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波弗特-楚科奇海夏秋季海浪极值波高特征分析

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2022年第11期52卷 13-23页

作者：王艺智李静凯曾文华管长龙中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410015

本文使用第三代海浪模式SWAN(Simulating Waves Nearshore)对波弗特-楚科奇海1996—2016年9、10月份海浪进行了数值计算,并将部分计算所得有效波高与漂流浮标的现场观测数据进行了对比检验。基于模式追算的结果,本文对该海域9、10月份... 详细信息

本文使用第三代海浪模式SWAN(Simulating Waves Nearshore)对波弗特-楚科奇海1996—2016年9、10月份海浪进行了数值计算,并将部分计算所得有效波高与漂流浮标的现场观测数据进行了对比检验。基于模式追算的结果,本文对该海域9、10月份极值波高的变化特征进行了研究,并依据PearsonⅢ型分布开展了不同典型重现期波高的推算与分析。结果显示,波弗特海年极值波高的增长率为0.1~0.2 m/a,而楚科奇海年极值波高的变化率并不显著;波弗特-楚科奇海中部大部分海域20年一遇的有效波高在6.4 m左右,50年一遇的有效波高在7.3 m左右;近岸重现期分别为20和50年的有效波高介于3.0~4.5 m之间。进一步分析发现,海冰覆盖面积与极值风速的变化对该海域极值波候的变化均有显著影响。该研究结果可为该海域海上活动的安全保障,船只航行的线路选择等提供参考依据。

关键词：海浪模式SWAN 数值追算波弗特-楚科奇海极值波高

基于WW3的南海北部有效波高时空变化及其极值重现期估算方法分析

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海洋学报 2023年第2期45卷 13-26页

作者：夏瑞彬路超越梁楚进王志勇南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 自然资源部北海预报减灾中心山东青岛266100

本文基于第3代海浪模式WAVEWATCHⅢ(WW3)模拟的1996–2015年海浪后报数据,分析了南海北部有效波高及其极值的时空变化特征,并采用Pearson-Ⅲ和Gumbel两种极值分布方法对该区极值波高重现期进行了估算。结果表明,南海北部有效波高的季节... 详细信息

本文基于第3代海浪模式WAVEWATCHⅢ(WW3)模拟的1996–2015年海浪后报数据,分析了南海北部有效波高及其极值的时空变化特征,并采用Pearson-Ⅲ和Gumbel两种极值分布方法对该区极值波高重现期进行了估算。结果表明,南海北部有效波高的季节变化和空间分布与季风风场基本一致,呈现秋冬高春夏低,并自吕宋海峡西侧向西南降低的特征,与ERA5再分析数据结果高度相似。有效波高极值(简称极值波高)的时空分布特征受时间分辨率强烈影响,采用极值数据的分辨率越高(如逐小时),所展现的台风型波浪特征越显著。扣除季节变化信号后的有效波高和年极值波高均体现出较强的线性增高趋势,近20年升高的比例分别为7.7%和31.6%,值得警惕和关注。该区多年一遇极值波高存在若干个大值区,且与台风的路径、强度有直接联系,表明台风是引发该区域极端大浪的最主要机制。对比Pearson-Ⅲ和Gumbel极值分布估算结果发现:若极值波高较低,频率随极值波高升高缓慢降低,此时两种极值分布的估算都比较准确,差异极小,可忽略不计;但当研究时间范围内,某年极值波高远超其他年份时,Pearson-Ⅲ极值分布估算结果明显高于Gumbel极值分布估算结果,且更接近实际极值波高,即Pearson-Ⅲ极值分布在此情况下表现更好。本研究表明对于特定海区,在出现超强台风引发极值波高远超出其他年份时,不同计算方法对极值波高的估算差异较大,会显著影响重现期的评估。此外,南海北部年极值波高的强烈增高趋势,也可能给计算未来极值波高重现期和海上工程防护带来不可忽视的影响。

关键词：南海北部有效波高极值波高重现期 Pearson-Ⅲ极值分布 Gumbel极值分布

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江苏滨海海域海上风电场的极值波高推算

海岸工程 2023年第1期42卷 61-74页

作者：蔡丽中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司新能源工程院浙江杭州311122

为了给江苏滨海海域海上风电场的结构设计提供更为合理的设计参数,本文利用定量分析法对比分析了采用不同推算方法推算得到的工程海域极值波高,讨论了不同推算方法的差异及影响。结果表明:采用年极值法、条件极值法(包括风暴统计法、阈... 详细信息

