波浪動力與物理規格

深入解析 Thalassa-Stream 核心數值模擬引擎的物理基礎與技術參數。

JONSWAP 波譜模型

我們採用 Joint North Sea Wave Project (JONSWAP) 實驗導出的波譜模型,精確描述成長中波浪的能量分佈:

\[S(f) = \frac{\alpha g^2}{(2\pi)^4 f^5} e^{-\frac{5}{4}(\frac{f_p}{f})^4} \gamma^{e^{-\frac{(f-f_p)^2}{2\sigma^2 f_p^2}}}\]
  • \(\alpha\): 菲利普斯常數 (Phillips constant)
  • \(f_p\): 譜峰頻率 (Peak frequency)
  • \(\gamma\): 譜峰增強因子 (Peak enhancement factor)

核心技術模組

海氣摩擦應力算法

解析風能如何轉化為波浪動能的過程,利用 Charnock 參數動態調整粗糙度長度。

非線性淺水波效應

展示波浪進入沿岸淺水區時的破碎、折射與繞射物理模擬,基於 Boussinesq 方程組。

技術數據表 (Technical Specifications)

參數名稱 數值 / 規格 單位 / 備註
預報更新頻率 0.1 - 1.0 Hz (實時數據流)
有效波高誤差 (\(H_s\)) < 0.15 m (均方根誤差)
路徑優化燃油節省率 5.0 - 12.0 % (視航線與海況而定)
水平空間解析度 1.0 x 1.0 km (沿海精細網格)
垂直層級 (WRF) 50 Levels (大氣耦合層)
計算延遲 (Latency) < 300 ms (端到端傳輸)