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本文采用波浪订正的Ekman模型,研究分析了三种Stokes漂流近似公式(单波公式、e指数公式、Phillips谱近似公式)对海洋表层流场估算的影响。海表总流场由海表面高度(SSH)数据计算的地转流和海浪模式WAVEWATCH Ⅲ输出结果计算的非地转流组成,并采用拉格朗日浮标观测数据对计算结果进行了验证。研究表明,随着Stokes漂流近似公式精度的提高,其计算的拉格朗日流速更接近于谱积分公式的计算结果,更贴近拉格朗日浮标观测数据。与谱积分公式计算的海表拉格朗日流速相比,单波公式的平均相对偏差为0.0834,e指数公式的平均相对偏差为0.0392,Phillips谱近似公式的平均相对偏差为0.0101,说明Phillips谱近似公式在不同风速下均能对谱积分公式有良好的近似效果。在低风速条件下,由Stokes漂流近似公式精度引起的海洋表层流场估算误差可以忽略不计,但随着风速增加,由近似公式精度引起的偏差逐渐变大,此时应该选择Phillips谱近似公式计算Stokes漂流,来减小误差。 相似文献
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合成孔径雷达(SAR)海面场景原始数据仿真是研究海洋动力参数(表面波浪、风矢量和洋流)的有效工具。目前海面场景原始数据仿真方法已经基于逆Omega-K算法实现了海洋运动参数的空间变化。但是目前仅仅讨论了正侧视情况下的海面场景仿真,应用范围有限,同时没有考虑Stokes漂流以及Bragg相速度的影响,而这两者都是存在于真实海面的。通常情况下为了反演得到海面流场的二维速度矢量,雷达需要从两个不同的方位方向观察海面的同一个区域,因此这就需要考虑大斜视的雷达波束,同时Stokes漂流和Bragg相速度是SAR海表面流场观测不容忽视的两种运动。本文在不改变原有正侧视逆Omega-K算法的情况下,通过增加重新计算零方位时刻的斜视波束中心位置坐标,并据此确定SAR原始数据在多普勒域的位置来将其扩展到大斜侧视逆Omega-K算法,并通过时域Stokes漂流公式到频域内离散化Stokes漂流公式的推导来加入Stokes漂流,以及根据Bragg散射机制加入了Bragg相速度。仿真结果表明,经过聚焦成像后的SAR图像很好的体现了真实海面波浪场的形状,同时能够很好地反演出设定的雷达径向流场速度,且流速精度误差控制在6%以内。最后也证明了Bragg相速度以及Stokes漂流对于海面流场的影响不可忽视。 相似文献
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基于Jenkins(1989)建立的包含Stokes漂流、风输入和波耗散影响的修正Ekman模型,采用Paskyabi等(2012)使用的推广的Donelan等(1987)中的谱和波耗散函数,并利用Paskyabi等(2012)中修正方法给出的包含高频波的风输入函数,在粘性不依赖于水深及粘性随深度线性变化的条件下,研究了包含高频毛细重力波的随机表面波对Stokes漂流和Song(2009)导出的波浪修正定常Ekman流解的影响。结果表明高频表面波使Stokes漂流在海表面剪切加强,对定常Ekamn流解的影响通常不能忽略,但对Ekman流场的角度偏转影响很小。最后,将考虑高频表面波尾谱影响所估算的定常Ekman流解与已有观测结果以及经典Ekman解进行了比对分析。 相似文献
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Stokes漂流对海洋上层混合层的影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在总结前人研究的基础上,对N-S方程进行波浪平均,得到新的包括Stokes漂流影响的三维数值模型,并将其应用到三维环流模式POM中。对方程无因次化,选定了3个主要参数进行研究,分别为Rossby数,Langmuir数和Hoe-nikker数。利用新的POM模型,设计理想实验进行研究。结果表明,混合方案等外部条件不变时,大、中尺度对应的混合系数和湍动能变化较小。Langmuir数越小,Stokes漂流的贡献越大,对平均流的影响越大,垂向不稳定性越强,混合系数越大。Hoenikker数为负值时,温度降低,混合系数值变大,混合深度变深。Hoenikker数为正值时,上层海水温度升高,混合系数值变小,混合深度变浅。 相似文献
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应用理论推导及数值计算方法，对Stokes随机波的谱特性进行了分析。首先将波面方程，海水质点水平速度用一阶波面分量的非线性组合表示，应用平稳随机高阶短的降阶计算法则，得到了波面方程及海水质点水平速度与一阶波面分量的自相关函数之间的关系，从而确定了Stokes随机波浪的波浪谱密度及海水质点水平速度和加速度谱密度，进而求得有关波浪要素的均方根值。文章还应有数值计算方法，分析了波浪基本参数对均方根值的影响。 相似文献
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基于MCC理论的内孤立波数值模拟 总被引：3，自引：0，他引：3
基于MCC(Miyata-Choi-Camassa)理论,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度为入口条件,结合理想流体完全非线性欧拉方程,建立了两层流体中内孤立波生成与传播的CFD(Computational Fluid Dynamics)数值水槽方法。在系列数值模拟基础上,获得了内孤立波设计振幅与数值模拟振幅之间的相关关系,实现了在振幅可控条件下的内孤立波数值模拟。结果表明,在极限振幅范围内,数值模拟所得内孤立波波形均与MCC理论解吻合良好,而KdV(Korteweg-de Vries)和mKdV(modi-fied KdV)理论解只适用于小振幅的情况。同时,利用CFD数值模拟结果,对内孤立波诱导流速场特性进行了分析,结果表明内孤立波诱导水平速度在上层及波面下方流体层中垂向衰减很小,但在内界面与波面之间流体层中垂向衰减明显。 相似文献
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沈剑平 《山东海洋学院学报》1985,(C00):186-187