为了给江苏滨海海域海上风电场的结构设计提供更为合理的设计参数,本文利用定量分析法对比分析了采用不同推算方法推算得到的工程海域极值波高,讨论了不同推算方法的差异及影响。结果表明:采用年极值法、条件极值法(包括风暴统计法、阈值上限法)和组合法推算出的工程海域极值波高受理论频率曲线、热带风暴年均频次、极端设计风速和特定水位的影响较大。其中,热带风暴年均频次主要影响风暴统计法推算的结果,当热带风暴年均频次不小于1时,推算的结果趋于稳定,相对偏差小于5%;极端设计风速和特定水位主要影响组合法推算的结果,极端设计风速的选择主要影响极值波高在各个方向上的分布,特定水位的叠加主要影响极值波高的幅值;对于非特定水位下的极值波高,利用条件极值法中的风暴统计法推算的结果最大,为6.55m;利用年极值法中P-Ⅲ型曲线推算的结果最小,为5.48m;两者相对偏差约20%;对于特定水位下的极值波高,利用组合法推算出的NW—SE方向极值波高与水位呈正相关,即叠加正水位时,极值波高增大,叠加负水位时,极值波高减小,幅值变化可达±15%;且极值波高的方向分布与所采用的极端设计风速的方向分布相同,利用极值波高对应的设计风速推算出的极值波高在各方向上的分布更符合实际海况。

关键词：江苏海上风电场极值波高极端设计风速

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东中国海大浪频率和极值波高统计分析

海洋预报 2014年第2期31卷 8-13页

作者：刘成郑崇伟李荣波贾云龙 91550部队 92538部队气象台

基于目前国际先进的第三代海浪模式SWAN,以QuikSCAT/NCEP混合风场为驱动场,对东中国海1999年8月—2009年7月间的海浪场进行模拟,利用模拟结果对25°N以北的大浪频率、极值波高进行统计分析。结果表明:(1)东中国海的大浪出现频率在11月最... 详细信息

基于目前国际先进的第三代海浪模式SWAN,以QuikSCAT/NCEP混合风场为驱动场,对东中国海1999年8月—2009年7月间的海浪场进行模拟,利用模拟结果对25°N以北的大浪频率、极值波高进行统计分析。结果表明:(1)东中国海的大浪出现频率在11月最高,5月最低。西部和北部的大浪频率低于南部和东部;(2)中国沿岸的最大波高不超过3 m,而东部琉球群岛附近海域的最大波高在7 m以上,最高可达11m。

关键词： SWAN模式 QuikSCAT NCEP混合风场东中国海大浪频率极值波高

基于Copula函数的黄海波高周期联合统计分析

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河海大学学报（自然科学版） 2023年第4期51卷 108-114页

作者：张琦梁丙臣邵珠晓中国海洋大学工程学院山东青岛266100

为研究黄海中部海域波浪的年极值波高与年极值周期联合分布,基于黄海海域3个位置点1999—2018年SWAN后报波浪数据,采用5种单变量分布拟合年极值波高和年极值周期,通过拟合优度评价得到各位置点年极值波高和年极值周期的最优单变量分布,... 详细信息

为研究黄海中部海域波浪的年极值波高与年极值周期联合分布,基于黄海海域3个位置点1999—2018年SWAN后报波浪数据,采用5种单变量分布拟合年极值波高和年极值周期,通过拟合优度评价得到各位置点年极值波高和年极值周期的最优单变量分布,利用Copula函数理论建立了年极值波高和年极值周期联合分布函数,并与单变量分布波高和周期设计值进行了对比分析。结果表明:黄海中部海域波高周期联合分布可能存在区域性特征;波高周期联合分布得到的波高、周期设计值较同设计频率下的单变量分布设计值高;相同波高和周期设计频率下,单变量重现期最大,条件重现期次之,联合重现期最小。

关键词：极值波高极值周期单变量分布联合分布 Copula函数黄海

经略21世纪海上丝路之海洋环境特征:极值风速和极值波高

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海洋开发与管理 2015年第11期32卷 5-9页

作者：郑崇伟高占胜张雨王旭冬樊睿尹龙国海军大连舰艇学院大连116018 中国科学院大气物理研究所LASG实验室北京100029 解放军理工大学南京211101

极值风速和极值波高是海洋工程、海洋能开发、防灾减灾等极为关注要素。文章基于来自欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-interim海浪再分析资料、ERA阵风资料,计算了"21世纪海上丝绸之路"涉及海域的年极值风速、极值波高,并首次计算了... 详细信息

