船舶安全航行实用台风浪场快速确定方法开题报告.docVIP

大连海事大学硕士研究生学位论文开题报告 学 号 1120131017 姓 名 刘 宝 龙 学 院 航 海 学 院 学 科 交通运输工程 指导教师 刘 大 刚 日 期 2014年9月15日 大连海事大学研究生院二O一四年制硕士研究生学位论文开题报告填写说明及管理规定硕士学位论文开题报告是做好学位论文的基础，为了完善硕士研究生过程质量监控体系，提高硕士研究生培养质量，要求在校硕士生应在第三学期结束前（两年毕业学院的硕士生应在第二学期结束前）完成学位论文开题报告。一、硕士生在查阅一定的国内外文献资料基础上，填写完成硕士研究生学位论文开题报告。二、硕士研究生学位论文开题报告完成以后，应组织公开的学位论文开题报告会。三、开题报告会由学院（系）负责组织，学科具体实施。开题报告会的评审专家组一般由至少3名副高以上（含副高）或硕士生导师组成。评审专家在开题报告会后负责就开题的意义、文献综述、研究内容、可能遇到的问题、是否通过开题等写出结论性的审查意见，并将结果和相关材料留学院（系）备案。四、硕士研究生学位论文开题报告必须采用A4纸双面打印，左侧装订成册，各栏空格不够时，请自行加页。本表可在研究生院网站下载。 论文题目：船舶安全航行实用台风浪场快速确定方法论文类型：（1）基础研究；（2）应用基础研究；（3）应用研究；（4）其它课题来源：（1）纵向课题；（2）横向课题； （3）自选课题；（4）其它一、选题的科学依据（1、选题背景；2、理论意义和应用价值；3、国内外研究现状及发展趋势。附主要参考文献）1、选题背景台风，亦称飓风，指形成于热带或副热带洋面上的风力大于等于12级的热带气旋。全球台风主要发生于8个海区，全球每年平均可发生62个台风，由此可见台风的发生频率很高。台风移动过程中会产生风场和浪场，带来的狂风、巨浪、暴雨和风暴潮等恶劣海洋天气现象所到之处造成巨大的损失，每年因台风造成的船毁人亡这样的海难时有发生。以中国各大远洋公司为例，船舶驾驶员和公司海务安全管理人员在制定船舶避台方案时，主要还是参考日本发布的传真天气图上面的7级和10级大风范围、台风附近的气压和到台风中心的距离等要素，通常都没有直接把台风浪场这一因素考虑到避台方案中。如中远公司（COSCO）规定：船舶必须距离台风中心300海里以外、不得进入8级大风圈、气压要保持在1000hPa以上，等等。虽然国内外各家气象部门都对台风浪场进行预报，但由于其高度的复杂性，导致各家气象部门对台风浪场的预报往往存在误差，哪家气象部门预报的更加精确，船舶在制定避台方案时应该着重参考哪家，目前还没有比较，至少在相关文献中没有对各家预报的准确率进行比较分析。在上述背景下，本文选择对比不同气象部门台风浪场的预报精度，提出船舶实用的浪场快速确定方法这一研究。2、理论意义和应用价值台风具有很强的破坏力，其引起的强风可以在海面引起巨大的海浪，浪高可达几十米，甚至更高，破坏海上工程、侵蚀海岸、摧毁护岸工程，给海洋渔业、海上交通和沿岸经济社会带来巨大危害，严重威胁航海安全。另外，台风浪形成后会伴有涌浪传出，其传播速度与台风移动速度可达同等量级，有时甚至是台风移动速度的2倍。航行中的船舶会因涌浪而发生中拱、中垂、螺旋桨空转失速、掩埋震荡、偏摆、触底搁浅等现象。因此，对海上船舶而言，涌浪所造成的的影响和损失也不容忽视。综上所述，船舶在制定避台方案时，充分考虑海浪因素是十分必要的。比较出哪家气象部门的浪场预报更加准确，从而推荐给船舶避台使用，这项研究对于补充和完善船舶的避台方案，减少只考虑三要素对船舶避台造成的影响，具有重要的现实意义，对丰富台风浪场方面的研究具有一定的学术价值，对船舶进行及时有效、经济安全的避台具有特殊的应用价值。3、国内外研究现状及发展趋势 台风引起的海浪作为海洋中的重要运动现象，对人类在海上活动及近岸活动产生了巨大的影响，如在航海、军事、渔业、矿物勘探等诸多领域。因此，海浪预报有着非常重要的现实意义。海浪预报方法主要分为统计预报方法和数值预报方法两种。其中统计预报仅适用于单点的海浪预报，而预报大范围海区的海浪情况必须使用数值预报方法，依靠计算机来完成。1980年以来，随着计算机技术的发展，海浪的数值预报取得了重大进展，已经从统计经验预报阶段发展到数值预报阶段。上世纪60年代，建立了第一代能量谱海浪预报模式，但此模式还存在一些基本的定量性缺陷。70年代，第一代模式经全面修正，从而发展出第二代海浪模式，第二代模式在处理风浪与涌浪传输时也遇到了一些基本的难题。为了克服第一代、第二代模式存在的问题，1980年 1983年，美、日、英、德、荷兰等国的海浪科学家组成SWAMP (SeaWaveModeling Project)研究组建立了全球性的第三代海浪预报模式。目前，世界上应用最广泛的第三代能量谱海浪预报模式有三种：SWAN模式，适用于海岸、湖泊、河口等近岸地区的中尺度海浪计算。WAM、WAVEWATCH模式，适用于全球大尺度海浪计算。上述三个模式是近年来国际上公认的最先进的海浪预报模式。 目前美国国家大气和海洋管理局（NOAA）的环境预测中心（NCEP）已开发出称为WAVEWATCH III的第三代海浪预报模式，并分别用于区域的和全球的海浪业务预报。在我国，目前投入日常业务使用的是由中国海洋大学研制的属于第二代的新型混合性海浪模式的改进型。上海台风研究所研发的西北太平洋及中国海海浪数值实时预报系统，是经“九五”科技攻关后的最新版本模式，目前处于试报阶段。由于海浪是由许多个振幅、周期和相位不同的简谐波叠加而成的波动，并非单一的波高、波长和周期的波动，因而变化十分复杂，具有随机性，因而目前的各种海浪预报模式均不能完全反映出未来的海浪状况。同时，由于海浪起源于风，准确的风场预报是准确的海浪场预报的基础和保证，而受台风位置预报准确率等因素的影响，目前台风风场的预报问题实际上也没有完全解决。主要参考文献：1陈希,闵锦忠,沙文钰,等.近岸海浪模式在中国东海台风浪模拟中的应用J.