海浪形成的主要原因

　　在海邊，經常可以看到翻騰的海浪。海浪是發生在海洋中的一種波動現象，很多人都好奇海浪是怎麼形成的。以下就是小編做的整理，希望對你們有用。

　　海浪形成的原因

　　海浪是海水的波動現象。

　　“無風不起浪”和“無風三尺浪”的說法都沒有錯，事實海上有風沒風都會出現波浪。通常所說的海浪，是指海洋中由風產生的波浪。包括風浪、湧浪和近岸波。無風的海面也會出現湧浪和近岸波，這大概就是人們所說“無風三尺浪”的證據，但實際上它們是由別處的風引起的海浪傳播來的。廣義上的海浪，還包括天體引力、海底地震、火山爆發、塌陷滑坡、大氣壓力變化和海水密度分佈不均等外力和內力作用下，形成的海嘯、風暴潮和海洋內波等。它們都會引起海水的巨大波動，這是真正意義上的無風也起浪。

　　海浪是海面起伏形狀的傳播，是水質點離開平衡位置，作週期性振動，並向一定方向傳播而形成的一種波動。水質點的振動能形成動能，海浪起伏能產生勢能，這兩種能的累計數量是驚人的。在全球海洋中，僅風浪和湧浪的總能量相當於到達地球外側太陽能量的一半。海浪的能量沿著海浪傳播的方向滾滾向前。因而，海浪實際上又是能量的波形傳播。海浪波動週期從零點幾秒到數小時以上，波高從幾毫米到幾十米，波長從幾毫米到數千千米。

　　風浪、湧浪和近岸波的波高几釐米到20餘米，最大可達30米以上。風浪是海水受到風力的作用而產生的波動，可同時出現許多高低長短不同的波，波面較陡，波長較短，波峰附近常有浪花或片片泡沫，傳播方向與風向一致。一般而言，狀態相同的風作用於海面時間越長，海域範圍越大，風浪就越強;當風浪達到充分成長狀態時，便不再繼續增大。風浪離開風吹的區域後所形成的波浪稱為湧浪。根據波高大小，通常將風浪分為10個等級，將湧浪分為5個等級。0級無浪無湧，海面水平如鏡;5級大浪、6級巨浪，對應4級大湧，波高2～6米;7級狂浪、8級狂濤、9級怒濤，對應5級巨湧，波高6.1米到10多米。

　　海洋波動是海水重要的運動形式之一。從海面到海洋內部，處處都存在著波動。大洋中如果海面寬廣、風速大、風向穩定、吹刮時間長，海浪必定很強，如南北半球西風帶的洋麵上，常的浪濤滾滾;赤道無風帶和南北半球副熱帶無風帶海域，雖然水面開闊，但因風力微弱，風向不定，海浪一般都很小。

　　海浪的分類

　　風浪

　　風浪，指的是在風的直接作用下產生的水面波動。湧浪，指的是風停後或風速風向突變區域記憶體在下來的波浪和傳出風區的波浪。

　　近岸浪

　　近岸浪，指的是由外海的風浪或湧浪傳到海岸附近，受地形作用而改變波動性質的海浪。

　　海浪是十分複雜的現象，研究海浪對海洋工程建設、海洋開發、交通航運、海洋捕撈與養殖等活動具有重大意義。

　　海浪譜

　　海浪可視作由無限多個振幅不同、頻率不同、方向不同、相位雜亂的組成波組成。這些組成波便構成海浪譜。此譜描述海浪能量相對於個組成波的分佈，故又名“能量譜”。它用於描述海浪內部能量相對於頻率和方向的分佈。為研究海浪的重要概念。通常假定海浪由許多隨機的正弧波疊加而成。不同頻率的組成波具有不同的振幅，從而具有不同的能量。設有圓頻率ω的函式S***ω***，在ω至***ω+ω***的間隔內，海浪各組成波的能量與S***ω***ω成比例,則S***ω***表示這些組成波的能量大小，它代表能量對頻率的分佈，故稱為海浪的頻譜或能譜。同樣,設有一個包含組成波的圓頻率ω和波向θ的函式S***ω，θ***，且在ω至***ω+ω***和θ至***θ+ω***的間隔內，各組成波的能量和S***ω,θ***ωθ成比例，則S***ω，θ***代表能量對ω和θ的分佈，稱為海浪的方向譜。將組成波的圓頻率換為波數，可得到波數譜;將ω換為2π***頻率為週期的倒***，得到以表示的頻譜S******數。以上各種譜統稱為海浪譜。

