高频地波雷达海啸监测技术研究

海啸是一种低发生率高危害的自然灾害。最近几年，海啸却频繁发生，造成极大的人员伤亡与财产损失，这给位于板块交界边缘并拥有漫长海岸线的中国敲响了警钟。目前对海啸的监测手段十分有限，必须发展多途径的监测技术，满足减灾防灾的要求。高频地波雷达是一种新型的海洋监测设备，能够全天候实时超视距探测海洋表面动力学参数，具备4小时以上的海啸预警潜能。本项目首先建立海啸波传播模型，用数字方法和映射技术产生海啸波流场，与高频地波雷达实测数据融合，生成含海啸波的高频地波雷达海洋矢量动态流场数据。在钱塘江口建立高频地波雷达试验站，进行高频地波雷达涌潮的探测试验，获取拍岸浪的雷达回波数据。分析海啸波导致的表面流数据的周期与强度特征，结合海啸波产生的拍岸浪高频地波雷达回波特征，进行高频地波雷达的表面流参数和拍岸浪回波多普勒谱的数据处理，发展海啸波检测与预报理论与技术。

海啸是一种发生频率较低，但危害十分严重的自然灾害。近些年发生的重大海啸事件，造成极大的人员伤亡与财产损失。海啸的预报十分困难,目前为止，还没有一种单一的手段可以实现准确有效的海啸实时监测与预报。高频地波雷达作为一种新型的海洋动力学监测工具，经过数十年的发展，其有效探测距离大大提高，已能实现400公里的超视距海洋表面状态探测，具备4小时的海啸预警潜能，为人员的安全撤离提供宝贵时间.. 海洋潮汐波与海啸波具有很多类似的特性，例如都属于浅水重力波，产生的水质点运动都能够被高频地波雷达监测。高频地波雷达通过监测海水表面的洋流，来区分海啸波和潮汐波，进而实现海啸预警。此外，海啸波在近岸会形成拍案浪，摧毁岸上建筑。通过监测拍案浪，也能实现海啸波的预警。本项目从上述二个基本要素——表面流和拍岸浪——实现高频地波雷达的海啸波监测.. 本项目完成的主要研究内容有：. ①建立海啸波传播模型。海啸波周期为数十分钟，属于重力波，由于水深小于海啸半波长，因此，海啸又属于浅水重力波。因此，海啸波满足浅水重力波的基本传播规律。依据这些基本特征，建立了海啸波传播的模型.. ②产生海啸波流场仿真。海啸属于低概率事件，实际的海啸波探测数据不易直接获取。本项目采取仿真的方法，得到海啸波流场。本项目利用海啸波与潮汐波均为浅水重力波的特点，利用潮汐波产生的流场，通过映射的方式来产生符合海啸波规律的流场.. ③基于单站径向流的海啸波流场探测方法。在得到海啸波流场数据后，本项目将于高频地波雷达探测到的单站径向流，进行海啸波探测。本项目探索了基于单站径向流的探测方法有二个途径： A、基于固定点的流速变化特征的海啸波探测方法;B、基于同一时刻不距离元的流速规律的海啸波检测方法.. ④基于双站矢量流的海啸波流场探测方法。固定区域的潮汐流，有其自身的流速、流向分布规律。海啸波的传播是以波源为中心向外辐射的。由海啸波导致的海洋表面流与其波的传播方向一致或者相反。根据表面流流向的改变，也能探测海啸波的存在.. ⑤拍岸浪的雷达现场观测与特征分析。重力波传播到近岸海域后，当波谷触及海底时，海浪就破碎，形成拍岸浪，形成水墙。本项目根据缩比原理，利用较短波长的雷达系统，探测较小尺度的拍岸浪，分析拍岸浪的无线电波的回波特性.