海洋通报,2003,22 (2):9-16.2沙文钰,高山,胡克林.大尺度能量谱海浪预报模式研究进展及应用J.海洋预报,2005. 3程伍群等.近岸区波浪场数值模拟的研究与进展J.海洋通报,1998,17(4):84-93.4刘大刚,李志华.台风预报现状及其对船舶避台决策的影响J.中国航海,2006(2):64-68.5李燕.第三代浅水波浪数值预报模式及其在黄渤海域的应用J.气象科学,2006,26(3):265-271.6李明悝,侯一筠.利用QuicksCATNCEP混合风场及WAVEWATCH模拟东中国海风浪场J.海洋科学,2005,29(6):9-12.7陈希,闵锦忠,沙文钰,等.近岸海浪模式在中国东海台风浪模拟中的应用J.海洋通报,2003,22(2):9-16.8管长龙.我国海浪理论及预报研究的回顾与展望J .青岛海洋大学学报, 2000, 30(4) : 449-556.9许富详.海浪预报现状与未来J.海洋预报,2005.10许映龙,张玲,高拴柱.我国台风预报业务的现状及思考J.气象, 2010, 36(7):43-49.11方长芳,张翔,尹建平.21世纪初海洋预报系统发展现状和趋势J.海洋预报,2013,30(4):93-100.12WAMDI Group,1988.The WAM Model-A third generation ocean wave prediction modelJ.J.Phys.Oceanogr.,18(12):1775-1810.13Booij N,Ris R C,Holthuijsen L H.A third-generation wave model for coastal regionsJ.J.Geo-physRes.,1999,104(C4):7649-7666.14Fumin Xu,Will perrie,Bechara Toulany,Peter C.Smith,2007.Wind-generated waves in hurricane JJuan.Ocean Modelling,16:188205.15Komen,G.J.,Cavaleri,M.Donelan,et a1.,1994.Dynamics and modeling ofocean waves.Cambridge University Press.16SWAMP Group:Allender,J.H.,Barnett,T.P Bertotti,L.,et a1.,Sea Wave Modelling Project(SWAMPl 1985.An intereomparison study ofwind wave prediction models.Part l:Principal results and conclusions，Ocean Wave Modelling.Plenum Press,New York,256pp.17Wen S C.,Qian C.C.Ye A.L.et at.,Wave modeling Based on an Adopted Wind-wave Directional Spectrum.青岛海洋大学学报,1999,29(3).18Hasselmann S, Hasselmann K. Computations and parameterizations of the nonliner energy transfer in a gravity-wave spectrum,Part I: A new method for efficient computations of the exact nonlinear transfer integral J. Phys Oceanogr, 1985,15:13691377. 19Hasselmann K, Ross D B, Mller P,SellW. A parametric wave prediction model J. Phys Oceanogr, 1976,6:200-228.20Hasselmann K. On the spectral dissipation of ocean waves due to whitecapping. Bound-layerMeteor, 1974,6:1-2、107-127.二、主要研究内容和方案 台风引起的海浪是海上最具破坏力的海况之一，台风浪会给海上交通、渔业养殖及海岸开发等造成巨大的经济损失。研究船舶安全航行实用的台风浪场的快速确定方法对于保障航海安全具有重要的意义。国内外各家气象部门都有对台风浪场的预报，只选择一家进行避台，由于预报精度方面的问题存在风险，如果全部考虑进行避台，航线拉长不够经济。因此，研究船舶安全航行实用的台风浪场快速确定方法是必要的。 本文主要研究思路是对以往同一台风同一日期不同气象部门台风浪场的预报精度进行横向比较分析，得到预报相对准确的一家，根据预报进而提出一种台风浪场的快速确定方法，供船舶使用辅助避台。本文主要从以下几个方面进行研究： （1）台风浪场的预报模式。 （2）不同气象部门台风浪场的预报精度 （3）台风浪场的快速确定方法。 本文按下列章节展开：第一章 绪论 第二章 台风海浪场的主要来源分析 第三章 不同气象部门海浪预报精度比较分析 第四章 船舶避台实用台风浪场快速确定方法 第五章 实例分析 第六章 结论与展望三、研究计划及预期进展时间研究内容预期效果2014.9-2014.102014.10-1014.122014.12-2015.22015.2-2015.32015.3-2015.42015.4-2015.52015.5-2015.6查阅相关文献资料关注国内外各家气象部门对台风海浪场的预报，收集其预报资料并对比研究预报精度和预报误差研究船舶安全航行实用台风浪场的确定方法根据收集的台风海浪场预报资料用此方法进行实例分析论文的撰写论文的整理，请导师和专家指导，寻找问题和不足，进一步完善论文完成论文，准备答辩了解和掌握实际船上