船载雷达观测海浪探究-.pptx

船载雷达观测海浪探究2024/5/22周三1海浪：指周期为几秒至几十秒的由于风传输给海面能量引起的波动现象。是海水运动形式之一，它的产生是外力、重力与海水表面张力共同作用的结果。2024/5/22周三2风风浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海啸啸、风风暴潮。暴潮。暴潮。暴潮。风风浪浪浪浪：由由由由风风直接作用而引起的水面波直接作用而引起的水面波直接作用而引起的水面波直接作用而引起的水面波动动称称称称为风为风浪。浪。浪。浪。涌浪涌浪涌浪涌浪：由其他海区由其他海区由其他海区由其他海区传传来的波浪或由于当地的来的波浪或由于当地的来的波浪或由于当地的来的波浪或由于当地的风风力急力急力急力急剧剧减小、减小、减小、减小、风风向向向向改改改改变变或或或或风风平息后平息后平息后平息后遗遗留的波浪均称涌浪。留的波浪均称涌浪。留的波浪均称涌浪。留的波浪均称涌浪。近岸浪：近岸浪：近岸浪：近岸浪：风风浪或涌浪浪或涌浪浪或涌浪浪或涌浪传传至浅水或近岸区后，因受地形影响至浅水或近岸区后，因受地形影响至浅水或近岸区后，因受地形影响至浅水或近岸区后，因受地形影响发发生一系生一系生一系生一系列列列列变变化。化。化。化。内波：内波：内波：内波：不同密度的水不同密度的水不同密度的水不同密度的水层层界面界面界面界面处处而而而而产产生的波生的波生的波生的波动动。潮汐波：由于天体引潮力作用所潮汐波：由于天体引潮力作用所潮汐波：由于天体引潮力作用所潮汐波：由于天体引潮力作用所产产生的波生的波生的波生的波动动。海海海海啸啸：由于海底或海岸附近由于海底或海岸附近由于海底或海岸附近由于海底或海岸附近发发生的地震或火山爆生的地震或火山爆生的地震或火山爆生的地震或火山爆发发所形成的波所形成的波所形成的波所形成的波动动。风风暴潮：由于气象原因，如台暴潮：由于气象原因，如台暴潮：由于气象原因，如台暴潮：由于气象原因，如台风风，强风强风暴等引起的海面异常升高暴等引起的海面异常升高暴等引起的海面异常升高暴等引起的海面异常升高现现象。象象。象。2024/5/22周三3海浪海浪观测的的对象主要指的是象主要指的是风浪和涌浪浪和涌浪风风浪：由浪：由浪：由浪：由风风直接作用而引起，直接作用而引起，直接作用而引起，直接作用而引起，波型波型波型波型不不不不规则规则，背，背，背，背风风面面面面较较陡，迎陡，迎陡，迎陡，迎风风面面面面较较平平平平缓缓，波峰，波峰，波峰，波峰较较大大大大，4 4到到到到5 5级风级风时时，波峰翻倒破碎，出，波峰翻倒破碎，出，波峰翻倒破碎，出，波峰翻倒破碎，出现现白浪白浪白浪白浪。传传播方向大都和播方向大都和播方向大都和播方向大都和风风向一致。向一致。向一致。向一致。涌浪：在涌浪：在涌浪：在涌浪：在风风力甚小或无力甚小或无力甚小或无力甚小或无风风水域水域水域水域中依靠中依靠中依靠中依靠惯惯性性性性维维持。波型持。波型持。波型持。波型较规则较规则，波面波面波面波面圆圆滑滑滑滑，波面，波面，波面，波面平坦平坦平坦平坦，无破碎，无破碎，无破碎，无破碎现现象，周期象，周期象，周期象，周期大于大于大于大于原来原来原来原来风风浪的周浪的周浪的周浪的周期，来源的波系期，来源的波系期，来源的波系期，来源的波系叠加叠加叠加叠加也可以形也可以形也可以形也可以形成。成。成。成。2024/5/22周三4巨浪可引起海上船舶巨浪可引起海上船舶巨浪可引起海上船舶巨浪可引起海上船舶倾倾覆、折断和触礁，摧覆、折断和触礁，摧覆、折断和触礁，摧覆、折断和触礁，摧毁毁海上平海上平海上平海上平台，台，台，台，对对海上运海上运海上运海上运输输和施工、和施工、和施工、和施工、渔业渔业捕捕捕捕捞捞、海上、海上、海上、海上军军事活事活事活事活动动等等等等带带来很来很来很来很大的灾害。大的灾害。大的灾害。大的灾害。巨浪可摧巨浪可摧巨浪可摧巨浪可摧毁毁沿海的堤岸、海塘、沿海的堤岸、海塘、沿海的堤岸、海塘、沿海的堤岸、海塘、码头码头、海水养殖、海水养殖、海水养殖、海水养殖设设施等施等施等施等各各各各类类海工建筑物。海浪海工建筑物。海浪海工建筑物。海浪海工建筑物。海浪对对沿岸工程沿岸工程沿岸工程沿岸工程设设施的破坏往往是施的破坏往往是施的破坏往往是施的破坏往往是毁灭毁灭性性性性的，二次巨浪来的，二次巨浪来的，二次巨浪来的，二次巨浪来袭袭可能会破坏整个港口的可能会破坏整个港口的可能会破坏整个港口的可能会破坏整个港口的设设施。