渤海-黃海北部海浪特征分析

王冠 鄭崇偉 李思祥 仇曉慶

1.中國人民解放軍東海艦隊司令部37分隊，浙江寧波 315122

2.中國人民解放軍92538部隊12分隊，遼寧大連 116041

渤海-黃海北部海浪特征分析

王冠1鄭崇偉2李思祥1仇曉慶1

1.中國人民解放軍東海艦隊司令部37分隊，浙江寧波 315122

2.中國人民解放軍92538部隊12分隊，遼寧大連 116041

文本利用CCMP風場驅動國際先進的第三代近岸海浪模式SWAN，對渤海-黃海北部的波周期、極值波高進行模擬研究，為海洋水文保障、海洋能開發、海洋工程等工作提供參考。

CCMP風場；SWAN；波周期；極值波高

狂風巨浪容易造成惡性海難，目前，全球海難事故中有60%～80%是由于大風和巨浪所造成。本文以CCMP風場驅動SWAN模式，得到1988～2009年渤海-黃海北部的海浪場，深入研究該海域的海浪特征，對海洋水文保障、海洋能開發、海洋工程都具有重要意義。

1 資料簡介及模擬方法

CCMP風場[1]來自NASA Earth Science Enterprise，結合了ADEOS-II、QuikSCAT、SSM/I、AMSR-E幾種資料，其時間分辨率為6小時，空間分辨率為0. 25°×0.25°，時間范圍從1987年7月至今，空間范圍為78.375°S～78.375°N，0.125°E～359.875°E。CCMP風場具有時間序列長、時空分辨率高等優點，被國內外廣泛運用[2-3]。

選取計算范圍為37°N～41°N，117°E～127°E，模式分辨率取0.1°× 0.1°，計算時間從1988年01月01日～2009年12月31日，積分步長取為900s，每小時輸出一次結果。

2 結果分析

海浪特征分析通常包括[4-5]：波高波向的季節特征、波周期、極值波高、浪級頻率、波向頻率、波高長時間變化趨勢等。關于渤海-黃海北部的海浪特征分析，前人做了較多工作，主要是關于波高波向、浪級和波向頻率、波高變化趨勢等，本文將重點放在研究不多的波周期、極值波高等方面，而這些均是海洋水文保障、海洋能資源開發利用重點關注的對象。

2.1 波周期的季節特征

波浪能的大小與波高的平方乘以波周期成正比，波周期的大小直接影響到波浪能資源的開發利用，本文分析了渤海-黃海北部的波周期分布特征，見圖1。

由圖1可見，渤海-黃海北部在近海的波周期小于離岸，渤海及渤海海峽的波周期小于黃海北部。渤海的波周期基本在3s以內，渤海海峽的波周期稍大于渤海，在3s左右，黃海北部的波周期基本在3～4s之間。

圖1 渤海-黃海北部海域近22年平均波周期分布特征（單位：s）

2.2 近22年最大波高

利用模擬的逐小時海浪數據，統計了近22年期間渤海-黃海北部的最大波高，見圖2。近22年期間，不同海域的最大波高差異較大，渤海-黃海北部在近海的最大波高小于離岸，渤海及渤海海峽的最大波高小于黃海北部。近海的最大波高在1～ 3m左右，由近海向離岸逐漸增大。近22年的最大波高存在2個大值中心：渤海中南部海域（波高在6.5m左右）、山東半島至朝鮮之間的海域（波高在7～8m）。

圖2 近22年期間渤海-黃海北部海域的最大波高(單位：m)

2.3 極值波高

極值波高是海洋工程、航海、海洋能開發與利用等都極為關注的，本文利用模擬得到的海浪數據，采用耿貝爾曲線法[6]，計算了渤海-黃海北部的五十年一遇和百年一遇極值波高。

圖3 渤海-黃海北部海域20年一遇、

圖4 50年一遇極值波高(單位：m)

由圖3可以看出，渤海-黃海北部海域的二十年和五十年一遇極值波高均存在兩個明顯的大值中心：渤海中南部和山東半島至朝鮮之間的海域。渤海中南部海域的二十年一遇極值波高在7m左右，五十年一遇極值波高在8m左右；山東半島至朝鮮之間的海域的二十年一遇極值波高在7～8m左右，五十年一遇極值波高在8～9m左右。近岸大部分海域的二十年一遇極值波高基本都在在4m以內，五十年一遇極值波高在5m以內。

3 結論

3.1 渤海-黃海北部在近海的波周期小于離岸，渤海及渤海海峽的波周期小于黃海北部。渤海的波周期基本都在3s以內， 渤海海峽的波周期稍大于渤海，在3s左右，黃海北部的波周期基本在3～4s之間。

3.2 渤海-黃海北部在近海的最大波高小于離岸，由近海向離岸逐漸增大，渤海及渤海海峽的最大波高小于黃海北部。近22年的最大波高存在2個大值中心：渤海中南部海域、山東半島至朝鮮之間的海域。

3.3 渤海-黃海北部海域的二十年一遇和五十年一遇極值波高均存在兩個明顯的大值中心：渤海中南部和山東半島至朝鮮之間的海域。渤海中南部海域的二十年一遇極值波高在7m左右，五十年一遇極值波高在8m左右；山東半島至朝鮮之間的海域的二十年一遇極值波高在7～8m左右，五十年一遇極值波高在8～9m左右。近岸大部分海域的二十年一遇極值波高基本都在4m以內，五十年一遇極值波高在5m以內。

[1]鄭崇偉. 全球海域風能資源儲量分析[J].中外能源，2011，16（7）：43-47

[2]鄭崇偉. 基于CCMP風場的近22年中國海海表風場特征分析[J]. 氣象與減災研究，2011，34（3）：40-46

[3]劉志宏，鄭崇偉，莊卉等. 近22年西北太平洋海域海表風速變化趨勢研究[J]. 海洋技術，2011，30（2）：127-130

[4]鄭崇偉，張霞. 基于WAVEWATCH-III模式的近10年南海波候統計分析[J]. 氣象與減災研究，2011，34（1）：48-55

[5]鄭崇偉，周林，劉志宏. 近45年大西洋波候統計分析[J]. 海軍大連艦艇學院學報，2011，34（2）：50-53

[6]侍茂崇，高郭平，鮑獻文等. 海洋調查方法[M]，青島：青島海洋大學出版社，2000

王冠，男，助理工程師，主要從事海洋水文氣象保障。

鄭崇偉，男，碩士，主要從事波候及波浪能資源研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.003