波浪有效波浪高度说明

有效波浪高度

美国国家海洋和大气局（NOAA）气象观测（NWS）的海洋天气预报包含有主要风速与风向及有效波高信息。这里的“有效波高”并不像风信息那样为大家熟知。任何使用海洋天气预报的人需要对有效波高有一个清楚的认识。这里首先回顾一下基本的海洋波浪类型。

波浪构成：波浪是由风作用在海面上形成的。浪高由下列三个因素构成：风速、风区长度、风时。风区长度是状态相同的风作用海域的范围。高风速长时间作用在很长的范围内将造成最大的波浪。由当地的风造成的波浪称为风浪。风浪一般波峰线短，周期小，在风速近似15节时出现破碎现象。

风浪示意图

在开阔海域，波浪形式变得更加复杂。波浪仍然是由当地的风形成的，但一旦形成后，海浪将传播几千海里的距离。波浪在传播处其生成区域后，不再是当地风的作用，这时被称作涌浪。与风浪相比较，涌浪有更大的波长及更平滑的波峰。随着时间的推移，涌浪将传播很长的距离，与其它很远处风暴形成的浪相交汇，并向不同的方向传播，最后在海岸线处消亡。因此，海洋表面包含有上千种相互作用的，在不同位置产生，并以不同速度向不同方向运动的浪。这也就是所说的“波浪谱”：不同浪高、频率及运动方向的波浪的结合体。

波浪度量：波浪的特性取决于三个参量：浪高、浪长、浪周期（或频率）。第四个波浪参量是波陡。浪高是波浪的波谷到波峰的距离。浪长是连续波峰或波谷之间的距离。波周期是连续的波峰或波谷通过某一固定位置所花费的时间。与涌浪相比较，风浪有更小的浪高及更小的波浪周期。

波浪参数图示

波陡是波高与波长的比。波陡可以从浮标测量的波高与周期推导得出。当风浪高度与周期值接近时（例如：六英尺，六秒）波陡将非常剧烈。当波陡非常剧烈时，小船将有可能翻覆。当波浪从其发源地向远处传播时，其波长与周期都逐渐增大。因此，大于10或12秒的

长周期波浪是从远处传播来的涌浪。

有效波高：波浪谱是一个非常复杂的流现象。该谱是由波浪叠加构成的。海员必须清楚的知道该波浪高度谱在海洋气象预报中的表达方式。NOAA预报的及船只、浮标报告的波浪高度值都被称为有效波高。有效波高（Hs）波浪谱中三分之一最大波高的平均高度。这与有经验的观测者观察到的波高非常相似。

这里最大三分之一波高是什么意思？

起伏的海洋表面是由上千个互相影响，发源于不同位置，并以不同速度向不同方向传播的波浪构成的。假设人可以记录在波浪谱中的所有波浪，并在坐标中绘出其分布情况，不同波高的波浪将以

“近似钟型曲线”

分布。图中的每个

点都代表一个波

浪的高度。图中显

示，在波浪分布

中，小波浪及大浪

的数量都较少；在

波浪谱中绝大部

分浪都在中间部分。在波谱中的最大三分之一（33.3%）波浪在图中以阴影部分表示。在该阴影中的波浪高度的均值是有效波浪高度，Hs。

这里波高的参数还有平均波浪高度（H），最大可能波浪高度（Hm），最大10%波浪高度（H1/10）。平均波浪高度大约为有效波浪高度的2/3（0.64或64%），H1/10是有效波浪高度的1.27倍。另外，最大1%波浪高度是有效波浪高度的1.67%，理论最大波浪高度（Hmax），大约为两倍的有效波浪高度。该值在涌浪较小的内部海湾处可能会较窄。

示例：沿岸或近岸的水域报告中的海洋气象预报为“SEAS 10 FT”，这里包含有以下的信息：

•Hs = 10ft

•H(平均) = 0.64倍的Hs = 6.4 ft

•H(最大可能)（稍小于H平均）= 6 ft

•H1/10(10%最大波浪) = 1.27倍的Hs = 12.7 ft

•H1/100(1%最大波浪) = 1.67倍的Hs = 16.7 ft

Hmax(在波浪预警中的最大浪高) = 近似于两倍的Hs = 20 ft

因此，当预报在开阔水域为10英尺的浪时，海员将遇到大部分为6至10英尺的浪，小部分浪达到16英尺甚至有可能有20英尺的浪存在。在2005年3月10日，阿拉斯基海湾风暴中，浮标观测到的浪高在北湾为47英尺。这里有效波浪高度为47英尺，最大10%浪高为60英尺。在波浪谱中的最大浪高将达到94英尺。

有经验的海员知道自己船只的抗风浪能力。海洋气象预报提供了风速（速度及方向）信息机波浪高度信息。波浪高度值，包含预测的与观测的，都指的是有效波浪高度。这里的Hs将不仅是一个值，而是代表一个波浪范围。在开阔海域中波浪谱中将存在有效波高的60%至200%的波浪。海员不应只关注预报的有效波浪高度信息，需要有波浪谱的观念，熟知有效波浪高度的定义，可以确定海区中的波浪状况。