关于涌浪介绍

[拼音]：yonglang

[外文]：swell

通常指风浪离开风吹的区域后所形成的波浪。另外，风速、风向等风要素的突变，也可能使风区内原来的风浪转变为涌浪。

涌浪与风浪相比，具有较规则的外形，排列比较整齐，波峰线较长，波面较平滑，比较接近于正弦波的形状。涌浪在传播过程中，由于空气阻力和海水的内摩擦作用，加上涌浪传播时波动能量被散布在越来越大的区域内，所以随着传播距离的增加。在单位表面积的水柱内，涌浪的能量和波高都不断减小。涌浪可以看作是由许多振幅不等、频率不等、传播方向不同，并具有随机初相位的正弦波的分量叠加而成。在涌浪的传播过程中，这些波分量的波动能量，都要随着传播距离的增加而减小。但是，这些波分量的衰减是有选择性的，频率大的组成波衰减得快，频率小的衰减得慢，所以随着传播距离的增加，高频分量所占有的能量的比例越来越小，而低频的波分量则相对地越来越起着支配作用，因而在传播过程中，涌浪的外观周期将不断增大。随着周期的增大，波长和波速也相应地增大，而波面的陡度则变得越来越小。另外，因为高频分量具有使波面变得粗糙的作用，所以在涌浪传播的过程中，高频分量的能量比例的降低，也导致波面更加规则和光滑。

可归纳为两类：

（1）把复杂的实际涌浪抽象成简单的正弦波，进而应用液体波动理论阐明涌浪传播时的特征和变化。

（2）把涌浪引起的有关物理量（如水面铅直位移等）的波动性变化看作是随机函数，认为涌浪是由许多振幅不等、频率不等、传播方向不同，且具有随机初相位的正弦波叠加而成，进而利用能量平衡和谱的概念，讨论涌浪要素的变化和涌浪内部结构的变化。20世纪50年代以前，采取前一类方法，后来则越来越广泛地使用后一类方法。

虽然涌浪的研究落后于风浪，但是有些结果能近似地解释实际的涌浪现象。并且可根据风浪的情况，计算涌浪到达给定地点所需的时间及涌浪的波高和周期等要素。这些都被应用于涌浪要素的预报中。40年代，H.U.斯韦尔德鲁普、W.H.蒙克研究涌浪在宽度一定的静止水域中的传播时，以能量的传播速度等于群速（深水中其值为波速之半）为出发点，得出结论:当涌浪向远处某点传播时，其显著部分是以能量锋的形式向前传播的，其传播速度也等于群速；先到达该点的涌浪的波高极小，而波长和周期则很大，当能量锋到达时波高迅速增大，而波长和周期则不断减小，最后达到定常状态。W.J.皮尔孙研究涌浪在宽广水域上的传播时，认为涌浪是由许多传播方向不同的波所组成，利用液体波动中的线性理论，把涌浪的波高和周期等要素的研究，归结为对边值问题的解的讨论，并得出结论：涌浪的主要部分仍然以群速向前传播，但在传播的主方向上有着明显的前沿边界和后沿边界，在主方向的两侧也有着明显的侧边界，在这些边界的内部，涌浪比较显著，而在边界之外，则很不明显，且可忽略不计。皮尔孙-诺伊曼-詹姆斯涌浪预报法，就是根据这种概念提出来的。如将涌浪看成是一种满足相位连续方程的波动，则液体波动中关于合成波的许多性质也适合于涌浪，例如群速为波长、周期、波速等的传播速度，而个别波的波长和周期等在传播过程中都要增加。绕射可导致涌浪的能量在传播过程中散布开来，对这方面也作了一些研究。能量的耗散作用是引起涌浪要素变化的重要因素之一，虽然许多学者都对此进行了探讨，但其准确的定量关系仍然是重要的研究课题。

参考文章

• 冰川涌浪GlacialSurge地球科学