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第二节 波浪(6)

时间:2015-09-16 21:33 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  2.热带风暴潮 热带风暴潮常见于夏秋季节,总伴有急剧的水位变化。凡是热带风暴影响的沿海地区均有热带风暴潮的发生。中国东南沿海也是这类风暴潮的多发地区。

  典型的热带风暴潮位变化的过程,大致经历了3个阶段的变化:①当风暴还在很远的海面上时,可能由于风暴移动速度小于当地自由长波速度,便有“先兆波”先于风暴到达岸边,引起沿岸的海面缓慢的上升或下降(初振阶段);②当风暴逼近或过境时,海面直接感受到风暴的影响,沿岸的水位急剧升高,这时风暴潮位可达极大值(高达数米),持续时间约数小时(主振阶段);③当风暴离境后,水位的主峰已过,但风暴潮并不稳定的下降,仍残留着一系列明显的波动(余振阶段)。当风暴移动速度等于或接近于当地的长波速度时,将出现共振现象,导致水位猛涨,极易酿成潮灾。在大陆架上,即使没有风暴潮的直接作用,也能产生由外海风暴潮以自由波的形式传入的风暴潮。

  作用于水面的风应力和气压变化作用相比,前者是诱发浅水风暴潮的主要强迫力,后者是诱发深水风暴潮的主要强迫力。这种深水风暴潮位很少超过1米,其值可用静压关系近似地表达,即气压下降(升高)1毫巴,海面升高(降低)1厘米。风暴移动越慢,这种近似表达精度越高。海水越浅,风暴潮的非线性效应将变得越加重要。风暴潮的大小和风暴的结构、强度、路径、移速、海岸和海底形态、水深、纬度及海水的势力——动力性质等因子密切相关。

  位于太平洋西岸的中国,台风季节长,频数多,强度大,过渡季节冷气团和暖气团在北部海区又十分活跃,加上中国海拥有助长风暴潮发展的广阔的大陆架海区,使中国不仅是世界上多风暴潮灾害的国家和地区之一,而且其最大风暴潮的高度名列世界前茅。例如,东南沿海区最大风暴潮高度达到5.94米(表4-8),居世界第三位。

 

  五、近岸波

  在浅水中,由于海底上不可能存在垂直运动,因而,波动的性质便将有所改变。在海底,水质点的运动只能前进或后退,如果水深远较波长小,则在所有深度上,运动轨迹将保持几乎水平的状态。实际上,由于受到水深变浅的影响,每一质点的运动轨迹将变为一扁椭圆,愈接近海底,椭圆轨迹变得愈扁,在海底附近,终将成为一条直线。

  进入浅水地带的波浪,其波速不再与波长有关,而是深度的函数,即

 

  (一)海岸的绕射

  海浪可以绕过障碍进入被岛屿、海岬或防波堤等遮蔽的水域,这种现象叫做绕射。

  当波峰线与防波堤平行的波浪传到港口时,一部分被防波堤迎面挡住,其余的波浪继续向港内传播,并绕过防波堤向被隐蔽的水域扩散,绕射后的波浪,其波峰线为以防波堤一端处为中心的一系列弧线。由于越过防波堤后,波向线的扩散,所以波高将变低。

  (二)波浪的折射

  当海浪传至浅水或近岸区域后,由于地形影响,将发生一系列变化,由于深度变浅,不仅波长变短,而且波速也要变慢,从而使波向发生转折,出现折射现象。由于能量的集中,波高将增大,最后发生破碎,通过绕射,海浪可深入到隐蔽的水域,在直线或陡壁面前,海浪又能产生反射。这些现象,对筑港、航运和海岸保护等均有很大意义。

  如图4-15(图略)中EF为等深线,在等深线的外海一侧深度为h1,波速c1=

  

  在水深为h1处的波峰线AB与EF交角为θ1,在h2处的交角为θ2,

  

  如c1=c2,则θ1=θ2,波向不发生变化。现在c1>c2,所以θ1>θ2,波向发生折射。由此可见,所谓波浪的折射就是指当波浪传入浅水或近岸区域时,其波峰线与底部地形的等深线成一偏角θ≠0时,因水深不断变浅,使波速减慢,从而波向线将逐渐偏转,转到接近于与等深线垂直,最后垂直于岸线(也就是波峰线平行于岸线)的现象叫海浪折射。

  对于海岸曲折的地段,由于折射的结果,使得突出的海岸(岬)成为波能的辐聚带,这里的波浪特别大。


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