极值风速和极值波高是海洋工程、海洋能开发、防灾减灾等极为关注要素。文章基于来自欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-interim海浪再分析资料、ERA阵风资料,计算了"21世纪海上丝绸之路"涉及海域的年极值风速、极值波高,并首次计算了不同季节的极值。结果表明:1南海的50年一遇年极值风速大于孟加拉湾,孟加拉湾大于阿拉伯海;极值波高的分布特征与极值风速大体一致。2南海的极值风速在各个季节都大于孟加拉湾,孟加拉湾大于阿拉伯海;南海-北印度洋的极值风速在JJA和SON期间明显大于MAM期间,DJF期间最小。3南海各个季节的极值波高都大于北印度洋,阿拉伯海的极值波高在MAM和JJA期间明显大于孟加拉湾;南海的极值波高在JJA和SON期间明显大于MAM和DJF期间;北印度洋的极值波高在JJA期间最大,MAM次之,DJF最小。

关键词： 21世纪海上丝绸之路极值风速极值波高 ERA—interim海浪再分析 ERA阵风

“海上丝绸之路”的恶劣环境及应对——极值风速和波高

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海洋开发与管理 2018年第1期35卷 132-135页

作者：杨文广郑崇伟黎鑫陈璇许跃张哲海军大连舰艇学院河口海岸学国家重点实验室国防科技大学气象海洋学院解放军75839部队

海洋环境不仅决定着工程及人员的安全,也决定着工程建设的效率和经济收益。由此,在海上丝路建设过程中,需要重视海洋环境对经济建设、岛礁建设和战略通道安全的影响,以达到更好更快地建设海上丝路。文章利用ERA-interim阵风资料、ERA-in... 详细信息

海洋环境不仅决定着工程及人员的安全,也决定着工程建设的效率和经济收益。由此,在海上丝路建设过程中,需要重视海洋环境对经济建设、岛礁建设和战略通道安全的影响,以达到更好更快地建设海上丝路。文章利用ERA-interim阵风资料、ERA-interim海浪再分析资料,采用Gumbel曲线法推算了海上丝路0.25°×0.25°逐网格点上的50年一遇极值风速、极值波高。另外,还计算了某边远海岛的1年一遇、2年一遇、10年一遇……1 000年一遇的极值风速、极值波高。期望可以为海上丝路建设提供参考。

关键词：海上丝路 Gumbel曲线法极值风速极值波高海洋环境

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基于马尔可夫链的极值波高预测

中国造船 1996年第2期37卷 7-15页

作者：刘德辅王超青岛海洋大学天津大学

本文研究了由日最大波高系列估算设计极值波高时，相邻日最大波高间的相关性对极值预测的影响。从日最大波高系列遵从马尔可夫链的假定出发，考虑到国内外经常采用对数─正态分布和韦布尔分布拟合波高长期分布的现实，本文用解析法求解... 详细信息

本文研究了由日最大波高系列估算设计极值波高时，相邻日最大波高间的相关性对极值预测的影响。从日最大波高系列遵从马尔可夫链的假定出发，考虑到国内外经常采用对数─正态分布和韦布尔分布拟合波高长期分布的现实，本文用解析法求解了对数─正态分布情况下的极值预测。同时，对解折法难以求解的非正态随机变量情况（如韦布尔分布），用计算机随机模拟方法求解其极值预测。用上述两种方法对北大西洋和北海有关日最大波高系列的预测结果表明，考虑了马尔可夫概念的预测方法，比常用预测方法所得的百年一遇设计波高值低10％左右。

关键词：波浪预测波浪谱马氏链海洋工程极值波高

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海洋工程设计波高的区间估计方法初探

中国造船 2012年第A2期53卷 279-284页

作者：陶山山董胜吕红民中国海洋大学工程学院青岛266100 中国海洋大学海洋环境学院青岛266100

研究了极大似然法求解N年一遇极值波高区间估计的一般步骤,在年极值波高服从广义极值分布、Gumbel分布、Weibull分布、对数正态分布或皮尔逊III型分布时,给出了N年一遇极值波高区间估计的具体表达式;作为比较,提出了一种区间估计的非参... 详细信息

研究了极大似然法求解N年一遇极值波高区间估计的一般步骤,在年极值波高服从广义极值分布、Gumbel分布、Weibull分布、对数正态分布或皮尔逊III型分布时,给出了N年一遇极值波高区间估计的具体表达式;作为比较,提出了一种区间估计的非参数方法。利用广西涠洲岛海洋站年最大波高数据进行了广义极值分布数据拟合,利用极大似然法求解其置信区间,并与文献中的点估计结果进行了比较。

关键词：极值波高重现值区间估计