刺骨的海浪?谈沿海危险的疯狗浪

乱咬人的海浪?浅谈海岸边那个危险的疯狗浪 每到了夏季,海边总

每到夏天,海边永远是大家向往的好地方(虽然现在因为疫情,提倡呆在家里,为台湾省防疫尽一份力!),在过去的夏天,去喜欢的阳光沙滩,总能看到海浪拍打在岸边,享受清凉的海水和温柔的海风!

海浪可以像波浪一样轻,但也可以带来海啸一样的巨大灾难。图//Pixabay但是!海洋并不总是风平浪静的,有时候海洋会给我们带来突如其来的变化,其中之一就是经常在新闻中听到的狂犬浪。

疯狗波到底是什么?为什么叫他疯狗波?

00-1010要了解疯狗浪的成因,首先要了解浪是如何形成的!

产生波浪的主要原因是风将能量从大气转移到海面。当海面获得能量时,海洋中的水分子开始做圆周运动。这是海浪!上层海水拖动下层海水,能量一层层向下传递。同时,转移过程受到水分子间摩擦的影响,能量逐渐减弱,所以深海中几乎没有波动。

当波浪开始向前运动时,越靠近岸边,海底越高,较低的水分子撞击海面下的海底,会导致波速逐渐变慢。下面我们就用下面这张岬角湾的图片简单判断一下海浪到达岸边时与海岸的角度关系。

岬角地形的形成是差异侵蚀作用造成的,因此可以假定海面下的海底也与陆地上裸露的岬角一致,岬角部分凸出,海湾部分下沉。图/作者自制:当波浪(蓝色箭头)逐渐冲击海岸时,由于海底地形的影响,其波速逐渐减慢,波浪逐渐向法线(黄色实线)倾斜。随着越来越靠近海岸,波浪不断向法线倾斜,最后波浪的方向会逐渐变得与海岸垂直。

00-1010岬角地形是容易出现狂狗浪的原因之一。从图中可以发现,当波浪在岬角处不断聚集时,由于能量的汇聚,浪高会逐渐积累。此时岬角容易产生突如其来的大浪,也就是俗称的疯狗浪。

此外,由于大风吹来,容易引起疯狗浪。风速越强越快,海水获得的能量就越多,产生的海浪也就越剧烈。当强浪遇到能量集中的岬角地形时,更容易引起疯狗浪。

疯狗浪并没有一个明确的定义或说法,因为疯狗浪很可能会把沿着岸边移动的人置于危险之中,就像疯狗可能会乱咬人一样,所以我们习惯把突如其来的或强烈的浪称为疯狗浪。

突如其来的海浪可能会越过海堤冲向岸边,造成危险。图//Pixabay

在海面传递的能量——海浪

在台湾省,疯狗浪最容易发生的时间是台风和东北季风盛行的季节:台风的强风速会在台湾省沿海不断产生强海浪,当海面不断获得能量时,传递到沿海的能量就会越来越多;冬季的东北季风也是疯狗浪的原因之一。

但台湾省东北角是疯狗浪容易出现的地方,因为这里多是岬角地形。但是疯狗浪不仅限于东北角。只要有岬角地形,或者突出的堤防、海岸,就有可能聚集能量,形成波高更高的波浪。所以,在知道岸边有气旋、强烈季风作用或强烈海风吹袭的情况下,尽量远离岸边是最安全的!

00-1010以前我们一直认为海象是不可预测的(这个海象不是生活在海洋里或者在海洋博物馆里能看到的海象,而是海面上有风引起波浪的情况!),因为海象预测需要考虑风向风速变化、波浪相互作用、海底地形等诸多原因,但风场环境瞬息万变,间接造成了海象的不断变化。而且普通大众对相关的海象预报需要接触的比较少,所以海象观测还没有气象观测那么发达。

目前,台湾省使用海洋雷达阵列来计算该海域的海浪强度,并开发了台湾省海洋雷达观测系统(Toros ),为人们提供更加准确和渐进的海象监测,实时和预测性的海象观测,使海上运输、捕鱼等工作或娱乐更加安全。

海洋雷达阵列利用雷达发射雷达波。当雷达波击中海面时,它们会向四面八方散射。海洋雷达就是利用雷达波产生的“布拉格效应”——当海洋中出现雷达波长的偶数倍的波浪时,会产生强大有力的雷达回波,反射回雷达,计算出海面上当前的波浪波长!

然而,不同的位置和距离会在返回的回波中引起不同的多普勒效应。通过多普勒效应(频率为正,表示电波接近雷达;频率为负,表示电波远离雷达),我们就可以知道电波与雷达的相对速度和方向。

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关于都卜勒效应更详细且清楚的解释可参考此影片。

当雷达透过布拉格效应获得海浪之波长(因雷达波的波长为已知数),又知晓海浪频率的变化后,将回波所得出之资料输入电脑计算,便可以得出波浪的波高、波向、週期、速度等相关资料。

左上为布拉格散射之示意图,左下为海浪前进或后退所产生的都卜勒效应,透过雷达回波的谱线分析 (右图) 即可判断海浪、风向、风速、方向等海面讯息。图/台湾海洋科技研究中心

而难以预测的海象遇到疯狗浪更增添了难度,因为疯狗浪的成因与易发生地点都仅是推测性的预测而非绝对性的预测,专家目前对疯狗浪的成因仍持续的尝试理解与推估,但目前中央大学水海所团队已经透过海洋雷达观测系统,可以有效的在疯狗浪抵达的前 20 至 30 分钟提供预警!

透过分析瞬时的海象变化,更可以有效进行预测,也可较为减少瞬间海象造成的灾难,海洋中的观测系统仍在不停的发展与改进中,在未来,一定会持续的改良与精进海象观测,加强海上或海边活动的安全性!

利用台湾海洋雷达观测系统 (TOROS) 测得台湾周遭海象变化。图/台湾海洋科技研究中心

资料来源:

  1. 国立中央大学地球科学系
  2. 神出鬼没的疯狗浪
  3. 海洋观测仪器与方法
  4. 利用高频雷达监测台湾四周海域表层海流
  • 台湾杰出女科学家系列专访,持续更新中!

《她是科学家》特辑持续更新中

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