近日，草莓视频 陶爱峰教授课题组在礁坪潟湖波浪传播特性研究方面取得重要进展，在国际海岸工程权威期刊《Coastal Engineering》上发表题为“Investigation on the characteristics of wave propagation in reef lagoon based on the particle method”（基于粒子法的礁坪潟湖波浪传播特性研究）的研究论文。论文第一作者为草莓视频 张珍博士（现为京都大学防灾研究所联合培养博士生），通讯作者为陶爱峰教授，共同作者包括陈新平研究员，王岗、郑金海教授。
针对岛礁地形陡坡引发的波浪破碎及大尺度水面变形这一数值模拟难题，研究团队基于无网格粒子法（MPS）开发了高精度数值模型并经物理试验充分验证（图1）。依托该模型，研究揭示了波浪在礁坪潟湖地形上的传播演变规律。结果表明，波浪在传播至礁缘后会因地形突变发生显著变形与破碎，波高迅速衰减，并在后续传播过程中发生新的调整。与此同时，波浪破碎会强化高频成分，而在破碎后继续向潟湖传播的过程中，频谱能量逐步向低频响应倾斜（图2）。
图1 试验波浪水槽及礁坪潟湖模型布置示意图
图2 不同潟湖水深下波浪频谱对比
研究进一步表明，礁坪水深越浅，波浪破碎越强，波高与波能衰减也越显著，其中波高最大衰减约可达70%，波能衰减可超过90%（图3），显示出岛礁地形对入射波浪具有显著的耗散作用；同时，潟湖的水深变化还会进一步影响破碎后波浪的传播速度和波高变化。该成果不仅为海岸防护与礁坪潟湖生态保护提供了科学依据，更展现了粒子法在模拟海洋工程强非线性大变形流动中的巨大潜力。
图3 波高衰减系数、波能衰减系数与相对礁坪水深关系曲线
论文信息：Zhen Zhang, Aifeng Tao*, Xinping Chen, Gang Wang, Jinhai Zheng. Investigation on the characteristics of wave propagation in reef lagoon based on the particle method. Coastal Engineering, 2025, 104966.
论文链接：//doi.org/10.1016/j.coastaleng.2026.104966
