知识窗▏风浪、涌浪和波浪的主要形式与特征
海洋上层出现的波动是既多种又复杂。仅就海浪而言，可能是风浪或涌浪，两者通常统称为海浪；也可能是两者同时出现或虽是其中之一，但却来自不同方向的浪的迭加，这时的浪称为混合浪。那么，这三种浪如何予以判定？据定义，答案是简明的，但付诸实施却存在着困难。比如，在风区内，风速骤降或风向突变后的浪，是风浪、涌浪还是混合浪？对历史的海浪资料又怎样区分从而应用它们？
在海浪预报中，判别预报对象为那种浪是至关重要的。因为风浪和涌浪各有其预报方法， 若对象辨认不准，则将使预报精度大为逊色。在探讨海－气相互作用时，若波型不明，则将导致算出的海面阻力系数具有大的误差。判定海浪是风浪或是涌浪还有地貌学上的意义，因为它们各自塑造的海滩剖面是不同的。下面就来具体说说风浪、涌浪和波浪的不同，及它们的传播形式，并谈谈沿岸流、离岸流和波浪破碎。
风浪：由风的直接作用所引起的水面波动称为风浪(Wind Wave)，其特征是波峰尖削，在海面上分布很不规律，波峰线短，周期小，当风大时常常出现破碎现象，形成浪花。风浪也称风成波，是在风的直接作用下，海洋与湖泊表面产生的波动。风浪的基本特征是波面比较粗糙，波形比较尖陡，波向基本与风向一致。风浪的盛衰决定风要素（风速、风向、风时或风区）的大小。依赖于风速和风区变化的海浪状态为定常状态，依赖于风速和风时变化的海浪状态为过渡状态；在给定风速下，风区和风时足够大，海浪达到最大尺寸，此时风传递于波的能量与波破碎和涡粘消耗能量达到平衡状态的风浪为充分成长状态。
风区是指风速、风向比较一致的风作用的水域范围，风区内某点沿风向至风区上限的距离为风区长度。风时是指平均风速作用于水域的时距，也定义为起风时刻到推算风浪时刻平均风速吹于水域的时距。风速是指单位时间内空气在水平方向上的距离。风向是风的来向，习惯上以风向来称呼风的名称，如北风、东风等。
涌浪：离开风区传至远处或者风区里风停息后所遗留下来的波浪称为涌浪(Swell)，涌浪在海面上的传播比较规则。离开风作用水域继续向外传播，或在风的作用下水域内风向骤变、风速突然下降形成的波动，属于自由波。涌浪的特征是波面圆滑，波形对称，波陡小，其波峰线比风浪的长，波向明显。涌浪的大小，决定于风区内的风浪大小和向外传播的距离，涌的周期随传播距离增大，而波高随之减少。风暴水域传播出来的涌浪先头波，其波速比风暴中心移动要快得多，早期人们把观测到的先头波用来预报风暴的来袭。
当波浪传至浅水及近岸时，由于水深及地形、岸形的变化，无论其波高、波长、波速及传播方向都会产生一系列的变化，对海岸工程、海岸地貌的变化均具有重大影响。
涌浪的传播：当海面的风力迅速减小、平息或风向改变后，海面上遗留下来的波动将不会从原来的风场中继续摄取能量，但波动不会立即消失。它们在原来海区继续传播，甚至传至其他海区，经过漫长路程和时间而慢慢消衰。此时的波动称为涌浪。涌浪在传播过程中的显著特点是波高逐渐降低，波长、周期逐渐变大，从而波速变快。这一方面由于内摩擦作用使其能量不断消耗所致，另一方面是由于在传播过程中发生弥散和角散所致。由于弥散，波速快、波长大的跑在前面，因此，传播距离越远，波长大、周期长的涌浪越占优势地位。但波高却变得更小，以致在海上难以看到它，然而当它传播到浅水或近岸时，波高又继而增大，波长减小，常常以波群的形式出现，形成猛烈的拍岸浪，表现出惊人的能量，它是冲蚀岸滩的活跃因子之一，对岸边建筑物破坏性很大，但到此也就结束了它的生命。
涌浪的传播距离十分惊人，据调查，北太平洋加利福尼亚西南沿岸，夏季缓缓而有力的拍岸浪，竟是由1×104km以外的南极大陆附近的大洋风暴产生的波动传播而来的涌浪所致。涌浪在传播过程中比较准确地遵守c2=gλ/2π的关系，但传至近岸浅水时，更接近于长波的性质。
涌浪谱：描述涌浪波能相对于组成谐波频率和方向分布，刻划涌浪内部结构的图形或表达式。涌浪谱谱形特征是组成波的能量集中在谱峰频率和主波方向附近，反映窄谱谱形。涌浪谱的零阶矩表征单位面积内涌浪总能量，其平方根与涌浪波高相关；涌浪谱的重心频率对应的周期是涌浪的一种平均周期。
