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出版者:Springer

作者:Efim Pelinovsky

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2008-09-18

价格:USD 159.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402083136

丛书系列:

图书标签:

• 海洋
• 海浪
• 极端天气
• 自然灾害
• 海洋学
• 气象学
• 物理海洋学
• 波浪理论
• 海洋工程
• 海岸线

《深海巨澜：解析极限海洋动力学》 内容简介 本书《深海巨澜：解析极限海洋动力学》是一部深度剖析现代海洋学研究前沿，特别是聚焦于极端海洋事件及其内在物理机制的综合性著作。全书旨在为海洋科学家、工程师、气候学家以及对海洋极端现象怀有浓厚兴趣的专业人士提供一个全面、严谨且具有前瞻性的理论与实践框架。 本书并非仅仅停留在对海浪现象的传统描述，而是深入挖掘了驱动这些极端事件的复杂动力学过程。我们从最基础的流体力学和流变学原理出发，逐步构建起一个理解极端海洋环境的理论基石。 第一部分：海洋动力学基础与极端波浪的生成机制 本部分首先对经典的斯托克斯波、非线性波理论（如科特维格-德弗里斯方程及其修正形式）进行了详尽的回顾和深入的辨析。随后，我们将焦点转向极端条件的物理设定。 1.1 湍流与非高斯性： 极端海况往往伴随着高度的湍流特征和显著的非高斯性分布。本章详细探讨了如何应用朗之万方程和雷诺应力模型来描述这种复杂的动量传递过程。我们引入了概率密度函数（PDF）方法，分析了在强风场驱动下，海面波场如何从高斯过程迅速演化为尖峰、厚尾的非高斯随机过程，这对于准确预测波浪载荷至关重要。 1.2 风浪耦合与能量级串： 极端波浪的形成离不开强劲的风场驱动。本章侧重于风与波之间的能量交换机制。我们采用更精细的波谱演化模型（如半经验的BSK模型与基于动理学理论的波能输运方程），着重分析了能量如何通过“风输入项”的非线性特征，在短时间内快速集中于特定的波长范围，形成所谓的“怪物波”或“瞬时巨浪”（Rogue Waves）。特别地，我们对“自激共振”机制在能量快速积累中的作用进行了详细的数值模拟和理论推导。 1.3 浅水效应与非线性相互作用： 在靠近海岸的区域，水深显著减小，使得波浪的非线性效应被极大增强。本章探讨了波浪在浅水区如何发生色散关系的改变，以及由此引发的“波群聚焦”现象。通过引入薛定谔方程（NLS）的广义形式，我们分析了三波耦合、四波相互作用等高阶非线性过程，这些过程是造成极端波高和波形畸变（如陡峭度急剧增加）的关键因素。 第二部分：极端事件的量化与预测 理解了生成机制后，本部分致力于提供量化和预测极端海洋事件的先进工具和方法。 2.1 极端波浪的统计表征： 传统的瑞利分布在描述极端波浪尾部时存在明显偏差。本章详细介绍了应用极值理论（Extreme Value Theory, EVT）来分析海浪高度的分布。我们运用Pickands-Balkema-de Haan定理，重点阐述了如何通过广义帕累托分布（GPD）来精确估计罕见事件的发生概率和量级，这对于风险评估至关重要。 2.2 瞬时巨浪的物理判据与识别： 瞬时巨浪（Rogue Waves）是海洋工程和航运安全的最大挑战之一。本章系统梳理了当前主流的识别标准，包括“大于两倍有效波高”和“大于三倍有效波高”的判据，并引入了更具物理意义的局部波峰曲率和波形对称性指标。我们探讨了基于深度学习（如卷积神经网络CNN）对实测波浪数据中瞬时巨浪的自动识别与预警潜力。 2.3 长期环境预报： 极端海况并非孤立事件，而是与气候变化和大气环流模式紧密相关。本节讨论了耦合海洋波浪模型与全球气候模型（GCMs）的必要性。我们介绍了如何通过分析长期海表风场数据中的ENSO、PDO等气候振荡指标，来预测特定海域未来几十年内极端海况的频率和强度变化趋势，为海上基础设施的耐久性设计提供长期依据。 第三部分：极端海洋环境对工程结构的影响 本部分将理论与工程应用紧密结合，探讨极端海洋事件对海上结构（如石油平台、风力发电机基础、海洋观测浮标）的载荷效应和响应分析。 3.1 极端载荷的计算与模拟： 极端波浪对结构产生的载荷具有高度的瞬态性和冲击性。本章详细介绍了针对不同波形特征（如尖峭的瞬时巨浪和长期的风暴涌）的载荷计算方法。我们重点解析了基于流体力学（CFD）的直接数值模拟（DNS/LES）在精确捕捉结构周围流场分离、涡流脱落和水动力冲击（Slamming Loads）方面的优势与挑战。 3.2 非线性结构响应分析： 海上结构通常表现出显著的非线性特征（如材料的塑性、基础的运动依赖性）。本章应用概率非线性动力学理论，分析了在极端波浪周期性冲击下的结构疲劳累积与寿命预测。我们特别关注了耦合了风、波、流作用的六自由度运动方程的求解策略，以确保对平台系泊系统和柔性立柱的动态稳定性有准确的评估。 3.3 风险评估与设计裕度： 最终，本书提供了将海洋动力学知识转化为可靠的工程设计规范的桥梁。我们探讨了基于可靠性理论（Reliability Theory）的结构设计方法，如何将前述的极端波浪概率模型（EVT结果）与结构的失效概率模型相结合，以确定合理的安全系数和设计裕度，确保在预期的服役寿命内，结构抵抗极端海洋事件的可靠性达到既定标准。 总结 《深海巨澜：解析极限海洋动力学》力求在理论深度和工程实用性之间搭建坚实的桥梁。它不仅是理解海洋深处未知力量的钥匙，更是指导人类安全、高效开发和利用海洋资源的科学指南。全书的论述逻辑清晰，引用了最新的国际研究成果，并辅以大量的数学推导和案例分析，旨在为读者构建一个全面且深刻的极限海洋动力学知识体系。

