Purpose. The wind wave field is non-stationary due to the variability of wave formation factors such as the wind action and the processes of non-linear wave interactions. However, in many practical problems, it is assumed that the wind wave process described by some time record of waves is quasi-stationary. In world practice, there is no generally accepted length of a wave record for which the conditions of homogeneity and stationarity of the wave field would be valid. Therefore, the main purpose of the work is to estimate the interval of wave field stationarity based on the data of field contact measurements carried out in the deep-water and coastal zones of the Black Sea in different years and seasons.
Methods and Results. The data of two long-term field experiments performed in the Black Sea were used for the analysis. Waves in the open sea were measured by the Directional waverider buoy, and in the coastal zone -- by the Spoondrifter spotter buoy and a string wave gauge of the resistive type installed at the specialized marine trestle off the coast. The spectral analysis methods were applied. The spectral peak width defined as the peakedness parameter, was considered as a characteristic of the homogeneity of wind waves. The wave records containing high values of the peakedness parameter and characterized by a narrow-band spectral distribution, were classified as the cases of quasi-stationary waves homogeneous in their spectral composition close to regular stationary waves. As a result, the characteristic time intervals were obtained for which the wave field could be assumed to be homogeneous and quasi-stationary.
Conclusions. Regardless of the conditions of wave formation, the interval of wave stationarity in the Black Sea can be taken equal to 8–12 minutes. These estimates are the same for the deep-water and coastal parts of the sea, and qualitatively correspond to the theoretical ones.
Цель. Поле ветровых волн нестационарно из-за изменчивости факторов волнообразования, таких как ветровое воздействие и непрерывно протекающие процессы нелинейных взаимодействий волн. Однако во многих практических задачах предполагается, что процесс волнения, описываемый некоторой временно́й записью волнения, является квазистационарным. В мировой практике нет общепринятой длины волновой записи, для которой бы выполнялись условия однородности и стационарности поля волн. Поэтому основной целью работы является оценка промежутка стационарности поля волн на основе данных натурных прямых контактных измерений, проведенных на Черном море в различные годы и сезоны на глубокой воде и в прибрежной зоне.
Методы и результаты. Для анализа использовались данные двух натурных долговременных экспериментов, проведенных в Черном море. Волнение в открытом море измерялось с помощью Directional waverider buoy, в прибрежной зоне буем Spoondrifter spotter и контактным струнным волнографом резистентного типа, установленным на специализированной морской эстакаде у берега. Применялись методы спектрального анализа. В качестве характеристики однородности ветрового волнения рассматривалась ширина спектрального пика, определенная как параметр пиковатости. Волновые записи с повышенными значениями параметра пиковатости, характеризующиеся узкополосным спектральным распределением, были отнесены к случаям квазистационарного волнения с однородным спектральным составом, приближающимся к регулярному волновому процессу. В результате были получены характерные временны́е интервалы, для которых возможно принять поле волн однородным и близким к стационарному.
Выводы. Вне зависимости от условий волнообразования промежуток стационарности волнения в Черном море может быть принят равным 8–12 мин. Эти оценки совпадают для глубоководной и прибрежной частей моря и качественно соответствуют теоретическим.