通识课2波浪海啸风暴潮

1、1波浪和海洋灾害波浪和海洋灾害2波利尼西亚人波利尼西亚人 冲浪冲浪(surfing) 是波里尼西亚人的一项古老文化。他们的酋长是部落 冲浪中技术最好的驾浪者、并拥有使用最好的树木所制造最好的冲浪板。统治阶级并拥有最好的海滩和板子；一般阶级的民众不准进入他们的沙滩，但民众可以经由优良的冲浪技术而晋升得到这些特权。冲浪运动是波里尼西亚人的生活、就像今日西方世界的运动一样。它影响了波里尼西亚的社会、宗教和神话。波里尼西亚酋长们以展现他们在浪上的特技来作为其威信的象征。3起源地起源地 早在1778年，英国探险家J. .库克船长库克船长在夏夏威夷群岛威夷群岛就曾见过当地居民有这种活动。在库克发现这种冲浪

2、游戏几十年之后，在获得1912年奥运会游泳冠军的美国夏威夷人哈哈摩库的大力提倡下，冲浪运动才在美国的加利福尼亚推广开来，现在流行于夏威夷、北美、秘鲁、澳大利亚和南非，并且已经具有了世界级别的冲浪锦标赛。4冲浪圣地冲浪圣地 夏威夷夏威夷 每个冲浪玩家都希望至少去夏威夷冲一次浪。瓦胡岛是夏威夷的主岛， 冲浪也是最主要的冲浪场所，岛的形状使得岛上自然形成了四个冲浪海岸。夏威夷群岛由于受季风的影响，夏季从北太平洋吹来的海浪，往往使海浪高达4米，有些浪高甚至可高达8米以上，冲浪者可滑行800米以上。 法国西南海岸法国西南海岸 民大威群岛民大威群岛 塔希提岛塔希提岛 海南岛日月湾海南岛日月湾5风浪风浪 海

3、面的波浪以风所产生的风浪及其演变而成的涌浪最为常见，两者合称为海浪。6波浪概述波浪概述6p波峰、波谷p波高(H)、波长(l)、周期(T)p波速(c= l/T)、波幅(a=H/2) 、波陡(=H/l)p波数(k=2/l)、圆频率(s= 2/T)p波峰线、波向线波浪要素：7回忆一下波浪的要素回忆一下波浪的要素8波浪的叠加9p波群由两列振幅相等，波长和周期相近，传播方向相同的正弦波叠加而成。 z1=a sin(kx-st) z2=a sin(kx-st)10波群波群(Wave group)海洋海洋中外观波形常呈现成群中外观波形常呈现成群出现现象，即海面上有出现现象，即海面上有一长列向同一方向传播一长

4、列向同一方向传播的波形。在某一固定点的波形。在某一固定点观测时，首先出现一阵观测时，首先出现一阵波高较小的时段，随后波高较小的时段，随后波高渐渐增大，而在连波高渐渐增大，而在连续出现几个大波后，波续出现几个大波后，波高又再减小高又再减小这种成群这种成群的波列即称为波群的波列即称为波群1111北太平洋上的风浪p由风直接作用引起的水面波动称为风浪。风浪 (Wind Wave)p风浪特征：周期较短，波面不规则，波长短。p风浪波向与风向一致，波高取决于风力、风区、风时。 1212p风区：指风在海上吹过的距离。风区的大小对风浪的成长起着不可忽视的作用，若风区的长度不够，风浪也不能充分发展。风浪和涌浪风浪

5、成长与风速、风时和风区的关系p风速：一般风速越大产生的风浪也越大。这只适用于风时和风区不受限制时。p风时：同一方向的风连续作用的时间。一般对水面持续作用的时间越长，海水所获得的动能越大，风浪也越大。风速为15m/s，波浪成长与风 时、风区的关系1313p过渡状态过渡状态：风吹到大洋上，风浪随着时间的增长而增大。风浪的成长取决于风时长短。p定常状态定常状态：指恒定的风长时间吹在有限的水域上，使海面各点的风浪要素趋于稳定。p充分成长状态充分成长状态：风速越大，风时越长，风浪就越发展。但风浪的发展不是无限的，当波陡接近1/7时，波浪开始破碎。这是因为风传给风浪的能量，一部分用于增大波高，一部分消耗于

6、涡动摩擦，当风传给风浪的能量与涡动摩擦消耗的能量相平衡时，风浪不再继续增大，即风浪达到极限状态，这种状态称为风浪充分成长。风浪的三种状态风浪的三种状态p风浪成长主要与风速、风区和风时有关风浪成长主要与风速、风区和风时有关。另外，还受水深及海域特征等因素影响。浅水海区风浪不易发展，海底地形可能改变波向。风浪和涌浪1414微波:蒲福風級-1 小浪:蒲福風級-4中浪:蒲福風級-5大浪:蒲福風級-6巨浪:蒲福風級-8狂涛:蒲福風級-111515p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、波速及传播方向等都会产生一系列的变化。诸如波向的折射、波高增大从而能量集中，波形卷倒、破