本文从椭圆摆线波理论出发，用时间变量的概念，推导出波浪水质点运动速度公式。证明了浪波水质点运动不对称性的存在，即存在着正向与反向水平运动速度的不对称和正向速度与反向速度在作用时间上的不对称。结合泥沙在斜坡情况下的起动流速公式，导出了泥沙在波浪作用下的移动总速度公式。进而讨论了泥沙的输沙率问题，得出一波浪作用下泥沙横向输沙率的近似公式， 相似文献
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赤道东太平洋海表面温度的变化在全球气候变化中扮演着重要的角色,波浪是影响海表面温度的重要因素。为了进 一 步 研 究 波 浪 对 全 球 气 候 的 影 响,利 用 ECMWF(European Centrefor Medium-Range WeatherForecasts)发布的波浪参数、海表面温度(SeaSurfaceTemperature,SST)等再分析数据,采用 EOF(EmpiricalOrthogonalFunction)分析和超前滞后相关分析等方法,分析了南太平洋涌浪区Stokes漂流与厄尔尼诺事件的关系。首先选用一种涌浪指标和多个涌浪特征值总结了全球的涌浪特征,得到涌浪在低纬、南半球和大洋东边界更占优的结论,并由此划定南太平洋涌浪区,发现了其连接南大洋和赤道东太平洋的通道作用。进而研究了南太平洋涌浪区Stokes漂流对赤道东太平洋SST的影响,结果显示:在厄尔尼诺事件发生后,该区域的经向 Stokes漂流会产
生强化,波浪诱导的Stokes漂流会将高纬冷水输送到低纬海域,使得低纬海域降温,加速厄尔尼诺事件的衰退,进而影响到全球气候。本文为解释厄尔尼诺的衰退提供了新的思路,也为波浪的大尺度效应研究开辟了新的方向。 相似文献
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利用海浪模式WWIII(Wave Watch III)2008年的模拟结果对海面Stokes漂流、Stokes输运、Stokes深度以及全球Langmuir数的年平均分布特征和季节平均分布特征分别进行了详细的研究与分析。结果表明,海面Stokes漂流和Stokes输运均呈现高纬度偏大的特征,以南极绕极流海域最为突出。全球大部分海域Stokes漂流影响深度在20 m以内,呈现大洋东部偏大,西部偏小的分布特征。全球大部分海域的混合作用是剪切不稳定性和Langmuir湍效应并存的状态,甚至有些海域是以Langmuir湍效应为主。因此,在进行大尺度的海洋数值模拟时,应该考虑波浪导致的混合效应。 相似文献
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Based on the Stokes wave theory, the capillary-gravity wave and the interfacial internal wave in two-layer constant depth''s fluid system are investigated. The fluids are assumed to be incompressible, inviscid and irrotational. The third-order Stokes wave solutions are given by using a perturbation method. The results indicate that the third-order solutions depend on the surface tension, the density and the depth of each layer. As expected, the first-order solutions are the linear theoretical results (the small amplitude wave theoretical results). The second-order and the third-order solutions describe the nonlinear modification and the nonlinear interactions. The nonlinear impact appears not only in the n (n≥2) times'' high frequency components, but also in the low frequency components. It is also noted that the wave velocity depends on the wave number, depth, wave amplitude and surface tension. 相似文献
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Effects of Stokes production on summer ocean shelf dynamics 总被引：1，自引：0，他引：1
A two-dimensional numerical model,which is configured on the basis of Princeton ocean model（POM）,is used to study the effect of Stokes production（SP） of the turbulent kinetic energy on a density profile and Ekman transport in an idealized shelf region in summer.The energy input from SP is parameterized and included into the Mellor-Yamada turbulence closure submodel.Results reveal that the intensity of wind-driven upwelling fronts near the sea surface is weakened by the SP-associated turbulent kinetic energy input.The vertical eddy viscosity coefficient in the surface boundary layer is enhanced greatly owing to the impact of SP,which decreases the alongshore velocity and changes the distribution of upwelling.In addition,the SP-induced mixing easily suppresses the strong stratification and significantly increases the depth of the upper mixed layer（ML） under strong winds. 相似文献
