高頻地波雷達海嘯監測技術研究

《高頻地波雷達海嘯監測技術研究》是依託武漢大學，由文必洋擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高頻地波雷達海嘯監測技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：文必洋
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

海嘯是一種低發生率高危害的自然災害。最近幾年，海嘯卻頻繁發生，造成極大的人員傷亡與財產損失，這給位於板塊交界邊緣並擁有漫長海岸線的中國敲響了警鐘。目前對海嘯的監測手段十分有限，必須發展多途徑的監測技術，滿足減災防災的要求。高頻地波雷達是一種新型的海洋監測設備，能夠全天候實時超視距探測海洋表面動力學參數，具備4小時以上的海嘯預警潛能。本項目首先建立海嘯波傳播模型，用數字方法和映射技術產生海嘯波流場，與高頻地波雷達實測數據融合，生成含海嘯波的高頻地波雷達海洋矢量動態流場數據。在錢塘江口建立高頻地波雷達試驗站，進行高頻地波雷達涌潮的探測試驗，獲取拍岸浪的雷達回波數據。分析海嘯波導致的表面流數據的周期與強度特徵，結合海嘯波產生的拍岸浪高頻地波雷達回波特徵，進行高頻地波雷達的表面流參數和拍岸浪回波都卜勒譜的數據處理，發展海嘯波檢測與預報理論與技術。

結題摘要

海嘯是一種發生頻率較低，但危害十分嚴重的自然災害。近些年發生的重大海嘯事件，造成極大的人員傷亡與財產損失。海嘯的預報十分困難,目前為止，還沒有一種單一的手段可以實現準確有效的海嘯實時監測與預報。高頻地波雷達作為一種新型的海洋動力學監測工具，經過數十年的發展，其有效探測距離大大提高，已能實現400公里的超視距海洋表面狀態探測，具備4小時的海嘯預警潛能，為人員的安全撤離提供寶貴時間.海洋潮汐波與海嘯波具有很多類似的特性，例如都屬於淺水重力波，產生的水質點運動都能夠被高頻地波雷達監測。高頻地波雷達通過監測海水表面的洋流，來區分海嘯波和潮汐波，進而實現海嘯預警。此外，海嘯波在近岸會形成拍案浪，摧毀岸上建築。通過監測拍案浪，也能實現海嘯波的預警。本項目從上述二個基本要素——表面流和拍岸浪——實現高頻地波雷達的海嘯波監測.本項目完成的主要研究內容有：①建立海嘯波傳播模型。海嘯波周期為數十分鐘，屬於重力波，由於水深小于海嘯半波長，因此，海嘯又屬於淺水重力波。因此，海嘯波滿足淺水重力波的基本傳播規律。依據這些基本特徵，建立了海嘯波傳播的模型.②產生海嘯波流場仿真。海嘯屬於低機率事件，實際的海嘯波探測數據不易直接獲取。本項目採取仿真的方法，得到海嘯波流場。本項目利用海嘯波與潮汐波均為淺水重力波的特點，利用潮汐波產生的流場，通過映射的方式來產生符合海嘯波規律的流場.③基於單站徑向流的海嘯波流場探測方法。在得到海嘯波流場數據後，本項目將於高頻地波雷達探測到的單站徑向流，進行海嘯波探測。本項目探索了基於單站徑向流的探測方法有二個途徑： A、基於固定點的流速變化特徵的海嘯波探測方法;B、基於同一時刻不距離元的流速規律的海嘯波檢測方法.④基於雙站矢量流的海嘯波流場探測方法。固定區域的潮汐流，有其自身的流速、流向分布規律。海嘯波的傳播是以波源為中心向外輻射的。由海嘯波導致的海洋表面流與其波的傳播方向一致或者相反。根據表面流流向的改變，也能探測海嘯波的存在.⑤拍岸浪的雷達現場觀測與特徵分析。重力波傳播到近岸海域後，當波谷觸及海底時，海浪就破碎，形成拍岸浪，形成水牆。本項目根據縮比原理，利用較短波長的雷達系統，探測較小尺度的拍岸浪，分析拍岸浪的無線電波的回波特性.