7、碎和反射、绕射等。对海岸工程、海岸地貌的变化均具有重大影响。浅水区波浪1616p波浪传入浅水后，由于波速和地形的影响，导致波向发生转折。p不难推论，在海底凸出的海岬处，由于折射原因，波向线产生辐聚，而在凹进的海岸处，波向线辐散。p故在海岬处常出现较大波浪，而在海湾处相对较小。浅水区波浪波浪的折射16p海浪传到浅水后，由于波长变短、波高增大、波陡迅速增大而导致波浪破碎。浅水区波浪波浪在沿岸的破碎17溢出型碎波(Spilling breakers)崩卷型(Plunging breakers) 崩塌型(Surging breakers) 1818p浅水区的海底摩擦作用可及至水面，但波峰相对于波谷，水

8、深大，摩擦影响小，故波峰的波形推进速度要大于波谷，并导致波面前倾而变形。当波峰前倾坡度很大时，便发生倒卷和破碎现象，并在岸边形成拍岸浪。浅水区波浪1919p波浪在近岸破碎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，从而形成离岸流。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28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。浅水区波浪波浪的破碎、沿岸流与离岸流波浪的破碎、沿岸流与离岸流p离岸流之间顺岸边的流动称之为沿岸流。p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。沿岸流

9、1030m1030m碎波离岸流2m/s70830m离岸流2m/s2020p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。浅水区波浪沿岸流沿岸流212222浅水区波浪波浪的破碎、沿岸流与离岸流2323浅水区波浪波浪的破碎、沿岸流与离岸流2424浅水区波浪波浪的破碎、沿岸流与离岸流2525浅水区波浪没有离岸流的海岸海面平滑有离岸流的海岸海面粗糙2626浅水区波浪救命啊！2727浅水区波浪离岸流要了我的命啊！28 海洋带来不仅是冲浪的快乐海洋带来不仅是冲浪的快乐 也有极其致命的海洋灾害也有极其致命的海洋灾害-巨浪（例如海巨浪（例如海啸和风暴潮）啸

10、和风暴潮）29海啸海啸 海啸海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。在一次震动之后，震荡波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到很远的距离，正象卵石掉进浅池里产生的波一样。海啸波长比海洋的最大深度还要大，轨道运动在海底附近也没受多大阻滞，不管海洋深度如何，波都可以传播过去。30海啸相关知识海啸相关知识 在深海中，海啸浪高一般不超过1米，可是，到浅海，浪高能达到37米 海啸的速度比最快速度的飞机速度还快 海啸是一波接一波，第一波不一定是最高的31海啸的危害海啸的危害 16501650年的海啸摧毁了克里克岛和岛上的

11、克里克文年的海啸摧毁了克里克岛和岛上的克里克文明明 20042004年的印尼海啸所释放的能量不亚于数千颗核年的印尼海啸所释放的能量不亚于数千颗核弹爆炸所产生的能量弹爆炸所产生的能量火山海啸洪灾（大连出版社） 同安图书馆0016058332 由气象变化引起的由气象变化引起的风暴潮风暴潮 火山爆发引起的火山爆发引起的火山海啸火山海啸 海底滑坡引起的海底滑坡引起的滑坡海啸滑坡海啸 海底地震引起的海底地震引起的地震海啸地震海啸 33 下降型”海啸：地壳构造运动引起海底地壳大范围的突然下降，海水涌向突然下陷的空间而形成涌浪，涌浪向四周传播到达海岸而形成海啸。在海啸到来之前，海岸首先表现为异常的退潮现象，

12、露出了从未见天日的海底。如1755年11月1日，葡萄牙首都里斯本附近海域发生强烈地震后不久，海岸水位大幅度退落，露出了整个海湾底，随后海啸发生；1960年5月智利海啸和2004年12月26日印度洋海啸均是如此。 “隆起型”海啸：由地壳构造运动引起海底地壳大范围急剧上升，海水随着隆起区一起被抬升，在重力作用下，海水从隆起区向四周扩散，形成涌浪。这种海啸在发生之前，首先表现为异常的涨潮现象。3434海底地震造成海啸波之示意图 海啸3535海啸p海啸波的折射和绕射3636海啸37最近的海啸灾害2004年12月26日于印尼的苏门答腊外海发生芮氏地震8.7级海底地震。海啸袭击斯里兰卡、印度、泰国、印尼、