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给出有限深水斯托克斯波的一种新的近似解法，得到了与经典三阶斯托克斯波不同弥散关系。并与Ｓｋｅｊｅｌｂｒｅｉａ和Ｔａｄｊｂａｋｈｓｈｄ＆Ｋｅｌｌｅｒ的经典斯托克斯波的结果进行比较，发现在Ｋｄ较小处，差别比较明显。指出，它对精确确定斯托克斯波解，特别是确定高阶斯托克斯波的表达形式有重要的应用价值。 相似文献
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畸形波传播速度实验和数值模拟研究 总被引：1，自引：1，他引：0
畸形波的传播速度是其最重要的特征参数之一。研究畸形波的传播速度有助于深入和全面了解畸形波的生成机理及其演化过程,另外还可以用于畸形波的预报。针对现有关于畸形波传播速度计算方法(高阶Stokes波理论近似估算,Hilbert变换和两固定点的距离除以畸形波的波峰经过两点所用时间)的不准确性和局限性,使用32个测点描述畸形波波峰沿波浪水槽的运动轨迹,再用回归分析法估算波峰运动轨迹与时间的相关关系,从而计算出畸形波的传播速度。基于288组物理模拟畸形波和364组数值模拟畸形波传播速度的计算结果,使用回归分析方法得出了畸形波传播速度的半经验半理论计算公式,同时还分析了畸形波传播速度的强非线性特征。 相似文献
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The impact of Stokes drift on the mixed layer temperature variation was estimated by taking into account an advective heat transport term induced by the Stokes drift in the equation of mixed layer temperature and using the oceanic and wave parameters from a global ocean circulation model （HYCOM） and a wave model （Wave Watch III）. The dimensional analysis and quantitative estimation method were conducted to assess the importance of the effect induced by the Stokes drift and to analyze its spatial distribution and seasonal variation characteristics. Results show that the contribution of the Stokes drift to the mixed layer temperature variation at mid-to-high latitudes is comparable with that of the mean current, and a substantial part of mixed layer temperature change is induced by taking the Stokes drift effect into account. Although the advection heat transport induced by the Stokes drift is not the leading term for the mixed layer temperature equation, it cannot be neglected and even becomes critical in some regions for the simulation of the upperocean temperature. 相似文献
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漂浮于自由水面的污染物的的迁移、扩散会受到天然随机海浪的影响。之前的研究（以Herterich和Hasselmann（1982）为代表）普遍认为，随机波浪作用下的斯托克司漂移速度会引起水面污染物的离散，这个离散甚至有可能跟风和海流引起的离散同一量级。本研究就随机波浪作用下的斯托克司漂移速度是否会引起水面漂移物的离散进行理论和试验探讨。从理论推导可知，随机波浪下的质量输移速度是个定常分量，因此它不会随时间变化而引起水面漂移物的离散。随后我们在实验室水槽中进行了漂移物在随机波浪（P-M谱）作用下的漂移过程的测量。试验结果也印证了随机波浪作用下的斯托克司漂移速度不会引起水面漂移物离散的结论。 相似文献
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1 .ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓａｖｉｖｉｄｔｈｅｏｒｙｏｆｗａｔｅｒｗａｖｅｓｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｓ ,ＳｔｏｋｅｓｗａｖｅｓｈａｓｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙａｎｄａｐｐｌｉｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｍａｒｉｎｅｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｉｎｃｅＳｔｏｋｅｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｔｉｎ 1 84 7.Ｒａｙｌｅｉｇｈ(1 876 )ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｉｎａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｗａｙ .Ｍｉｃｈｅｌｌ (1 893)ｄｅｄｕｃｅｄｌｉｍｉｔｉｎｇＳｔｏｋｅｓｗａｖ… 相似文献