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Wave Theory 是一个面向海洋与近海工程（offshore engineering）应用的波浪理论专业知识技能（SME Skill），主要服务于波浪力学、谱分析、波浪统计与不规则海况建模等任务。

用途 该技能在以下情形下使用：波谱分析，包括 JONSWAP、Pierson-Moskowitz 谱以及波浪散布图；波浪统计，包括有效波高与谱参数；不规则海况，即由波谱生成时间序列；波浪运动学，包括质点速度与加速度；波浪变形，包括浅化（shoaling）、折射、绕射；极值分析，包括设计波估算。

主要能力 资料给出的核心知识领域包括以下几方面。

1. 规则波浪理论：提供线性（Airy）波浪理论属性计算函数 airy_wave_properties，输入波高 H、周期 T、水深 d、重力加速度 g，通过迭代求解色散关系 ω² = gk·tanh(kd) 得到波长、波数、角频率、频率（Hz）、波速、群速度，并依据 d/L 判定深水（d/L > 0.5）、浅水（d/L < 0.05）或过渡水深状态，同时输出 d/L、H/L 与陡度。还提供 wave_particle_kinematics 函数，计算给定垂向位置 z、时间 t、水平位置 x 下的水平与垂直速度、水平与垂直加速度、动压力以及总速度与总加速度。

2. 波谱：提供 jonswap_spectrum 函数，按 JONSWAP 谱公式计算谱密度，接受频率数组、有效波高 Hs、峰值周期 Tp、峰值增强因子 gamma（北海常用 3.3）与 Phillips 常数 alpha（缺省时按经验关系计算），并用 σ 参数区分峰前 0.07 与峰后 0.09；提供 pierson_moskowitz_spectrum 函数，用于充分发展海况的 P-M 谱，可由峰值周期 Tp 或 19.5 米高度风速 U19_5 计算，Phillips 常数取 0.0081。

3. 波浪统计：提供 calculate_spectral_parameters 函数，通过谱矩 m0、m1、m2、m4 计算有效波高 Hs = 4√m0、平均周期 Tm01、过零周期 Tz、峰值周期 Tp、谱宽 ε 与陡度；提供 rayleigh_distribution 函数计算不规则海况下波高的超越概率；提供 significant_wave_statistics 函数由 Hs 推算平均波高、均方根波高 H_rms、H_1/10、H_1/100 以及 1000 波中最可能最大波高。

4. 时间序列生成：提供 generate_irregular_wave_time_series 函数，依据波谱、频率数组、时长、时间步长与随机种子，通过叠加各频率分量的余弦波生成不规则波面高程时间序列，并可据此校验生成的有效波高。

5. 波浪散布图：提供 create_wave_scatter_diagram 函数，依据 Hs 分箱、Tp 分箱与历史或后报（hindcast）数据构建概率矩阵（总和为 1），示例中采用 Weibull 分布描述 Hs 出现概率，并假设 Tp 与 √Hs 近似成比例（经验关系 Tp ≈ 3.6√Hs），给定 Hs 时 Tp 服从正态分布。

6. 极值分析：提供 calculate_extreme_wave_height 函数，基于年最大值序列并拟合 Weibull 或 Gumbel 分布，按给定重现期（如 100 年）计算设计波高及其上下界与超越概率。

使用方式 资料以 Python 代码示例形式给出各项功能，依赖 numpy、scipy（含 scipy.optimize.fsolve 与 scipy.stats）。使用流程通常为先定义波浪参数或谱，再调用对应函数获得属性、统计量、时间序列或极值结果，可通过 np.trapz 对谱积分校验有效波高等。资料最后出现一个名为 complete_wave_analysis 的完整示例函数开头，但内容被截断，未提供完整实现。

适用场景 适用于近海与海洋工程中的波浪环境分析，如由波谱生成不规则波浪时间序列、计算波浪质点运动学用于结构载荷分析、构建波浪散布图、开展极值分析与设计波估算等。

限制 资料未提供该技能的安装方法、依赖版本、支持平台、收费方式或价格信息，这些内容暂未提供。资料中的波浪散布图与极值分析示例注明为简化示例，实际应用需基于后报或历史数据。complete_wave_analysis 示例未完整给出。