海洋与人类社会(第四讲)20140930.pptVIP

Rip currents 波浪要素 国家海洋局浪级标准 波浪周期与波长之间具有以下关系： L为波长，T为周期，波浪传播速度，简称为波速，可以表达为波长和周期的函数： 当波浪从深水区传播至浅水区，由于底部摩擦力的影响，上式不再适用。深水区或浅水区可用水深与波长之比来判断，当h/L 0.5，即称为浅水区。此时波速是水深的函数： 波浪进入浅水区后，水深减小，波速也相应减小，同时波周期和波长也减小，波高却增高，这种现象称为波浪的变形，变形的最终结果是导致波浪的破碎，此时波浪的能量在瞬间内全部转化为动能，其大小决定于波浪破碎时的波高。 波浪破碎时的波高不仅与近岸波浪变形过程有关，也与进入浅水区之前的波浪大小有关 深水区的波浪大小与风速、吹程和风力作用时间有关，吹程是受到风力作用的水面的大小，在一个池塘内，由于从一边到对岸的距离较小，即使风力很强也不能形成大浪，因为在此种情况下吹程很小 在一定的风速和吹程下，风浪的成长也需要一段时间，在这段时间内波浪不断加大，但过了这段时间之后即停止生长，此时我们说波浪的大小已达到了均衡状态 在外海，由于台风的作用可形成很大的浪，当它到达海堤前并发生破碎时，释放的能量巨大，具有很大的破坏性 风暴潮预报与防灾减灾 预报风暴增水的幅度，关键是建立风应力的空间分布与海面气压场分布的计算模型。如果台风或飓风的移动路径和最大风速为已知，则可根据计算的风应力和气压分布通过水动力模型获得增水的幅度 在对孟加拉湾的风暴增水的预报的一项研究中，预报的模型就是按照上述思路由三个模块所构成：（i）气旋移动路径和最大风速的统计模型；（ii）风应力和海面气压场的大气模型；（iii）风暴增水的二维水动力模型 热带气旋形成于南、北纬10°附近的两个地带，如何预测气旋发生后向何处运动是一个重要的问题 目前，已有多种预测模型，从简单的统计模型到三维大气模型，但都有可靠性不够高的问题 在实用上，经常将这些模型的结果加以综合，来进行风暴路径和最大风力的预报。对于短期（36小时之内）预报，目前较为有效的是利用历史上的移动路径资料和待预报气旋的现状来进行预报，这就是统计模型 对于孟加拉湾而言，台风登陆前的路径和风力与气旋中心的原始位置、登陆前12－18小时及6－12小时的风力、以及海水表面温度有良好的回归关系 风暴潮形成的灾害，如前所述，是天文大潮、风暴增水和风暴大浪共同作用的结果。根据对一个海岸区域的风暴潮期间的水位再加风暴浪水位的重现期进行计算，得出20年一遇、50年一遇、100年一遇的风暴时海水作用的高程上限，当一个风暴事件实际发生时，可用风暴增水模型计算出增水幅度，与潮汐水位叠加后可得出最高水位，这可以用来判断最高水位是否超过了当地海堤的堤顶高度。如果超越，将引起多大面积的淹没，风暴浪的破碎波高的估算可用来判断高水位时波浪是否会发生越顶现象。这些估算还可以用来判断将要发生的风暴潮是一次具有什么重现期的事件，这对于防灾减灾措施的制定是十分重要的。 由于经济上的原因，海堤不可能修建得固若金汤、万无一失，也没有这种必要。一般而言，海堤得修建是按照一定的重现期来设计的，而重现期的选取主要是受到经济因素的制约。当预测到风暴潮事件所对应的重现期大于海堤的设计重现期时，发生风暴潮灾害的风险性就大大增加了。例如，假如100年一遇的风暴潮将要发生，而海堤的设计标准为50年一遇，那么就要对灾害的后果作出预报，并采取相应的防灾、减灾措施。 威尼斯水域极易受风暴潮的影响，0.4m的增水就会给城市造成灾难性的后果。这就是说，即使在风力不强的情况下，低气压的作用就能形成风暴潮灾害。因此，亚得里亚海北部的风暴潮预报，虽然就其计算模型而言要比孟加拉湾简单得多，但也是许多研究者关注的对象。一般只要考虑低气压和风力就可以了，因为这里的地形效应并不显著，风暴大浪也难以形成。 为了减轻风暴潮的灾害，在预报发出后应尽快采取措施。首先是要将可能受灾范围内的居民撤退到安全的地方，在海岸平原，大范围的地势都较低，安全地方要在平时就予以规划。风暴潮来临时，大浪可能毁坏最外侧一道海堤，但是大浪的能量也将在海堤处耗散。如果在内侧有第二道海堤，则可以大大减小淹没区范围，且内侧海堤的顶部高程只要超出风暴水位就可以了。在此情况下，居民的后撤不