据施。据施。据施。据测测量，近量，近量，近量，近岸浪岸浪岸浪岸浪对对海岸的海岸的海岸的海岸的压压力，可达到每平方米力，可达到每平方米力，可达到每平方米力，可达到每平方米30305050吨。据吨。据吨。据吨。据记载记载，在一次大在一次大在一次大在一次大风风暴中，巨浪曾把暴中，巨浪曾把暴中，巨浪曾把暴中，巨浪曾把13701370吨重的混凝土吨重的混凝土吨重的混凝土吨重的混凝土块块移移移移动动了了了了1010米，米，米米，2020吨的重物也被它从吨的重物也被它从吨的重物也被它从吨的重物也被它从4 4米深的海底抛到了岸上。巨浪冲米深的海底抛到了岸上。巨浪冲米深的海底抛到了岸上。巨浪冲米深的海底抛到了岸上。巨浪冲击击海岸能激起海岸能激起海岸能激起海岸能激起60-7060-70米高的水柱。米高的水柱。米高的水柱。米高的水柱。此外，海浪有此外，海浪有此外，海浪有此外，海浪有时还时还会携会携会携会携带带大量泥沙大量泥沙大量泥沙大量泥沙进进入海港、航道，造入海港、航道，造入海港、航道，造入海港、航道，造成淤塞等灾害。成淤塞等灾害。成淤塞等灾害。成淤塞等灾害。2024/5/22周三52024/5/22周三62024/5/22周三72024/5/22周三82024/5/22周三92024/5/22周三10海海海海浪浪浪浪促促促促进进海海海海水水水水上上上上下下下下层层混混混混合合合合，使使使使混混混混合合合合后后后后水水水水层层富富富富有有有有氧氧氧氧气气气气，满满足海中足海中足海中足海中鱼类鱼类和其他和其他和其他和其他动动植物需要；植物需要；植物需要；植物需要；波浪波浪波浪波浪发电发电；海上冲浪；海上冲浪；海上冲浪；海上冲浪；葡萄牙的“海蛇”海浪发电站世界首座商用波浪能发电厂 2024/5/22周三12自1978年美国首次在Seasat卫星上装载合成孔径雷达(SAR)以来，国际上在利用星载SAR获得的高分辨率海浪雷达回波图像进行海浪分析方面开展了多方面的研究，并取得了一系列成果近年来我国研究者在利用星载SAR观测海浪现象方面也进行了相关的研究和探讨，但距工程应用尚有一段距离国内外的海洋遥感学家在研究SAR的海浪成像中主要得出以下几个结论：2024/5/22周三13一、星载SAR成像过程中速度调制是最主要的调制机制；二、星载SAR图像谱相对海浪谱有180的方向模糊，需通过对成像海区海浪概况的了解或通过其他手段来确定海浪的传播方向；三、是非线性效应导致SAR图像谱在方位上存在高波数截断，截断波数之后有信息丢失；四、沿距离向传播的海浪，它的SAR图像谱存在“双峰”现象；五、极化方式和雷达视向对星载SAR海浪成像没有明显影响2024/5/22周三14雷达技术的发展，特别是小型高效的船载雷达技术的进步为工程使用雷达技术远距离观测海浪提供了条件，我国研制了海浪雷达图像测量纪录仪，将船载雷达观测的海浪图像数字化，便于计算机处理船载雷达对海面以32 S的更新率直接获得实口径的高分辨率海浪雷达图像；以20 MHz的采样速率对海浪雷达回波作高速AD变换，并采用雷达图像处理技术得到雷达海浪数值图；进行空间滤波技术处理，得到雷达海浪模式图；采用二维波谱分析和数据处理，计算出海浪主要参数，包括波向、波高、周期、波速等在渤海、黄海进行的现场观测试验中，结合同步实测海浪数据，采用模式识别技术进行对比，结果有很好的相关性现场实测结果表明，我们在国内首次研制的雷达海浪监测技术系统具有重要的使用价值和广阔的应用前景2024/5/22周三152024/5/22周三16海浪图像分析 对海浪可以用一个二维谱进行描述，某时某地海洋波浪场的所有统计特征均可从谱函数中获取从高分辨率的雷达图像能够测量海浪谱从雷达图像获取海浪谱较为复杂，国际上许多研究者在这方面作过研究。可把雷达海浪回波信号看作一个空间的二维数列为了提取海浪信息(波长、波高、波向、波速)，必须将二维的海浪回波图像数据从空间域转换到频率域进行分析。即二维傅立叶变换。2024/5/22周三172024/5/22周三182024/5/22周三192024/5/22周三20(1)浪图像进行处理分析提取海浪要素的方法是可行的、有效的。(2)船载雷达海浪测量和处理系统可以实现全天候、全天时、实时、快捷、较大海域范围内的海浪要素测量。(3)由自行研制的海浪雷达图像测量记录仪得到的高分辨率数字化海浪图像具有足够的海浪要素信息，满足海浪谱分析的要求。2024/5/22周三21