Высота волны

Разница между высотами гребня и соседней впадины

Характеристики волн

В гидродинамике высота поверхностной волны — это разница между высотами гребня и соседней впадины . [ ^1] Высота волны — термин, используемый моряками , а также в прибрежной , морской и военно-морской технике .

На море термин «значительная высота волны» используется как средство для введения четко определенной и стандартизированной статистики для обозначения характерной высоты случайных волн в состоянии моря , включая ветровое море и зыбь . Он определяется таким образом, чтобы более или менее соответствовать тому, что наблюдает моряк при визуальной оценке средней высоты волны.

Определения

В зависимости от контекста высота волны может определяться по-разному:

• Для синусоидальной волны высота волны H в два раза больше амплитуды (т.е. амплитуды от пика до пика ): ^[1] $${\displaystyle H=2a.}$$
• Для периодической волны это просто разница между максимумом и минимумом возвышения поверхности z = η ( x – c _p t ) : ^[1] где c _{p —} фазовая скорость (или скорость распространения) волны. Синусоидальная волна является частным случаем периодической волны. $${\displaystyle H=\max \left\{\eta (x\,-\,c_{p}\,t)\right\}-\min \left\{\eta (x-c_{p}\,t)\right\},}$$
• В случайных волнах в море, когда возвышения поверхности измеряются с помощью волнового буя , индивидуальная высота волны H _m каждой отдельной волны — с целочисленной меткой m , изменяющейся от 1 до N , для обозначения ее положения в последовательности из N волн — это разница в возвышении между гребнем и подошвой волны в этой волне. Чтобы это стало возможным, необходимо сначала разбить измеренный временной ряд возвышения поверхности на отдельные волны. Обычно отдельная волна обозначается как временной интервал между двумя последовательными нисходящими пересечениями через среднюю возвышенность поверхности (могут также использоваться восходящие пересечения). Тогда индивидуальная высота волны каждой волны снова является разницей между максимальным и минимальным возвышением в интервале времени рассматриваемой волны. ^[2]

Значительная высота волны

В физической океанографии значительная высота волны (SWH, HTSGW ^[3] или H _s ) традиционно определяется как средняя высота волны ( от подошвы до гребня ) самой высокой трети волн ( H _1/3 ). Обычно она определяется как четырехкратное стандартное отклонение возвышения поверхности — или, что эквивалентно, как четырехкратное значение квадратного корня нулевого момента ( площади ) волнового спектра . ^[4] Для этого последнего определения обычно используется символ H _{m0 . Значительная высота волны (H s} ) может, таким образом, 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 ветер и зыбь .

Среднеквадратическая высота волны

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

Смотрите также

• Состояние моря
• Ветровая волна

Примечания

1. Kinsman (1984, стр. 38)
2. Holthuijsen (2007, стр. 24–28)
3. «О Земле :: Глобальная карта ветра, погоды и состояния океана».
4. Холтуйсен, Лео Х. (2007). Волны в океанических и прибрежных водах . Cambridge University Press. стр. 70. ISBN 978-0-521-86028-4.

Ссылки

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