當(dāng)陣風(fēng)習(xí)習(xí),浪花拍岸,濤聲吟唱,此時(shí)如果你徜徉海灘,你感受到的是大海浪漫溫煦的懷抱;而臺(tái)風(fēng)來臨,巨浪滔天,波濤洶涌,你看到的是大??褚八谅拥牧硗庖幻?。千萬年來,人類對(duì)海洋既向往又恐懼,在不斷的探索和臣服之間掙扎,所以有了哥倫布、麥哲倫們的探索發(fā)現(xiàn),也有了“老人與?!钡念I(lǐng)悟和思索。海浪是大海的語言,是大海的舞蹈,也可以說是大海的靈魂和生命。但你可知道海浪都有哪些脾氣和特性呢?
海浪的定義
海浪通常指海洋中由風(fēng)產(chǎn)生的波浪,通常周期為1~30秒;波高為幾厘米至20米左右,有時(shí)可達(dá)30米;波長為幾十厘米至幾百米。
各要素定義為:
波高:從波谷到波峰的鉛直距離。
振幅:水質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置的向上(或向下)的最大鉛直位移,為波高的一半。
波長:相鄰兩個(gè)波峰(波谷)間的水平距離。
周期:相鄰兩波峰(或波谷)通過某固定點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。
波速:波形傳播的速度,即波峰(或波谷)在單位時(shí)間內(nèi)的水平位移。
海浪的分類
海浪按成因主要分為風(fēng)浪、涌浪、近岸浪。風(fēng)浪和涌浪是海面上最引人注目的波動(dòng)。
海浪的威脅
臺(tái)風(fēng)狂浪、冷空氣大浪,我們可能已經(jīng)直接或者間接地有了很多的認(rèn)識(shí)。1944年12月,美國第三艦隊(duì)準(zhǔn)備進(jìn)攻日軍占領(lǐng)的呂宋島,遭到臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪侵襲,直接導(dǎo)致3艘驅(qū)逐艦沉沒,2艘航母嚴(yán)重受損,146架艦載機(jī)被拋入大海,近800人非戰(zhàn)斗減員。2011年12月,強(qiáng)冷空氣大浪造成俄羅斯鄂霍次克海石油平臺(tái)沉沒。
除了大家熟悉的狂風(fēng)大浪的影響,在海洋中還有一個(gè)不為人們熟悉的潛在危險(xiǎn)——涌浪。涌浪往往具有驚人的破壞力,能使艦船發(fā)生中拱、中垂、螺旋槳空轉(zhuǎn)失速、掩埋振蕩、偏擺、觸底擱淺等現(xiàn)象,往往會(huì)給艦船造成嚴(yán)重?fù)p傷,甚至損毀。比較典型的事故是2013年6月17日,MOL COMFORT號(hào)搭載著7000多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱執(zhí)行亞歐航線任務(wù),在新加坡前往沙特吉達(dá)港的途中的亞丁灣海域(距離阿曼塞萊拉港430海里處,北緯12度33分、東經(jīng)59度46分附近),突發(fā)事故,船舶中部出現(xiàn)斷裂。該船長302米、寬45.6米、吃水14.1米。
針對(duì)此次事故的原因眾說紛紜,其中比較主流的觀點(diǎn)包括“船殼底板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠,導(dǎo)致斷裂”“焊接缺陷”等。然而,作者認(rèn)為上述原因均為次要原因,最根本的原因是該貨輪遭遇了“中拱”,船舶中部斷裂處為波峰,船首和船尾位于波谷,船舶長度與波長接近,屬于典型的“中拱”現(xiàn)象。該現(xiàn)象也與當(dāng)時(shí)的實(shí)際天氣情況吻合,風(fēng)力為七級(jí),浪高達(dá)六米左右(符合該季節(jié)的西南季風(fēng)特征)。曾經(jīng)也有質(zhì)疑的觀點(diǎn),“七級(jí)風(fēng)弄斷集裝箱船?這顯然是不可能成立的”。然而,并非七級(jí)風(fēng)導(dǎo)致巨型貨輪被折斷,真正的兇手是強(qiáng)勁的西南季風(fēng)激發(fā)出的“涌浪”。
海浪發(fā)電
狂風(fēng)巨浪能給人類帶來巨大的危害,但是,如果深入把握其內(nèi)在規(guī)律,充分利用波浪能,同樣將給人類帶來福祉。海浪的巨大能量可進(jìn)行波浪發(fā)電、海水淡化等,可以為邊遠(yuǎn)海島、石油平臺(tái)等提供電力,將成為人類賴以生存的能源之一。海浪發(fā)電更是目前各發(fā)達(dá)國家追逐的焦點(diǎn)之一,2011年1月李克強(qiáng)總理訪問英國時(shí),英國展示的高新成果就是海浪發(fā)電。由于具有無污染、儲(chǔ)量大、分布廣、全天候等優(yōu)勢(shì),波浪能無疑將成為應(yīng)對(duì)資源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的最佳選擇之一。我國有300余萬平方千米海洋國土,島嶼眾多,有居民的海島能源十分緊張,嚴(yán)重制約了邊遠(yuǎn)海島的開發(fā)建設(shè);我國也是能源需求大國,能源危機(jī)已經(jīng)成為制約我國持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為此,國家采取了“西電東送”“西氣東輸”和大力開發(fā)核電等措施,即便如此,電力供應(yīng)仍有很大的缺口。
發(fā)揮沿海、邊遠(yuǎn)海島的可再生能源優(yōu)勢(shì),大力實(shí)施海浪發(fā)電,將有效緩解能源危機(jī),促進(jìn)我國的可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)還可顯著增強(qiáng)邊遠(yuǎn)海島的生存和可持續(xù)發(fā)展能力,進(jìn)而為遠(yuǎn)洋航海、海上搜救、人道救援、醫(yī)療救助等提供支撐。由于涌浪具有能量巨大、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn),近年來國際上對(duì)涌浪發(fā)電越發(fā)重視,近期一家澳大利亞公司Oceanlin,就利用涌浪發(fā)電取得了較好的效果。比較經(jīng)典的海浪發(fā)電裝置有英國的“巨蟒”海浪發(fā)電機(jī),“巨蟒”的身體為橡膠材料,柔軟可彎曲,長8米,直徑0.32米,海浪在其內(nèi)部產(chǎn)生壓力波,壓力波不斷向前行進(jìn)最終帶動(dòng)尾部的發(fā)電機(jī),現(xiàn)在英國哥斯波特進(jìn)行了水域測(cè)試,目前該設(shè)計(jì)正在接近商業(yè)化應(yīng)用。還有葡萄牙的“海蛇”海浪發(fā)電機(jī),2008年投入運(yùn)轉(zhuǎn)?!昂I摺笔鞘澜缟系谝粋€(gè)商業(yè)海浪發(fā)電企業(yè),位于葡萄牙北部海岸,“海蛇”的發(fā)電機(jī)是一個(gè)150米長的鋼鉸接結(jié)構(gòu),通過彎曲移動(dòng)帶動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電,可產(chǎn)生750千瓦電量。