特征研究 進(jìn)行研究，收集數(shù)據(jù)的格式只有他們自己能使用，這種研究方式工作效率非常低， 數(shù)據(jù)的使用率也很低，從而導(dǎo)致各種信息資源的浪費(fèi)，正是基于這種原因，其應(yīng) 用扶傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測(cè)繪等陸地領(lǐng)域，逐步滲透到海洋資源調(diào)查等 方面【5 6 j 【5 7 】。 地理信息系統(tǒng)在海岸海洋學(xué)科上征越來越得到廣泛的應(yīng)用，林暉蟑斟等運(yùn)用 g i s 提供的數(shù)據(jù)采集管理、空間分析和制圖功能，結(jié)合海洋流體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì) 南黃海海區(qū)的潮波系統(tǒng)進(jìn)行了三維高精度研究，取得了一批突破性的成果。張鷹 等【5 9 l 利用g i s 工具軟件a r c i n f o 分析了浙江舟山漁港地形沖淤變化，建立了 該水域1 9 6 2 年、1 9 8 7 年和1 9 9 6 年三個(gè)不同時(shí)期的數(shù)字高程模型( d e m ) ，為建 港環(huán)境條件分析提供了依據(jù)。美國太平洋海底環(huán)境實(shí)驗(yàn)室【6 0 1 的海洋信息系統(tǒng)能夠 對(duì)海嘯、厄爾尼諾等現(xiàn)象提供三維動(dòng)態(tài)顯示。美國國家海洋大氣局0 從) 的海 岸研究中心建立了“海洋規(guī)劃與管理地理信息系統(tǒng)”，美國蒙特暈灣生物研究協(xié) 會(huì)( m b a r i ) 建立了基于a r c i n f o 平臺(tái)的“蒙特里灣海洋地理信息系統(tǒng)”。我國國 家海洋局1 9 9 7 年建立了國家海洋信息系統(tǒng)( n m i s ) 。同年河海大學(xué)建立了基于 m a p i n f o 平臺(tái)的“江蘇海島資源環(huán)境信息系統(tǒng)”。張慶河等 6 1 j 提出建立中國沿海 海域波浪信息系統(tǒng)的構(gòu)想，并對(duì)其研究現(xiàn)狀和可行性進(jìn)行了論述；徐鋼等 6 2 1 提出 了以河口海岸漫長的自然適應(yīng)過程為背景材料的所謂的“人工控制”過程；馮浩 鑒等f 6 3 j 在“八五”期間與國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心合作以天津地區(qū)9 2 1 6 號(hào)風(fēng)暴 潮為例，將漫灘計(jì)算與g i s 相結(jié)合，較為準(zhǔn)確地顯示了風(fēng)暴潮淹沒陸地范圍；馬 勁松等畔】設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)海岸海洋潮流模擬虛擬現(xiàn)實(shí)的原型軟件系統(tǒng) v r o c e a n ，并在南黃海輻射沙洲等的潮流數(shù)值模擬試驗(yàn)中進(jìn)行了實(shí)際對(duì)比檢驗(yàn)。 以此同時(shí)海洋地理信息系統(tǒng)o v l a r i n eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，簡稱m g i s l 的提出和建立為各