陳澤鴻　李衍森

摘 要：海浪觀測(cè)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著積極的推動(dòng)作用。文章針對(duì)幾種常見(jiàn)的海浪觀測(cè)方法分析其優(yōu)缺點(diǎn)，意在為海浪觀測(cè)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：純?nèi)斯つ繙y(cè)法；光學(xué)測(cè)波儀法；海浪浮標(biāo)觀測(cè)儀法；地波雷達(dá)波浪觀測(cè)儀法

海浪是發(fā)生在海洋中的一種波動(dòng)，是海水運(yùn)動(dòng)的主要形式之一。海浪形成的主要原因是由于海洋水體受外力作用時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并向一定的方向傳播，此種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為波動(dòng)。海浪是主要包括風(fēng)浪、涌浪和近岸浪，其周期一般界于1～20秒之間。

根據(jù)現(xiàn)行的《海濱觀測(cè)規(guī)范》（GB/T14914-2006）規(guī)定，海浪的主要的觀測(cè)要素是波高、周期、波型、波向和海況。規(guī)范對(duì)海浪觀測(cè)點(diǎn)的選擇，海浪的觀測(cè)與記錄都作出了詳細(xì)的規(guī)定，既是對(duì)過(guò)去幾十年我國(guó)傳統(tǒng)近海海浪觀測(cè)的繼承和延續(xù)，也是為適應(yīng)了目前海洋觀測(cè)技術(shù)和形勢(shì)的發(fā)展。

海浪觀測(cè)已經(jīng)有悠久的歷史，目前我國(guó)的波浪觀測(cè)數(shù)據(jù)主要應(yīng)用于海洋預(yù)報(bào)、海洋工程。目前我國(guó)從事海浪觀測(cè)工作的主要單位是國(guó)家海洋局所屬的海洋站點(diǎn)和一些海洋工程建設(shè)單位。

海浪觀測(cè)方法的分類(lèi)，按照安裝位置，可以分為水面上測(cè)波儀器（航空測(cè)波、地波雷達(dá)測(cè)波）、水面附近測(cè)波儀（測(cè)波桿、光學(xué)測(cè)波、重力測(cè)波）、水面下測(cè)波儀（水壓式測(cè)波、聲學(xué)式測(cè)波）。文章只挑選目前比較常用的海浪觀測(cè)方法，談?wù)勂溆^測(cè)過(guò)程中的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 純?nèi)斯つ繙y(cè)法

我國(guó)沿海海洋系統(tǒng)的最早的觀測(cè)方法，采用秒表、望遠(yuǎn)鏡等輔助器材，幾乎用全人工的方法觀測(cè)海浪要素，在我國(guó)海洋觀測(cè)史上沿用了幾十年。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不用過(guò)于依賴(lài)于外界環(huán)境因素（電力、儀器），數(shù)據(jù)的持續(xù)性非常好。缺點(diǎn)是雖然觀測(cè)人員上崗之前都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的培訓(xùn)考核，但是，由于是純?nèi)斯び^測(cè)，不同人之間的觀測(cè)誤差比較大，數(shù)據(jù)的可比性比較差，可信度也不夠高。