波浪：发生在气-水界面上周期为0～30s的随时间、位置起伏的波动。有生成的水域不同，区别为水波和海波；由形成的原因区别为风浪、涌浪、近岸波和船行波等。波浪是塑造岸滩地貌、泥沙运动的重要动力因子。对船舶航行与靠泊、通航、港口、水工和海上建筑物均有重要影响。波浪要素是表征海浪的主要特征值，常用的特征值为波型、波向、波高和周期。波型表征波动是风浪、涌浪或混合浪的类型；波高表征波动的大小；周期表征波动的周期变化性质。另外，常用的特征值波长与波速是通过已经的周期和局部水深应用波动理论公式计算得到的。波浪要素可通过测波仪观测得到，也可以通过海浪预报模式计算得到。
波浪变形：波浪在传播过程中，波面形状发生变化的现象。自深水向岸传播着的波浪，在深水影响下，波长、波速的变化导致波面形状发生变化的现象；同样在明显流场水域中传播的波浪，流速影响着波长、波速的变化，从而导致波面形状的变化。另外，波浪传播中，遇到障碍物或散射体，产生波的反射、绕射或散射，也可造成波面形状变化。
波浪传播：波浪运动状态在水域空间的移动过程成为波浪传播，波浪传播不是波动水质点移动，只是运动状态（如特定的波峰或波谷）在水域空间的移动。波浪传播受水深、地形和障碍物的影响；在浅水，进行波依折射规律传播，遇到障碍物在掩护区以绕射过程传播；在深水区，波浪运动状态表视波沿波向以波速传播，波群以群速传播。
波浪破碎：是指在波浪传播过程中，波峰水质点脱离波面或波峰向前卷倒的破碎过程。波浪破碎分近岸波破碎和深水极限波破碎两种；近岸波破碎是受水深、海滩坡度及摩擦等因素的影响，使波动性质发生变化，波峰前侧逐渐变陡，后侧变平缓，直至波峰水质点脱离波面或波峰向前卷倒的现象。
根据波面形态和破碎过程又分溢波、卷波、振波和崩波破碎四种类型。在非常缓的底坡上，波面基本上维持在水平方向的对称值，波峰前侧开始有浪花，直至海岸附近，波峰前侧布满浪花，波浪消失的过程，称为“溢波”破碎；在较陡底坡上，波面随深度变浅而出现水平不对称，直至波峰前侧变成垂直，进而向前卷倒冲击波谷，称为“卷波破碎”；在非常陡的海底坡度上，波峰基本保持一致，水体以湍流形式，移向海岸、滑上岸坡，随后退回海中，类似驻波振动，称“振动破碎”；另一种介于卷波与振波之间的波面前侧底部变得垂直，波的基部开始破碎，并有破碎浪花，爬坡类似振波，称为“崩波破碎”。
沿岸流：有风力作用或江河水入海而产生的局部海水沿岸的流动，速度相对稳定的海流称为沿岸流。当波浪传播方向与海岸斜交时，其平行于海岸方向的波流也称为沿岸流。沿岸流含有丰富的营养物质，对于沿海渔场和水产养殖具有重要作用，但它所夹带的泥沙往往让港口和航道变浅，整治工程对于业主方运行成本影响较大。
离岸流：由于风力或其他原因产生离开海岸的海流即为离岸流。有时受风作用冲上海岸的海水的回流，或大洋海流遇到海岸的阻挡使流向发生变化，产生一反向的逆流也叫离岸流。当波浪在近岸破碎时，能把相当多的水量带入破碎区，这些海水最终会经过破碎带重新返回到海洋中，从而也形成了所谓的离岸流。尽管所维持的时间往往只有几分钟，所涉及的距离只有破碎带的2～8倍，但其流速却相当大，有时可达1.5m/s以上，海滨的游泳者可明显的感觉到。海岸和海底形状影响着离岸流的分布情况，对于平直且海底坡度大致相同的海岸，所形成的离岸流大致是等距的，如下图所示。
离岸流之间顺岸边的流动称为沿岸流。在海岸弯曲的岸边如海岬处，波浪辐聚，水量增多，它们沿海岬两边向海湾处流动，离岸流往往在湾的中部形成。沿岸流与离岸流，对海岸泥沙的搬运起着重要作用。例如青岛第一海水浴场在离岸不远的地方存在着比近岸一侧水深较小的浅滩，可能就与离岸流有关。
■本文参考《海洋科学导论》、《海洋测绘词典》及其他资料等综合撰写
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