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A Whitecap Coverage Model Based on the Surface Slope For Criterion of Wave Breaking

China Ocean Engineering 1998年第1期13卷 73-85页

作者： Xu, DL Yu, DY Lu, HM Ocean Univ Qindao Phys Oceanog Lab Qingdao 266003 Peoples R China Ocean Univ Qindao Sch Engn Qingdao 266003 Peoples R China

Using the limit surface slope as a criterion of wave breaking, a simple model for estimating the spatial fraction of breaking surface of sea at an instant, which is regarded as the whitecap coverge in this paper, is analytically derived from the probability density of surface slope based on Gaussian statistics. The resulting fraction is found depending on the fourth moment of wave spectum, m(4), as well as the critical threshold of surface slope. By expressing the fourth moment in terms of the Neumann spectrum, a formula linking the fraction and wind speed for fully developed sea states is obtianed. Another formula relating the fraction to both wind speed and fetch (or duration) is achieved by expressing m, in terms of the Krylov spectrum and applying the empirical relationships used in the SMB ocean wave predicting technique. A comparison between these results and the field data of whitecap coverage collected by Monahan and O'Muircheartuigh shows an encouraging agreement.

关键词： whitecap coverage criterion of wave breaking wind speed wind fetch wind duration fully developed sea state fetch-limited sea state

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