　　海浪譜不僅表明海浪內部由哪些組成波構成，還能給出海浪的外部特徵。比如，理論上可由譜計算各種特徵波高和平均週期，利用這些特徵量連同波高與週期的概率密度分佈，可推算海浪外觀上由哪些高低長短不同的波所構成。若已知海浪的譜，海浪的內外結構都可得到描述，因此譜是非常有用的概念。事實上，海浪的研究***包括許多應用問題***，大多和譜有關。頻譜

　　在海浪譜中,風浪頻譜得到最廣泛的研究，因為它的應用最廣，也最易於得到。但尚無基於嚴格理論的風浪頻譜。通常p為5～7，q為2～4,在正量A和B之內。除了數值常數外，還包含風要素***如風速、風時和風區***或浪要素***如特徵波高和週期***作為參量，故譜的形狀隨風的狀態或對應的浪的狀態而變化。上述兩項的乘積代表的譜，在ω=0處為0，在0附近的值很小，ω增加時，它驟然增大至一個峰值，然後隨頻率的增大而迅速減小，在ω→∞時趨於0。這表明譜的頻率範圍在理論上雖為0～∞,但其顯著部分卻集中在譜峰附近。海面上存在的許多波，其顯著部分的週期範圍很小，恰和理論結果相對應。隨著風速的增大,譜曲線下面的面積***從而風浪的總能量或波高***增大，峰沿低頻率方向推移，表明風浪顯著部分的週期增大。

　　從波面的記錄估計譜，是獲得海浪頻譜的主要途徑。習慣上將譜的估計方法分為相關函式法和快速傅氏變換演算法兩種。在電子計算機上計算時，後者比前者更節約時間。20世紀70年代，開始引用最大熵等方法。依此可自不多的資料估計出解析度較高的譜，它適用於非平穩的海浪狀態。

　　在海浪研究中已提出的頻譜很多常採用的皮爾孫-莫斯科維奇譜，是60年代中期提出的,是在對充分成長的風浪記錄進行譜估計和曲線的擬合時得到的，已為多數觀測所證實。

　　60年代末，按照“北海聯合海浪計劃”***JONSWAP***，對海浪進行了系統的觀測，提出了一種頻譜，其中包括分別反映能量水平、峰的頻率尺度和譜形在內的5個參量。這種譜表示風浪處於成長的狀態，它具有非常尖而高的峰。對Jonswap譜分析的結果表明,風浪的能量主要通過譜的中間頻率部分傳遞，然後借波與波之間的非線性相互作用，再分別向譜的高頻和低頻部分傳遞。反映這種能量交換的譜，具有穩定的形式。利用此特性，可將譜隨風的變化轉換為其中的參量隨風的變化，從而提供另一種海浪計算或預報的方法。

　　有一種半經驗的方法，它假定海浪的某些外觀特徵反映其內部結構，由觀測到的波高和週期間的關係，可匯出海浪譜。早在50年代初提出的紐曼譜和工程中常使用的佈雷奇奈德爾譜，都屬此類，前者p=6，q=2;後者p=5，q=4。有些蘇聯作者採用具有前述形式的頻譜，然後由觀測資料確定其中的常數和參量。

　　中國學者於50年代末至60年代中期，嘗試自風浪能量的攝取和消耗出發推匯出譜，其中包括用風要素作為參量，從而描述譜相對於風時和風區的成長。由這些譜計算波高和週期等要素比較方便，但推導中涉及的能量計算，仍是半經驗性的。