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第34卷第1期
海洋预报
Vol 34. No. 1
2017年2月
MARINE FORECASTS
Feb.2017
DOl:10.11737.issa.1003-0239.2017.01.011
裂流的研究综述
孟凡昌',李本霞2
(1.国家海洋环境预报中心,北京10081;2.国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室,北京100081)
摘要:详细回顾了各国在裂流方面的研究和成果,着重介绍了几个比较典型的经验预报方法:
LURCS、 ECFL LURCS、 modified ECFL LURCS、CAP- LURCS以及两个数值模型 FUNWAVE
Xbeach,期望能对发展我国自己的裂流预报系统具有一定的参考意义。
关键词:裂流;预报;经验预报;数值模拟
中图分类号:P731.2文献标识码:A文章编号:1003-0239(2017)01-0082-08
沙
波浪破碎带
1.1裂流的定义
裂流又称离岸流,是波浪在海岸破碎后,高于
裂流头
岸边的水体通过破碎带( surfzone)流回海洋的条带
状强烈表面流,具有持续时间短、流速快、尺度小
流向几乎与海岸垂直的特点,是海难上常见的自然
支流
现象之一。波浪场或者海底地形在沿岸方向的不
波浪破碎带
均一分布是形成裂流的主要原因"。
海滩
最典型的裂流类型是海滩一沙坝型(见图1),
其主要形成过程为:人射波经过破碎带破碎后到达
图1裂流简图(根据文献2绘制
岸边,导致额外的水体堆积在沙坝和海岸之间从而
引起波浪增水( setup),额外的水体需要通过破浪带急及不可预见性,已成为海水浴场的最大危险。近
再返回海洋,而水下沙坝断裂处水位相对较低,所年来随着人们生活水平的提高,世界各地的海滩迎
以两侧的海水沿着海岸汇聚于支流处( feeder),在来的游客数量也在逐年的增加,但是很多游客根本
此形成了一条狭窄的向海的裂流槽(neck),水流在就没有意识到裂流潜在的危险,因此,因裂流而造
这里流速很大,当裂流把额外的水体带到深水区后成的死亡事件也是不断增加。据美国国家海洋大
流速就快速减小形成裂流头(head)。裂流槽的宽度气局( National Oceanic and Atmospheric Admini
一般为10~30m,裂流头距海岸约100m左右?
stration,NOAA)统计美国平均每年约有100人因裂
1.2裂流的危害
流而溺亡,佛罗里达州沿岸平均每年因裂流而造成
的死亡人数比限风、闪电、龙卷风之和还要多,约为
虽然裂流范围小、持续时间短,但由于狭窄流25~30人們;在英国西南部的海滩大约有2/3的事故
收稿日期:2016-05-23;修回日期:2016-06-29。
基金项目:国家海洋局海洋公益性行业科研专项(201305031
作者简介:孟凡昌(1992-),男,硕士研究生在读,主要从事裂流及近岸小尺度浪流耦合研究。E-mal:13590059265@163.com
通讯作者:李本霞(1972-),女,研究员,博士,主要从事海洋灾害模拟及预报技术、风险评估技术研究。E- mail: bx @nme.gocn
万方数据
1期
孟凡昌等:裂流的研究综述
与裂流相关(20062011年事故总数是12521);很有必要的。
在印度,过去10a平均每年因裂流致死的人数为39
.3裂流的防御
人?; Klein等2003年在巴西南部海滩所做的海洋灾
难调査显示,在所有的海滩灾害中裂流因子占了
Shot等在1994年通过大量的试验和观测指
78%,为海滩灾害的首要因子;韩国也是受裂流危出:一般人的游泳速度是0.2~1.5m/S,而裂流的速
害严重的区域,特别是海云台海滩門(见图2),仅在度一般为0.5~15m/s,甚至有时超过2m/sの。由
20090年8月13号和15号就有106个人被裂流冲走此可知,当在海滩游玩的人一且陷人裂流之中往往
后被营救,2007年夏季约有120人被营救,2008年会被水流冲向大海,而人们出于本能会拼命地逆着
是150人。我国也是裂流频发的区域,特别是青岛水流向岸游去,最终导致筋疲力尽而溺亡。所以当
和厦门,经常有因裂流致游客死亡的报道,根据报人们不小心进入裂流区域后,最好的办法是平行于
道推测仅青岛地区每年因裂流而发生的溺亡事故海岸游出裂流区域后再向岸游去或者顺着裂流向
就可达上百人,全国范围内更多。所以,为了在海两侧游然后再朝着岸边游去(见图3)。
滩上娱乐消遣的游客的安全,研究以及预报裂流是
2裂流的研究历史
因为裂流对游客具有很大的潜在威胁,所以很
早之前就有学者对裂流展开了研究。 Shepard等在
1941年第一次用科学的方法定性的描述了裂流的
行为特征,他发现裂流的强度和延伸的距离与人
射波的波高有关,随后又指出裂流是近岸环流系统
的一部分叫。 Longuet-higgins等在1964年首次引
入了辐射应力的概念明,辐射应力是由于波浪的存
在导致额外的动量通量,这为后来的数值模拟裂流
图2海云台浴场出现的裂流
打下了基础。 Bowen等在1969年证实水位增加
setup)的大小与波高平方成正比,波高较大的波浪
如何从离岸流中逃生
将引起更大的波增水り。因此破碎波高沿岸方向的
变化会引起水位沿岸方向的变化,形成沿岸方向的
压力梯度支流就会从波高较大的地方流向波高较
小的地方,在波高较小处汇聚形成向海方向的裂
流。因此在码头、支柱、防波堤等处经常会发现裂
流。 Komar在1976年的研究表明,裂流的形成与波
离岸
浪破碎导致的波高变化有关或者和近岸地形的变
化有关啊。 Bascom等在1980年描述了物理海洋中
裂流的形成过程。 Aagaard等在1997年观测发现
裂流的最大速度出现在低潮时?,因为在高潮时波浪
传播通过沙坝时破碎较少,导致裂流较弱。 Dalry
mple等在2008年强调了本地条件对于裂流形成的
重要作用,并认为所有的经验预报方法都应该进行
本地校正?
近年来人们也运用越来越多的高科技来观测
图3裂流逃生路缄(绿色为正确的逃生路线,
研究裂流,期望通过发现裂流的生成机制和规律来
红色为错误示范,引自:htp/baike,baidu.com
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