13、马来西亚、孟加拉、马尔代夫、缅甸和非洲东岸等国，造成三十余万人丧生。准确死亡数字已无法统计。1998年7月两个7.0级的海底地震，造成巴布亚新几内亚约2100人丧生。1992年9月尼加拉瓜发生海啸。1960年临近智利中南部的太平洋海底发生级地震（有始以来最强烈的地震），并引发历史上最大的海啸，波及整个太平洋沿岸国家，造成数万人死亡，就连远在太平洋东边的日本和俄罗斯也有数百人遇难。1906年哥伦比亚附近海域发生地震，海啸使哥伦比亚、厄瓜多尔一些城市受灾。1896年日本发生级地震，地震引发的海啸造成万多人死亡。1883年8月25日荷属东印度群岛上火山爆发，引起的海啸，使3.6万人死亡。全球海啸分布

14、东太平洋地震带是太平洋板块向美洲板块俯冲的地带形成了深达6866m的秘鲁海沟和7973m的智利海沟。 太平洋地震带是太平洋板块向欧亚板块俯冲的地带 853410542m，日本海沟深10554m，马里亚纳海沟深11022m； 地中海喜马拉雅地震带该带局部地段也有深海盆并且海底地形复杂，具备引发海啸的条件 38中国海啸危险地段中国海啸危险地段我国渤海黄海、平均水深分别为18米，44米，不满足产生海啸所要求的深水条件。因此，东海和南海具备东海和南海具备产生地震海啸产生地震海啸 的的条件条件 日本琉球群岛爆发海啸对我国上海、江浙地带将产生影响；台湾岛东侧海域爆发海啸将对我国台湾东岸地区产生影响；菲律宾

15、群岛西侧海域、苏拉威西及加里曼丹北部海域爆发海啸将对我国东南沿海地区产生影响。综合这两方面因素，我国东海和南海区域是产生海啸和受海啸影响的危险地段。3939海啸二四年十二月印度洋海啸404142 The tsunami wave has a wavelength of 100200 km with a deep water height of 1 m or less Travels as fast as 200 m/s (440 mi/hr) in open ocean As it approaches the shore, it slows, steepens, and rises in h

16、eight4344 Computer simulation of tsunami caused by 1960 Chilean Earthquake. Time: 0:00.45Time: 1:40 hrs46Time 3:20 hrs47Time 5:00 hrs48Time 10:00 hrs49Time 15:00 hrs50Time 20:00 hrs5151摄于2004年12月26日的照片重现了泰国普吉岛阙迪度假村在海啸突然来袭时，刹那间被海水吞没的恐怖情景。5252发生地震海啸以后，印度南部海面一片狼藉，水面漂着一辆汽车。海啸53Banda Aceh, Sumatra, Indon

17、esiaCourtesy of DigitalGlobeJune 23, 200454Courtesy of DigitalGlobeBanda Aceh, Sumatra, IndonesiaDec 28, 200455Kalutara Beach, Sri LankaCourtesy of DigitalGlobeJan 1, 200456Kalutara Beach, Sri LankaCourtesy of DigitalGlobeDec 26, 200457Kalutara Beach, Sri LankaCourtesy of DigitalGlobeDec 26, 200458K

18、alutara Beach, Sri LankaCourtesy of DigitalGlobeDec 26, 20045960Jet Lee Survived From 2004 Indian Ocean Tsunami2004 , Jet Lee was on holiday with his family in Maldives. During this time, they encounter with a huge tsunami, and they survived from the inch of death.When jet lee recalled this terrible

19、 experience, he still felt scared. Jet Lee said whenever the disaster happens ,the most important thing is that to be calm, and we should cherish every moment of life .61风暴潮风暴潮 风暴潮系指由于强烈的大气扰动如强风和气压骤变所招致的海面异常升高的现象 风暴潮通常分为温带气旋引起的温带风暴潮和热带风暴（台风）引起的热带风暴潮两类。62风暴潮风暴潮温带风暴潮多发生在春秋季节，中纬度沿海各地都可以见到。如北海和波罗地海沿岸、美国东岸和日本沿岸，经常出现这种风暴潮，它以潮位变化的稳定和持续为特点。每逢春秋过渡季节，中国北部海区在北方冷高压配合南方低压（槽）的天气形势影响下发生的风暴潮，也有类似的特点。热带风暴潮常见于夏秋季节，总伴有急剧的水位变化。凡是热带风暴影响的沿海地区均有热带风暴潮的发生。中国东南沿海也是这类风暴潮的多发地区6363热带风暴所引起风暴潮的三个阶段热带风暴所引起风暴潮的三个阶段第一阶段第一阶段 在台风或飓风尚未到来以前，我们在验潮曲线中往往已能觉察到潮位受到了相当的影响，有时可达到20或30厘米波幅的缓慢的波动。这种在风暴潮来临前趋岸的波， 谓之“先兆波”。第二阶段第二阶段 风暴已逼近或过境时，