根據影響海浪的生成、發展和消衰的外界條件,結合海區內的初始海浪狀態,對海區未來的海浪狀態作出計算和預報。海浪狀態的預報,是指預報海浪要素,即預報在統計意義上的特徵波高、週期、波向等,有時也要預報作為海浪內部結構的譜(見海浪譜)。要預報海浪,必須知道下面3個因素:①氣象條件。從進行預報的時刻到被預報的未來時刻的間隔內,海面上的風速和風向在有關海區內的空間分佈和時間變化。②海區的地理環境。主要包括水準方向上的陸界分佈和鉛直方向上的深度分佈。這些可根據海圖而求得得。③海區內海浪在預報時刻的初始分佈。一般,這些初始分佈是根據現場觀測或先前作出的預報結果而得到的。

  海浪預報為海上的船舶運輸、漁業生產、海上石油開發和軍事活動等提供環境資料,保障海上活動的安全。

  發展和現狀 古代從事海上活動的人,早已積累瞭估計未來海浪狀態的經驗。但是真正對海浪預報進行系統的研究,卻始於第二次世界大戰期間。當時由於軍事上的需要,美國空軍氣象局海洋部委托斯克裡普斯海洋研究所的科學傢H.U.斯韋爾德魯普和W.H.蒙克探索海浪預報的方法。經過研究,他們得到瞭根據風要素預報海浪要素的半經驗半理論的方法,被同盟國應用於歐亞等戰區。以後,由於航運、海上生產活動和軍事活動的需要,海浪預報的研究得到瞭迅速的發展。至60年代初期,各海洋國傢的科學工作者提出的預報方法,已達數十種之多。以後,隨著電子計算機的廣泛使用,進一步促進瞭海浪預報的發展,產生瞭海浪的數值預報方法,使得在預報時可以考慮到更復雜、更符合實際的風場條件和初始海浪狀態,而不必像早期的預報那樣對風場條件和初始條件作出過多的簡化。60年代初期,中國文聖常教授提出“普遍風浪譜”理論,在此理論基礎上,中國的有關單位共同合作,提出瞭海浪預報圖解。

  預報方法 大致可分成兩類:①把實際出現的復雜海浪,按統計觀點抽象成一種簡單的特征波,並在風要素和這種特征波的波要素之間建立直接的函數關系,根據這種關系,由風要素可求得波要素的數值。斯韋爾德魯普和蒙克提出的方法即屬於這種類型,他們以“有效波”作為特征波,利用能量平衡方程

和無量綱量波陡(波高和波長之比)與波令(波速和風速之比)的經驗關系求得瞭預報圖解。式中x為距離,c為波速,t為時間,E是單位面積水柱內的能量,RARB為單位表面積水柱內獲得的能量和消耗的能量。②在另一種類型中,把實際出現的海浪看作是由振幅不等、頻率不等、波向不同且具有隨機初相位的正弦波疊加而成。在這種意義上,海浪狀態可用海浪譜來描述。預報時,通過風要素可計算出未來時刻的海浪譜,進而求得各種統計意義上的波要素值。W.J.皮爾孫、G.諾伊曼和R.W.詹姆斯提出的預報方法,即屬於這種類型。

  20世紀50年代後期,出現瞭海浪的數值預報方法。此方法可大致分為兩類:①對組成波分量建立能量平衡方程,方程中包括能量的局部變化、對流變化、地形引起的變化、反映能量輸入和消耗的源函數。這一類方法的主要困難在於源函數項難以精確地確定。②將海浪譜參量化,建立參量方程,從而避免對每一組成波進行計算,而直接用數值法求解譜中的參量,進而得到海浪要素。

  已提出的海浪預報方法,雖能初步滿足實際工作的需要,但仍需進一步改進和發展。當前主要存在三方面的困難:①海浪是一種極其復雜的現象,它的生成、發展和消衰的規律,仍是探索研究的課題。顯然,海浪預報方法的改進,在很大程度上依賴於對這些規律的瞭解。②海浪預報時需要預先知道海面上的風速、風向的空間分佈和變化,所以海浪預報的精度和風速、風向預報的精度密切相關。因此如何提高海上風場預報的精度,是改進海浪預報的另一個重要課題。這說明海浪預報技術的改進,依賴於天氣預報技術的發展。③缺乏完善的監測系統。海浪監測可提供海浪預報時所需的初始浪場資料,可以檢驗預報結果的準確性。更重要的是海浪監測有助於我們對海浪現象和規律的瞭解,有助於不斷改進預報方法。但是,監測系統尚不完善,有賴於各海洋國傢的努力和國際合作。