GUIDE WAVE ANALYSIS AND FORECASTING - WMO

156
Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
density spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
dissipation by bottom friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
equipartition of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
kinetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3, 8
potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3, 8
speed of propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
transport of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81, 82
Energy balance
equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
in refraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
in shoaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
source terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58, 84
wave breaking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Errors in wave data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90, 103
Estimators, of distribution parameters . . . . . . . . . 133–138
Exceedance plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Exponential distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Extreme height distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Extreme value
distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
extremal analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105, 118
Fetch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
effective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Finite-diffference propagation method . . . . . . . . . . . . . 60
Fisher-Tippett distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106, 137
Forecast of waves, definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
angular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
peak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13, 40
Frequency spectrum (see also wave spectrum) . . . . . . . 11
evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
bottom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
of sea-surface, effect on wind . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 35, 59
Fully developed sea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13, 59, 63
Gamma distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Gaussian distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10, 133
Gravity waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Groen and Dorrestein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
growth curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Group velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8, 36, 53
deep water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
finite depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8, 36
Growth (see wave growth)
Hindcast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii, 100, 111
databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116, 118
procedures for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
verification of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Huygens’ principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Incompressibility of fluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Interactions (see wave interactions)
GUIDE TO WAVE ANALYSIS AND FORECASTING
Page(s) Page(s)
Inviscid fluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Irrotational fluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Joint distribution, height and period . . . . . . . . . . . . . . 103
JONSWAP
growth formulae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45, 50
Linear waves (see also simple waves) . . . . . . . . . . . . . . . 1
Log-normal distribution . . . . . . . . . . . . . . . . 106, 108, 134
Long-crested waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1, 6
Maximum likelihood method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Measurements of waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91, 110
from buoys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 92, 111
from current meters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
from platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92, 94
from pressure transducers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
from radar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
from satellites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93, 95
from ships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16, 111
from wave staffs, arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92, 93
long-term records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Moments, method of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Moments of spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Microwave
radar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
radiometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Mild-slope equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
MIROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Model Output Statistics, method . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Monin-Obukhov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21, 30
mixing length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Non-linear interactions (see wave
interactions)
Normal distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10, 133
Numerical weather prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Observations (see also measurements)
from coastal stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
from satellites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
from ship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16, 111
of waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
of waves, databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
of waves, errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
of waves, visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43, 89, 111
Orbital motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3, 4
Overshoot phenomenon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40, 41
Pareto distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Peaks over threshold analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Perfect prognosis method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Phase speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Phillips’ resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Pierson-Moskowitz spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13, 59
Plot (see also charts)
of wave data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
PNJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43, 139
Poisson distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Prandtl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Pressure transducers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91, 93