海浪预报的自然百科

[拼音]：hailang yubao

[外文]：ocean wave forecast

根据影响海浪的生成、发展和消衰的外界条件，结合海区内的初始海浪状态，对海区未来的海浪状态作出计算和预报。海浪状态的预报，是指预报海浪要素，即预报在统计意义上的特征波高、周期、波向等，有时也要预报作为海浪内部结构的谱（见海浪谱）。要预报海浪，必须知道下面 3个因素：

（1）气象条件。从进行预报的时刻到被预报的未来时刻的间隔内，海面上的风速和风向在有关海区内的空间分布和时间变化。

（2）海区的地理环境。主要包括水平方向上的陆界分布和铅直方向上的深度分布。这些可根据海图而求得。

（3）海区内海浪在预报时刻的初始分布。一般，这些初始分布是根据现场观测或先前作出的预报结果而得到的。

海浪预报为海上的船舶运输、渔业生产、海上石油开发和军事活动等提供环境资料，保障海上活动的安全。

古代从事海上活动的人，早已积累了估计未来海浪状态的经验。但是真正对海浪预报进行系统的研究，却始于第二次世界大战期间。当时由于军事上的需要，美国空军气象局海洋部委托斯克里普斯海洋研究所的科学家H.U.斯韦尔德鲁普和W.H.蒙克探索海浪预报的方法。经过研究，他们得到了根据风要素预报海浪要素的半经验半理论的方法，被同盟国应用于欧亚等战区。以后，由于航运、海上生产活动和军事活动的需要，海浪预报的研究得到了迅速的发展。至60年代初期，各海洋国家的科学工作者提出的预报方法，已达数十种之多。以后，随着电子计算机的广泛使用，进一步促进了海浪预报的发展，产生了海浪的数值预报方法，使得在预报时可以考虑到更复杂、更符合实际的风场条件和初始海浪状态，而不必像早期的预报那样对风场条件和初始条件作出过多的简化。60年代初期，中国文圣常教授提出“普遍风浪谱”理论，在此理论基础上，中国的有关单位共同合作，提出了海浪预报图解。

大致可分成两类：

（1）把实际出现的复杂海浪，按统计观点抽象成一种简单的特征波，并在风要素和这种特征波的波要素之间建立直接的函数关系，根据这种关系，由风要素可求得波要素的数值。斯韦尔德鲁普和蒙克提出的方法即属于这种类型，他们以“有效波”作为特征波，利用能量平衡方程

和无量纲量波陡（波高和波长之比）与波令（波速和风速之比）的经验关系求得了预报图解。式中x为距离，c为波速，t为时间，E是单位面积水柱内的能量，RA、RB为单位表面积水柱内获得的能量和消耗的能量。

（2）在另一种类型中，把实际出现的海浪看作是由振幅不等、频率不等、波向不同且具有随机初相位的正弦波叠加而成。在这种意义上，海浪状态可用海浪谱来描述。预报时，通过风要素可计算出未来时刻的海浪谱，进而求得各种统计意义上的波要素值。W.J.皮尔孙、G.诺伊曼和R.W.詹姆斯提出的预报方法，即属于这种类型。

20世纪50年代后期，出现了海浪的数值预报方法。此方法可大致分为两类：

（1）对组成波分量建立能量平衡方程，方程中包括能量的局部变化、对流变化、地形引起的变化、反映能量输入和消耗的源函数。这一类方法的主要困难在于源函数项难以精确地确定。

（2）将海浪谱参量化，建立参量方程，从而避免对每一组成波进行计算，而直接用数值法求解谱中的参量，进而得到海浪要素。

已提出的海浪预报方法，虽能初步满足实际工作的需要，但仍需进一步改进和发展。当前主要存在三方面的困难：

（1）海浪是一种极其复杂的现象，它的生成、发展和消衰的规律，仍是探索研究的课题。显然，海浪预报方法的改进，在很大程度上依赖于对这些规律的了解。

（2）海浪预报时需要预先知道海面上的风速、风向的空间分布和变化，所以海浪预报的精度和风速、风向预报的精度密切相关。因此如何提高海上风场预报的精度，是改进海浪预报的另一个重要课题。这说明海浪预报技术的改进，依赖于天气预报技术的发展。

（3）缺乏完善的监测系统。海浪监测可提供海浪预报时所需的初始浪场资料，可以检验预报结果的准确性。更重要的是海浪监测有助于我们对海浪现象和规律的了解，有助于不断改进预报方法。但是，监测系统尚不完善，有赖于各海洋国家的努力和国际合作。