Высота волны

Волновые характеристики

В гидродинамике высота волны поверхностной и представляет собой разницу высотами гребня между соседнего впадины . Высота волны – это термин, используемый мореплавателями , а также в прибрежной , океанской и военно-морской технике .

В море термин «значительная высота волны» используется как средство введения четко определенной и стандартизированной статистики для обозначения характерной высоты случайных волн в состоянии моря , включая ветер на море и зыбь . Она определяется так, что более или менее соответствует тому, что наблюдает моряк , визуально оценивая среднюю высоту волны.

Определения

В зависимости от контекста высоту волны можно определить по-разному:

• Для синусоидальной волны высота волны H в два раза превышает амплитуду (т. е. размах амплитуды ): $$H=2a.$$
• Для периодической волны это просто разница между максимумом и минимумом высоты поверхности z = η ( x – c _p t ) : $$H=\max \left\{\eta (x\,-\,c_{p}\,t)\right\}-\min \left\{\eta (x-c_{p}\,t)\right\},$$ где c _{p -} фазовая скорость (или скорость распространения) волны. Синусоидальная волна является частным случаем периодической волны.
• При случайных волнах на море, когда возвышения поверхности измеряются с помощью волнового буя , индивидуальная высота волны H _m каждой отдельной волны — с целочисленной меткой m от 1 до N для обозначения ее положения в последовательности N волн . — это разница высот между гребнем и впадиной этой волны. Чтобы это было возможно, необходимо сначала разделить измеренный временной ряд высоты поверхности на отдельные волны. Обычно отдельная волна обозначается как интервал времени между двумя последовательными пересечениями вниз средней высоты поверхности (также могут использоваться пересечения вверх). Тогда индивидуальная высота каждой волны снова представляет собой разницу между максимальным и минимальным превышением в рассматриваемом интервале времени волны.

Значительная высота волны

Этот раздел представляет собой отрывок из книги «Значительная высота волн» . [ редактировать ]

В физической океанографии значительная высота волн (SWH, HTSGW или Ч _с ) традиционно определяется как средняя высота волны ( от минимума до гребня ) самой высокой трети волн ( H 1/3 ₎ . Обычно его определяют как четырехкратное стандартное отклонение высоты поверхности – или, что эквивалентно, как четырехкратный квадратный корень из момента ( площади ) нулевого порядка спектра волн . символ H _m0 Для последнего определения обычно используется . Таким образом, значительная высота волны (H _s ) может относиться к H _m0 или H _1/3 ; разница в величине между двумя определениями составляет всего несколько процентов.

SWH используется для характеристики состояния моря , включая ветры и зыбь .

Среднеквадратическая высота волны

Другой распространенной статистикой высоты волны является среднеквадратическая ( или среднеквадратическая) высота волны H _rms , определяемая как: $$H_{\text{rms}}={\sqrt {{\frac {1}{N}}\sum _{m=1}^{N}H_{m}^{2}}},$$ где H _m снова обозначает высоту отдельных волн в определенном временном ряду .

См. также

• Состояние моря
• Ветровая волна

Ссылки

• Холтуйсен, Лео Х. (2007), Волны в океанических и прибрежных водах , издательство Кембриджского университета, ISBN  978-0-521-86028-4 , 387 страниц.
• Кинсман, Блэр (1984), Ветровые волны: их генерация и распространение по поверхности океана , Dover Publications, ISBN  0-486-49511-6 , 704 страницы.
• Филлипс, Оуэн М. (1977), Динамика верхних слоев океана (2-е изд.), Cambridge University Press, ISBN  0-521-29801-6 , viii и 336 страниц.