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海浪和潮汐风暴潮耦合过程的数值研究(英文) 总被引：1，自引：0，他引：1
海浪和风暴潮是重要的海洋灾害。对它们的精确预测和预报对沿岸海洋灾害的风险评估及海洋工程的设计具有极其重要的社会和经济价值。过去人们大多对波浪和风暴潮单独进行预报。实际上,风既产生浪又产生风暴潮,因此它们的产生必然存在相互作用。本研究的目的就是要建立一个渤海高分辨率的双向耦合的海浪和潮汐风暴潮数值模式,研究各耦合机制的影响,以期为黄河三角洲沿岸风暴潮海浪漫堤、漫滩风险评估提供更为准确的海浪风暴潮预测预报结果。作者在研究中基于国际上先进的第三代海浪数值模式和潮汐风暴潮模式,建立了渤海2′×2′的海浪和潮汐风暴潮耦合数值模式。耦合模式充分考虑了三个主要耦合物理机制:依赖海浪状态的表面风应力,波-流相互作用底应力和辐射应力。波浪模式主要基于国际上第三代WAM模式,并对其进行了浅水效应的改进,以包括浅水深度破碎引起的能量耗散;潮汐风暴潮模式计算中开边界考虑了10个主要分潮K1,O1,P1,Q1,M2,S2,N2,K2,Sa,Ssa。依赖海浪状态的表面风应力取自Donelan等(1993)的结果,波-流相互作用底应力取自Signell等(1990)对GrantandMadsen(1979)简化的结果,辐射应力以海浪谱表示。耦合计算中,两个模式通过三个耦合机制双向传递所需参量。运用胜利油田中心一号观测的2个同步浪、潮、流资料对所建的耦合模式进行了检验,并通过耦合和非耦合模式结果的对比对各耦合机制的影响效应进行分析研究。研究结果表明,不同物理机制对波高的影响主要由能量方程中以辐射应力表示的波流相互作用所决定;在波-潮耦合作用中,依赖波令的表面风应力和辐射应力对水位是正效应,而波流相互作用底应力对水位是负效应。三个物理机制的综合净效应是正,可增加水位达25cm。比较显示,耦合模式的结果无论对波高还是水位都比非耦合模式的结果好,特别在峰值处。本研究显示耦合模式的结果将改进海浪和风暴潮的模拟精度。所建立的耦合模式将对渤海海浪和风暴潮预报精度的提高,以及为黄河三角洲近岸海浪和风暴潮灾害的风险评估,提供更可靠的参数,具有重要的价值。 相似文献
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联合第三代浅水海浪模式SWAN和三维海流模式POM,建立考虑海浪影响的三维风暴潮模式,利用该模式,在渤黄海区域,对温带气旋830315诱发的风暴潮进行数值模拟,从海表风应力、辐射应力、底应力三方面入手,对海浪对风暴潮的影响进行了数值研究.研究表明:海浪通过风应力对风暴潮水位的影响最为显著,而波致辐射应力与依赖波流相互作用的底应力的影响只在渤海和北黄海相对明显;考虑海浪影响的风暴潮水住过程曲线模拟结果,比不考虑海浪影响的纯风暴潮模拟结果与实测水位曲线吻合的更好,尤其是在减水极值处,其相对误差不超过5.57%. 相似文献
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联合第三代浅水海浪模式SWAN和三维海流模式POM,建立考虑海浪影响的三维风暴潮模式,利用该模式,在渤黄海区域,对温带气旋830315诱发的风暴潮进行数值模拟,从海表风应力、辐射应力、底应力三方面入手,对海浪对风暴潮的影响进行了数值研究.研究表明海浪通过风应力对风暴潮水位的影响最为显著,而波致辐射应力与依赖波流相互作用的底应力的影响只在渤海和北黄海相对明显;考虑海浪影响的风暴潮水住过程曲线模拟结果,比不考虑海浪影响的纯风暴潮模拟结果与实测水位曲线吻合的更好,尤其是在减水极值处,其相对误差不超过5.57%. 相似文献
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辐射应力在黄河三角洲近岸波浪和潮汐风暴潮相互作用中的影响 总被引：8，自引：1，他引：8
