技术交流▏浅谈几种海浪观测法的优缺点

温岭石塘x波段雷达海浪观测站

海浪是发生在海洋中的一种波动，是海水运动的主要形式之一。海浪形成的主要原因是由于海洋水体受外力作用时，水质点离开平衡位置而往复运动，并向一定的方向传播，此种运动称为波动。海浪是主要包括风浪、涌浪和近岸浪，其周期一般界于1～20 秒之间。根据现行的《海滨观测规范》（GB/T14914-2006）规定，海浪的主要的观测要素是波高、周期、波型、波向和海况。规范对海浪观测点的选择，海浪的观测与记录都作出了详细的规定，既是对过去几十年我国传统近海海浪观测的继承和延续，也是为适应了目前海洋观测技术和形势的发展。海浪观测已经有悠久的历史，目前我国的波浪观测数据主要应用于海洋预报、海洋工程。目前我国从事海浪观测工作的主要单位是国家海洋局所属的海洋站点和一些海洋工程建设单位。海浪观测方法的分类，按照安装位置，可以分为水面上测波仪器（航空测波、地波雷达测波）、水面附近测波仪（测波杆、光学测波、重力测波）、水面下测波仪（水压式测波、声学式测波）。文章只挑选目前比较常用的海浪观测方法，谈谈其观测过程中的优缺点。⒈纯人工目测法我国沿海海洋系统的最早的观测方法，采用秒表、望远镜等辅助器材，几乎用全人工的方法观测海浪要素，在我国海洋观测史上沿用了几十年。这种方法的优点是不用过于依赖于外界环境因素（电力、仪器），数据的持续性非常好。缺点是虽然观测人员上岗之前都经过了严格的培训考核，但是，由于是纯人工观测，不同人之间的观测误差比较大，数据的可比性比较差，可信度也不够高。⒉光学测波仪法光学测波仪主要由望远镜瞄准机构、俯仰微调机构、方位指示机构、调平机构和浮筒等组成。光学测波仪是纯人工目测法的一个发展，在我国海洋波浪观测上沿用至20 世90 年代末，此种仪器严格地说仍属于目测的范围，其观测的结果要受到观测者主观作用的影响。但是，由于它里面分设了刻度，尤其是望远镜内靠目镜的一端装有透视网格的分划板，其刻度值等于在海面上布设一个直角坐标系统，将望远镜瞄准海上布放的浮筒就能观测波浪的高度和周期。在增加了许多辅助的观测刻度后，其观测的精确度有了很大的提高，是人工观测法向仪器自动观测法发展的一个重要阶段。其优点是比纯目测法精准度有了很大的提高，而且不需要依赖外界环境；缺点跟纯人工观测法一样，就是人为误差不可避免。⒊海浪浮标观测仪法海浪浮标观测仪由海上浮标、锚链、陆上接收器组成，此方法是我国海浪观测从人工观测向仪器自动化观测的一种里程碑式，也是目前在全国海洋站使用最多的观测方法。它是通过测量浮标自身的垂直加速度，经过积分后计算出波高；再通过计算两个水平方向的斜角和速度变量，测量出浪向。它的优点是纯自动化观测计算，把人为的误差消除，观测数据可靠性高，可比性强。但是，在使用的过程当中，仍然发现诸多问题。第一是抗风浪能力不足，每当出现强台风强风浪时，经常会出现浮标锚链断裂导致浮标丢失的状况，导致数据缺失。第二是其测出的海浪方向是单一的（混合浪向），具体的风浪向或涌浪向和海况，还是需要人工观测来弥补。第三是由于国内技术方面的原因，浮标的电池持续力、耐碰撞性、耐腐蚀性都需要提高。⒋地波雷达波浪观测仪法雷达技术应用与海浪观测，这是近年来海浪观测的一个里程牌式发展。让雷达向海面发射电波，接收回来的回波通过波浪雷达回波视频处理系统，通过数字图像模拟计算出所需要的海浪的参数。这种波浪观测技术比波浪浮标技术的优势是它不需要在海里安装仪器（在调试好相关系数后），可靠性进一步增强。但是，它也有自己的短板，就是波浪分析雷达图像数据模拟技术还不够完善，还不要不断地改进才能更加准确地测出海浪的数据。随着经济的发展，海洋工程项目越来越多，海浪对于岸滩、港口码头、水下建筑的作用力，都需要通过波浪要素的观测然后测算出来，所以，海浪的观测越来越重要。科技的发展，海浪观测的技术也日新月异，近年来，一些航空测波技术甚至是太空卫星遥感测波技术都取得了很大的进展，我们有理由相信，海浪观测技术将迈向一个新的台阶，以更好地满足预报和海洋工程需要。

海洋气象浮标

【作者简介】本文作者来自珠海海洋环境监测中心站，发表在《科技创新与应用》（2014）上，参考文献略，用于学习与交流，版权归作者所有。

相关阅读推荐：

投稿邮箱：[e-mail]，请您在留言中标注为投稿，并提供个人简介及联系方式，谢谢！