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我对海洋的广阔无垠和其中潜藏的巨大能量一直心生敬畏，而“Extreme Ocean Waves”这个书名，恰好触及了我内心深处对这种力量的好奇与探究。我希望这本书能够深入浅出地解析那些形成巨浪的物理学原理，从风的驱动到海床地形的影响，每一个细节都可能揭示出海洋运作的精妙之处。我特别期待书中是否会介绍一些最新的科学研究成果，关于如何更准确地预测这些突如其来的巨浪，以及我们如何通过技术手段来减轻它们可能造成的破坏。这本书，对我而言，不只是一本知识的读物，更是一次对海洋力量的深度对话，一次对自然奥秘的虔诚拜访。我希望能从中获得科学的启迪，也能感受到大海那种既壮丽又危险的独特魅力。

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这本书的封面设计就足够吸引人了，那深邃的蓝色和白色浪花交织的画面，仿佛真的能感受到扑面而来的海风和海水的力量。我一直对海洋深处那种未知的神秘感充满好奇，而“Extreme Ocean Waves”这个名字更是直击我内心深处对壮阔与危险并存的海洋的想象。我期待在这本书里能找到关于那些传说中巨浪的科学解释，它们是如何形成的？背后隐藏着怎样的物理原理？是否真的存在一些我们尚未了解的现象？读这本书，我希望不仅仅是了解冰冷的数据和枯燥的理论，更想通过文字和可能存在的图片，去感受那些在茫茫大海中与巨浪搏斗的勇气和决心。我想象着书中会描绘出如何监测和预测这些极端海浪，以及科学家们是如何冒着生命危险去研究它们的。这本书或许会带我进入一个全新的世界，一个由纯粹自然力量主宰的领域，在那里，人类的渺小与自然的伟大形成鲜明对比。我准备好了，要被这片狂野的海洋深深吸引。

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这本书的封面设计就足够引人遐想，那翻腾的巨浪仿佛蕴藏着一种原始而强大的力量。《Extreme Ocean Waves》这个书名，更是直接命中了我的兴趣点：我想知道那些在电影和故事中常常出现的、能够吞噬一切的巨浪，其背后的科学原理究竟是什么？我期待这本书能够详细地介绍不同类型的极端海浪，比如那些看似毫无征兆突然出现的“疯狗浪”，或者由特殊地质活动引发的海啸。我希望书中能够用清晰的语言解释它们是如何形成、传播以及它们所带来的破坏力。同时，我也想了解科学家们是如何监测和预测这些海浪的，以及人类为了应对它们所发展的技术和策略。这本书，在我看来，是一次对海洋未知领域的探索，一次对自然力量的敬畏与理解。

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我对海洋的神秘与壮阔一直心存向往，而《Extreme Ocean Waves》这个书名，更是将我对于海洋最令人敬畏的一面——那些极端的海浪——的兴趣推向了顶点。我希望这本书能够详细解释这些巨浪是如何形成的，是否与特定的大气条件、洋流运动，甚至是海底地形的变化息息相关。我期待书中能够提供关于这些现象的科学数据和观测案例，让我能够更直观地理解它们的力量与规律。同时，我也对书中是否会探讨人类在航海、沿海防御以及科学研究方面，如何应对和理解这些极端海浪感到好奇。这本书，对我来说，不仅仅是关于科学知识的获取，更是一种对海洋力量的敬畏，一次对人类智慧的探索。

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作为一名长期关注气候变化和海洋环境的学生，我一直对海洋中的极端现象抱有浓厚的兴趣。《Extreme Ocean Waves》这个书名，直接点出了我一直以来想要深入了解的核心话题。我期待这本书能够提供关于极端海浪形成机制的最新科学见解，包括其与全球变暖、海洋环流变化等宏观环境因素之间的关联。书中是否会深入探讨不同类型的极端海浪，例如 rogue waves（不寻常的巨浪）的形成机理、它们的统计分布规律以及对航运安全和海岸防护带来的具体影响？我希望能够从书中了解到科学家们如何运用先进的观测技术，如卫星遥感、浮标监测等，来捕捉和分析这些短暂而威力巨大的海洋现象。此外，我也关注书中是否会涉及极端海浪对海洋生态系统可能造成的长期影响，以及我们如何更好地理解和应对这些由气候变化带来的挑战。

