密歇根湖西南岸波浪方向性气候及其对海岸形态的影响研究

《Ocean Engineering》：Wave climate on the southwestern coast of Lake Michigan: Perspectives from wave directionality

本综述系统分析了1979-2023年密歇根湖西南岸的波浪方向性特征，创新性提出方向波熵（DWE）指标，揭示该区域存在显著的北-南双向波浪气候格局。研究发现双向性存在明显季节变异（冬夏季增强），且北向极端波高（0.566m）显著大于南向（0.563m），为海岸结构设计（如防波堤）和形态管理提供了关键科学依据。

　　

^重点发现

^{双向波浪方向性}

通过近岸波浪信息研究（WIS）站点的波浪方向性特征分析，选取四个代表性WIS站点对1979-2023年的数据以波浪玫瑰图进行可视化展示（图3）。四个站点的波浪玫瑰图均显示出显著的北北东（NNE）与南南东（SSE）方向的双峰分布格局。由于各站点岸线走向存在差异（图3中黑色虚线），北向和南向波浪的划分标准（图3中红色框线）在不同站点间有所区别。

^{方向性表征的敏感性分析}

方向性表征结果受到两个关键变量的影响：方向分区的数量选择以及方向波熵（DWE）阈值设定。图9展示了方向分区数量和DWE阈值如何影响波浪方向性表征的敏感性分析。研究选取了3、4、5组方向分区标准，以及0.57、0.65、0.70三个阈值水平，对位于研究区域南部的多个WIS站点进行分类评估。

^结论

本研究系统表征了威斯康星州东南部湖岸的波浪方向性，并揭示了其时空变化规律。研究中创新性地开发了方向波熵（DWE）指标用于量化波浪气候的方向性特征。四个选定WIS站点的DWE结果显示，基于1979-2023年历史波浪数据，该区域存在明显的双向波浪气候。无论是北向还是南向的波浪，其波高均未表现出显著的长期变化趋势。