Значительная высота волны - Significant wave height

В физическая океанография, то значительная высота волны (SWH или же ЧАСs) традиционно определяется как среднее высота волны (впадина к гребень ) высшей трети волны (ЧАС1/3). В настоящее время обычно определяется как четырехкратное увеличение стандартное отклонение от отметки поверхности - или, что то же самое, как четырехкратный квадратный корень из момента нулевого порядка (площадь ) из волновой спектр.[1] Символ ЧАСm0 обычно используется для последнего определения. Значительная высота волны, таким образом, может относиться к ЧАСm0 или же ЧАСs; разница в величине между двумя определениями составляет всего несколько процентов.

Происхождение и определение

Исходное определение явилось результатом работы океанографа. Уолтер Мунк во время Второй мировой войны.[2][3] Значительная высота волны была предназначена для математического выражения высоты, оцененной «обученным наблюдателем». Обычно он используется для измерения высоты океанских волн.

Статистическое распределение высот отдельных волн

Статистическое распределение высот океанских волн

Значительная высота волны, представленная с научной точки зрения как ЧАСs или же ЧАСсиг, является важным параметром для статистического распределения океанских волн. Чаще всего волны ниже по высоте, чем ЧАСs. Это означает, что значительная волна встречается не слишком часто. Однако статистически можно встретить волну, которая намного выше, чем значимая волна.

Как правило, статистическое распределение отдельных высот волн хорошо аппроксимируется Распределение Рэлея.[4] Например, учитывая, что ЧАСs составляет 10 метров (33 фута), по статистике:

  • 1 из 10 будет больше 10,7 метра (35 футов)
  • 1 из 100 будет больше 15,1 метра (50 футов)
  • 1 из 1000 будет больше 18,6 метра (61 фут)

Это означает, что можно встретить волну, которая примерно вдвое превышает высоту значительной волны. Однако в быстро меняющихся условиях разница между высотой значительной волны и наибольшими отдельными волнами может быть еще больше.

Другая статистика

Также широко используются другие статистические измерения высоты волны. В RMS высота волны, которая определяется как квадратный корень из среднего квадратов всех высот волн, приблизительно равна ЧАСs делится на 1,4.[1][5]

Например, по данным Ирландского морского института:[6]

«… В полночь 9/12/2007 была зафиксирована рекордная высота волны 17,2 м с [sic] периодом 14 секунд».

Измерение

Хотя большинство измерительных устройств оценивают значительную высоту волны от волновой спектр Спутниковые радарные высотомеры уникальны тем, что напрямую измеряют значительную высоту волны благодаря разному времени возврата от гребней и впадин волн в пределах области, освещенной радаром. Максимальная когда-либо измеренная высота волны со спутника составляет 20,1 м во время шторма в Северной Атлантике в 2011 году.[7]

Прогноз погоды

NOAA WAVEWATCH III(Р) модельная анимация прогнозов высоты значительных волн в Тихом океане.

В Всемирная метеорологическая организация предусматривает, что определенные страны несут ответственность за предоставление прогнозов погоды для Мирового океана. Метеорологические службы этих стран называются Региональные специализированные метеорологические центры, или РСМЦ. В своих метеорологических продуктах они дают прогнозы высоты океанских волн при значительной высоте волн. В Соединенных Штатах NOAA Национальная служба погоды является РСМЦ для части Северной Атлантики и части Северной части Тихого океана. В Центр прогнозов океана и Отделение тропического анализа и прогнозирования Центра тропических прогнозов (TAFB) выпускать эти прогнозы.

РСМЦ используют модели ветрового волнения как инструменты, помогающие прогнозировать состояние моря. В США., WAVEWATCH III NOAA(Р) модель используется активно.

Обобщение на волновые системы

А значительная высота волны также определяется аналогично, из волновой спектр, для различных систем, составляющих море. Тогда у нас есть значительная высота волны для ветра-моря или для конкретной волны.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б Холтуйсен, Лео Х. (2007). Волны в океанических и прибрежных водах. Издательство Кембриджского университета. п. 70. ISBN  978-0-521-86028-4.
  2. ^ Денни, М.В. (1988). Биология и механика прибрежных волн. Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN  0-691-08487-4.
  3. ^ Мунк, W.H. (1944). Предлагаемая единообразная процедура наблюдения за волнами и интерпретации записей приборов. La Jolla, Калифорния: Wave Project на Институт океанографии Скриппса.
  4. ^ Тайфун, Азиз (1980). «Узкополосные нелинейные морские волны». Журнал геофизических исследований. 85 (C3): 1543–1552. Bibcode:1980JGR .... 85.1548T. Дои:10.1029 / jc085ic03p01548.
  5. ^ Дин, Роберт Дж .; Далримпл, Роберт А. (1991). Механика водных волн для инженеров и ученых. World Scientific. п. 193. ISBN  978-981-02-0421-1.
  6. ^ «Отчет о показаниях метеорологического буя во время декабрьского шторма - с 6 по 11 декабря». Ирландский морской институт. Архивировано из оригинал 23 ноября 2013 г.. Получено 7 февраля 2013.
  7. ^ Hanafin, Jennifer A .; Quilfen, Ив; Ардуин, Фабрис; Сенкевич, Джозеф; Queffeulou, Пьер; Обребски, Матиас; Шапрон, Бертран; Реуль, Николас; Коллард, Фабрис; Корман, Дэвид; Де Азеведо, Эдуардо Б .; Вандемарк, Дуг; Штутцманн, Элеонора (2012). «Феноменальные морские состояния и волна от североатлантического шторма в феврале 2011 года: всесторонний анализ». Бюллетень Американского метеорологического общества. 93 (12): 1825–1832. Дои:10.1175 / БАМС-Д-11-00128.1.

внешняя ссылка