基于考虑辐射应力机制的近岸高分辨率的波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合数值模式 ,研究了辐射应力在黄河三角洲胜利油田近岸海域波浪和潮汐风暴潮相互作用过程中对水位的影响 ,并与两个中等强度天气过程引发的实测水位过程进行比较。结果表明 ,考虑辐射应力机制的波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合模式模拟的结果与实测更接近 ,特别在极值增水位处吻合很好。对本研究的中等强度天气过程 ,辐射应力可增水 40cm ,在黄河三角洲近岸区有 2 0cm以上最大增水区域 ,这在工程上非常重要。可以预见 ,对引发黄河三角洲沿岸强增水的台风及强寒潮过程 ,辐射应力对增水的影响会更明显。本研究结果表明 ,在实际工程应用中 ,应采用波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合数值模式。 相似文献
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渤海波浪和潮汐风暴潮相互作用对波浪影响的数值研究 总被引：11，自引：2，他引：11
基于依赖波浪成长状态波令的表面风应力，提出了一个波浪和风暴潮潮汐运动相互作用的联合数值模式，实现了第三代波浪模式和三维风暴潮潮汐模式联合作用的数值研究，并结合渤海典型天气个例的研究，给出了渤海波浪和风暴潮潮汐相互作用对波浪影响的机制和大小量级的定量估计。研究表明，对不同天气过程，波浪和风暴潮潮汐相互作用对波浪影响的性质和大小不同；对强寒潮过程，对波浪影响主要由风暴潮所支配波高调制可达1m，在黄河口区一般达0．5m；对弱天气过程，对波浪影响主要由潮所控制，波高调制约在0．2m，联合作用模式给出的结果与实测更吻合。 相似文献
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通过修改风应力和底摩擦应力的计算方式并引入波致辐射应力,以POM(Princeton Ocean Model)和SWAN(Simulating Waves Nearshore)模式为基础构建了浪流相互作用耦合模式,对1994年14号台风过程下的东中国海波流相互作用对水位和波高的影响进行了模拟研究.结果表明:浪流相互作用引起的水位变化主要出现在近岸浅水区.与岸边站点实测水位的对比显示,耦合后的结果相比非耦合结果更接近观测值,特别是在极值水位处.流的存在显著地影响有效波高的计算结果.在黄海海域,流对有效渡高的增减在极值处大于0.2 m.在台湾岛东北海域黑潮流系附近,流对有效波高的增加最大可达1.6 m.上述结果对改善近岸风暴潮和海浪预报具有指导意义. 相似文献
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本文叙述利用风暴潮模式和斜压大气模式耦合进行温带风暴潮预报.应用边界层阻尼定律预报风暴潮模式所需的海面风应力.本文进行了渤海风暴潮的个例研究.预报结果清楚地显示了温带风暴潮的特性.一些个例研究指出,风暴潮模式和计算风应力方案是令人满意的,而风暴潮预报精度非常依赖于气象预报. 相似文献
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基于海气耦合模型的渤海两种类型风暴潮数值模拟与对比分析 总被引：1，自引：0，他引：1
渤海一年四季都易受到由温带风暴和热带气旋所致风暴潮的影响。为了缓解风暴潮灾害对海岸地区人员生命财产的影响，十分有必要了解大型风暴潮的发生过程和机制。目前大部分研究主要局限于单一的温带风暴潮或台风风暴潮。本文利用所构建的海气耦合数值模型研究了发生于渤海的两种类型的风暴潮，对发生在渤海的2次典型强风暴潮过程进行了模拟。由WRF模型模拟得到的风场强度和最低海平面气压与实测数据吻合较好，由ROMS模型模拟得到的风暴潮期间水位变化过程与潮位站观测结果也吻合较好。对两种类型风暴潮期间的风场结钩、海面风应力、海洋表面平均流场以及水位分布进行了分析对比，并将耦合模型结果与非耦合模型结果进行了对比。研究表明，渤海两种类型风暴潮期间的风场结钩、海面风应力、海洋表面平均流场以及水位分布等均存在巨大差异。渤海风暴潮的强度主要由海洋表面的驱动力所决定，但同时也受海岸地形地貌的影响。 相似文献
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风暴潮和天文潮的非线性相互作用中风与水位效应作用明显,本文从三维全流方程组出发,引入"准定常潮汐"的假定,从动力学意义上推导风与水位效应非线性作用关系式,并由风暴潮耦合计算实例得到了支持.结果表明,潮汐高潮削弱了风应力作用,从而减弱了风暴潮,低潮时相反. 相似文献