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我对海洋的敬畏之心由来已久，而“Extreme Ocean Waves”这个书名，更是直接触动了我内心深处对海洋力量的惊叹。我一直想象着，在那些风暴肆虐的日子里，海洋会展现出怎样惊人的面貌。这本书，在我看来，不仅仅是关于物理现象的描述，更是一种对人类在大自然面前渺小与伟大的思考。我期待书中能够详细介绍那些形成巨浪的复杂因素，比如洋流、海底地形，甚至是遥远风暴的影响。我希望能了解这些极端海浪是如何被监测和预测的，以及科学家们是如何冒着巨大风险来研究它们的。我非常希望作者能够通过生动的语言和可能存在的案例，让我感受到那些巨浪的破坏力，以及人类在与它们抗争的过程中所展现出的智慧和勇气。这本书，对我而言，是一次深入探索海洋奥秘，也是一次对自我极限的挑战。

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这本书的书名《Extreme Ocean Waves》本身就带着一种史诗般的气息，仿佛是直接描绘了海洋最狂野、最不可驯服的一面。我一直对那些关于海洋探险和生存的故事充满兴趣，而极端海浪无疑是其中最激动人心、也最危险的元素之一。我希望这本书不仅仅是枯燥的科学报告，而是能将科学的严谨与叙事的生动相结合，为我呈现出一幅幅波澜壮阔的海洋画卷。我期待书中能够深入探讨那些历史上著名的巨浪事件，它们对人类航海、沿海社区和整个海洋环境产生了怎样的影响？书中是否会包含一些亲历者的视角，他们的讲述是否能让我身临其境地感受到置身于巨浪之中那种惊心动魄的感觉？我也很好奇，在现代科技如此发达的今天，我们对这些极端海浪的认知是否已经达到顶峰，或者依然存在许多未解之谜等待我们去发掘。这本书，对我来说，是一种对未知海洋世界的召唤。

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这本书的标题《Extreme Ocean Waves》就像一个充满魔力的召唤，让我迫不及待地想一探究竟。我一直对海洋的深邃与力量感到着迷，特别是那些能够挑战人类想象极限的巨浪。我期待在这本书中，能够找到对这些自然奇观的科学解读，它们是如何孕育而生，又为何拥有如此摧毁一切的力量？我希望作者能够运用引人入胜的语言，为我描绘出那些波涛汹涌、惊心动魄的场景，让我仿佛置身于一个由水和风构成的宏大交响乐之中。书中是否会包含一些关于巨浪历史事件的记录，那些在航海史册上留下浓墨重彩的瞬间？同时，我也对人类如何利用科学技术来预测和应对这些极端天气事件感到好奇。这本书，在我看来，不仅是对海洋科学的探索，更是一种对自然敬畏之情的体验。

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作为一名对海洋学略有了解的业余爱好者，我一直以来都对海洋的宏大和不可预测性着迷。特别是那些被称为“极端海浪”的现象，它们不仅仅是简单的巨浪，更像是海洋本身在释放一种超乎寻常的力量，一种能够改变一切的力量。这本书的出现，无疑为我提供了一个深入探索这些秘密的绝佳机会。我非常期待书中能够详细阐述形成极端海浪的各种机制，例如风暴潮、海啸，或者甚至是某些更为罕见、鲜为人知的洋流相互作用产生的巨浪。我希望作者能够用清晰易懂的语言，解释那些复杂的物理学原理，让像我这样的非专业读者也能领略到科学的魅力。同时，我也关注书中是否会提及人类在应对这些极端海浪时所面临的挑战，以及我们正在开发的预测和防御技术。我希望能从书中获得知识，也能从中感受到大海的敬畏之力，或许还能从中汲取一些面对生活挑战的勇气和智慧。

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从小，我就被那些关于大海的传说所吸引，特别是那些描绘巨浪吞噬一切的画面。《Extreme Ocean Waves》这个书名，仿佛是这些古老故事在新时代的科学注脚，勾起了我强烈的阅读欲望。我期待书中能够详细解释极端海浪的形成机制，它们是否与特定的天气模式、洋流交汇，甚至是海底地质活动有关？我希望作者能够以一种引人入胜的方式，将复杂的科学概念转化为易于理解的知识，让我能够清晰地认识到这些海洋巨兽的运作规律。同时，我也对书中是否会提及人类在面对这些极端海浪时的生存策略和科技发展感到兴趣。这本书，对我来说，是一种对海洋力量的敬畏，也是一种对人类智慧的赞颂，它将带领我走进一个充满未知与挑战的海洋世界。

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