2 光學(xué)測(cè)波儀法

光學(xué)測(cè)波儀主要由望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、俯仰微調(diào)機(jī)構(gòu)、方位指示機(jī)構(gòu)、調(diào)平機(jī)構(gòu)和浮筒等組成。光學(xué)測(cè)波儀是純?nèi)斯つ繙y(cè)法的一個(gè)發(fā)展，在我國(guó)海洋波浪觀測(cè)上沿用至20世90年代末，此種儀器嚴(yán)格地說(shuō)仍屬于目測(cè)的范圍，其觀測(cè)的結(jié)果要受到觀測(cè)者主觀作用的影響。但是，由于它里面分設(shè)了刻度，尤其是望遠(yuǎn)鏡內(nèi)靠目鏡的一端裝有透視網(wǎng)格的分劃板，其刻度值等于在海面上布設(shè)一個(gè)直角坐標(biāo)系統(tǒng)，將望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)海上布放的浮筒就能觀測(cè)波浪的高度和周期。在增加了許多輔助的觀測(cè)刻度后，其觀測(cè)的精確度有了很大的提高，是人工觀測(cè)法向儀器自動(dòng)觀測(cè)法發(fā)展的一個(gè)重要階段。其優(yōu)點(diǎn)是比純目測(cè)法精準(zhǔn)度有了很大的提高，而且不需要依賴(lài)外界環(huán)境；缺點(diǎn)跟純?nèi)斯び^測(cè)法一樣，就是人為誤差不可避免。

3 海浪浮標(biāo)觀測(cè)儀法

海浪浮標(biāo)觀測(cè)儀由海上浮標(biāo)、錨鏈、陸上接收器組成，此方法是我國(guó)海浪觀測(cè)從人工觀測(cè)向儀器自動(dòng)化觀測(cè)的一種里程碑式，也是目前在全國(guó)海洋站使用最多的觀測(cè)方法。它是通過(guò)測(cè)量浮標(biāo)自身的垂直加速度，經(jīng)過(guò)積分后計(jì)算出波高；再通過(guò)計(jì)算兩個(gè)水平方向的斜角和速度變量，測(cè)量出浪向。它的優(yōu)點(diǎn)是純自動(dòng)化觀測(cè)計(jì)算，把人為的誤差消除，觀測(cè)數(shù)據(jù)可靠性高，可比性強(qiáng)。但是，在使用的過(guò)程當(dāng)中，仍然發(fā)現(xiàn)諸多問(wèn)題。第一是抗風(fēng)浪能力不足，每當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)風(fēng)浪時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)浮標(biāo)錨鏈斷裂導(dǎo)致浮標(biāo)丟失的狀況，導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失。第二是其測(cè)出的海浪方向是單一的（混合浪向），具體的風(fēng)浪向或涌浪向和海況，還是需要人工觀測(cè)來(lái)彌補(bǔ)。第三是由于國(guó)內(nèi)技術(shù)方面的原因，浮標(biāo)的電池持續(xù)力、耐碰撞性、耐腐蝕性都需要提高。

4 地波雷達(dá)波浪觀測(cè)儀法

雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用與海浪觀測(cè)，這是近年來(lái)海浪觀測(cè)的一個(gè)里程牌式發(fā)展。讓雷達(dá)向海面發(fā)射電波，接收回來(lái)的回波通過(guò)波浪雷達(dá)回波視頻處理系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)字圖像模擬計(jì)算出所需要的海浪的參數(shù)。這種波浪觀測(cè)技術(shù)比波浪浮標(biāo)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是它不需要在海里安裝儀器（在調(diào)試好相關(guān)系數(shù)后），可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)。但是，它也有自己的短板，就是波浪分析雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)模擬技術(shù)還不夠完善，還不要不斷地改進(jìn)才能更加準(zhǔn)確地測(cè)出海浪的數(shù)據(jù)。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋工程項(xiàng)目越來(lái)越多，海浪對(duì)于岸灘、港口碼頭、水下建筑的作用力，都需要通過(guò)波浪要素的觀測(cè)然后測(cè)算出來(lái)，所以，海浪的觀測(cè)越來(lái)越重要?？萍嫉陌l(fā)展，海浪觀測(cè)的技術(shù)也日新月異，近年來(lái)，一些航空測(cè)波技術(shù)甚至是太空衛(wèi)星遙感測(cè)波技術(shù)都取得了很大的進(jìn)展，我們有理由相信，海浪觀測(cè)技術(shù)將邁向一個(gè)新的臺(tái)階，以更好地滿(mǎn)足預(yù)報(bào)和海洋工程需要。

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