台灣附近海域波浪之非線性研究

Abstract

波浪在深水區域大部分都可以線形理論適當地予以解釋，然而波浪傳播至淺海時由於 受到淺化的影響，波浪之波長縮短、波高增大，而使波形產生波峰尖銳且前傾、波谷 寬廣且平坦的現象，亦即波形在垂直及水平方向皆有非對稱性存在，目前有關淺水波 理論如Stoke 波、cn波、孤立波等有限振幅波理論所描述之波形並未能顯示波浪的垂 直非對稱性，因此海洋波浪含有多少非線形量的判斷乃為工程應用上一重要的課題， 也是本文欲了解的主題。 實際海洋波浪是一種非常複雜的波動現象，在描述此種不規則現象唯有以不同的統計 學方法處理方能作較合理的理論表示，其中頻譜分析現時已被認為是處理此種具有時 間性變動量的最佳方法，然而其用途目前只限於一般線形理論適用的範圍，若欲延伸 到解決非線形性現象的問題，在理論及應用上均有待進一步研究。 本文利用台灣附近海域鼻頭角、成功、興達等三個測站的波浪資料，嘗試利用(1) 水 位分佈(2) 波高分佈(3) 二次非線形頻譜(4) 二階頻譜(5) 波形非對稱參數等五種方 法, 藉由波浪外在表現的統計性質探究其非線形性的影響, 以期望對台灣附近海域波 浪的非線形性程度作一概括性的了解, 並對一般常用之線形頻譜的適用性加以探討, 以做為海洋工程應用上的參考。