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基于高分辨率MASNUM第三代海浪模式并根据Yuan等(2009)提出的波浪破碎统计物理模型,对乳山湾外海2008年各个季节波浪特征要素(有效波高和跨零周期等)与波浪破碎参数(白冠覆盖率、卷入深度和破碎能量损耗率)进行了数值模拟。利用Janson-1卫星高度计观测资料对有效波高模拟结果进行了检验,平均误差在0.17m左右。模拟结果显示,该海域波浪参数具有明显的季节变化特征,在2008-08乳山湾邻近海域受大风天气过程影响期间,有效波高在1.0~1.8m,破碎参数变化显著,白冠覆盖率最大达4.5%,卷入深度在1.5m以上,相应的破碎能量损耗率量值在6~11kg/s3。结果表明,波浪破碎过程对该区域海洋动力环境有着重要影响,是造成乳山湾口表层高溶解氧的可能机制之一。 相似文献
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MASNUM-WAM海浪模式集合Kalman滤波同化研究-I.风场扰动对海浪模拟影响 总被引：1，自引：1，他引：0
模式集合样本的代表性和观测信息的可靠性是制约数据同化效果的重要因素,而前者对海浪模式同化的影响尤为显著。由于海浪模式对初始场的敏感性较弱,来自大气的风输入源函数是海浪的重要能量输入,如何合理地对风输入进行扰动,构造海浪的集合模式运行,是实现和改进海浪模式集合Kalman滤波同化的关键问题。为了实现海浪模式集合运行,本文提出了风场的三种集合扰动方案,分别为：纯随机数、随机场和时间滞后的风场扰动方法。本研究利用2014年1月ECMWF全球风场,基于这三种风场扰动方法开展了集合海浪模式的集合运行实验,并统计分析了海浪特征要素（有效波高）和二维波数谱对风场扰动的响应。结果表明,随机场集合扰动方案所构造的风场集合效果最佳,所得海浪模拟结果的集合样本发散度适中,能够较为合理地反映背景误差的统计特征,可用于进一步的集合Kalman滤波海浪数据同化实验。 相似文献
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浅水环境下波浪能能流密度计算方法研究 总被引：2，自引：0，他引：2
本文列举了3种波浪能能流密度计算方法,通过实测资料和数值模拟的实验,分析了3种方法在浅水环境中的适用性。分析得知,定义方法对浅水环境中的海浪特征考虑最为周全,计算结果最准确,但强烈依赖海浪谱的存在,适用面较窄;经验方法仅依赖常规海浪参数,对各种基础资料几乎都适用,但对波能能流密度的估计往往偏低,且不能明显反应出地形抬升对波能能流密度的汇聚效应;修正方法考虑了浅水的影响,通过适当的选取参数,可以给出较准确的结果,但对于大的波能能流密度值存在过高估计的问题。3种计算方法各有优劣,可以根据实际需要适当选择。 相似文献
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南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统研制 总被引：2，自引：1，他引：1
本文主要介绍了南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的研制概况。预报区域为99°E~135°E，15°S~45°N，包括渤海、黄海、东海和南海及其周边海域。为了给耦合预报模式提供较准确的预报初始场，在预报开始之前，分别进行了海浪模式和海洋模式的前24小时同化后报模拟。海浪模式和海洋模式都采用了集合调整Kalman滤波同化方法，海浪模式同化了Jason-2有效波高数据；海洋模式同化了SST数据、MADT数据和ARGO剖面数据。为了改进海洋温度和盐度的模拟，我们在海洋模式的垂向混合方案中引入波致混合和内波致混合的作用。预报系统的运行主要包括两个阶段，首先海浪模式和海洋模式进行了2014年1月至2015年10月底的同化后报模拟，强迫场源自欧洲气象中心的六小时的再分析数据产品。然后耦合预报系统将同化后报模拟的结果作为初始场进行了14个月的耦合预报。预报产品包括大气产品（气温、风速风向、气压等）、海浪产品（有效波高和波向等）、海流产品（温度、盐度和海流等）。一系列观测资料的检验比较表明该大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的预报结果较为可靠，可以为南海及周边海洋资源开发和安全保障提供数据和信息产品服务。 相似文献
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本研究针对第三代MASNUM海浪模式的并行设计特点,设计实现了并行化不规则嵌套计算,从而提高了海浪模式嵌套模拟的灵活性和时效性.选取浙江舟山、宁波附近海域,利用201 1年的NCEP再分析风场作为强迫,采用大、中、小网格并利用该嵌套模式进行了三重嵌套应用.其中大、中区域实验均采用规则矩形方式设置开边界,大区域的模拟结果为中区域嵌套实验提供开边界条件,同时中区域嵌套输出小区域嵌套实验在不规则开边界上的边界条件.中区域的实验结果与卫星观测资料的对比表明:嵌套实验比无嵌套实验的误差小30％左右,二者在开边界附近的有效波高差异较大,达到0.5m以上.8月份中区域的无嵌套实验所得有效波高平均为0.7m,最大值为3.6m,嵌套实验结果则分别为1.0、7.1m,后者更接近以往观测资料所显示的平均波高1.5～2.0 m和最大波高5.0 ～10.0 m的结果,表明该常规嵌套方式的可行性.小区域实验也包含嵌套和无嵌套2个实验,开边界均采用不规则形状.实验结果表明:在5～8月期间,嵌套实验的波向与无嵌套的波向差异较明显,主要表现为外海传入;在6～7月份,嵌套实验与无嵌套实验有效波高的差值达1.0m以上;嵌套实验的周期普遍大于无嵌套的模拟结果,其最大差异为8 s.上述实验结果表明,该嵌套模式可实现规则开边界区域和不规则区域的嵌套模拟,可应用于复杂近岸区域的海浪数值模拟和预报,有效提高对关注区域海浪的模拟能力. 相似文献
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静态集合样本的构造及其在全球海浪滤波同化中的应用 总被引：4，自引：2，他引：2
本文提出一种最佳静态集合样本的构造方法,利用不同时段内海浪有效波高的模拟偏差构造静态集合样本,并将其与由模拟结果和观测资料统计的模式误差进行概率密度分布及时空相关性分析,结果表明24h间隔有效波高偏差与后者的相关性最好,称为最佳静态集合样本,可用于近似背景误差。将所构造的静态集合样本应用于滤波同化调整过程,采用MASNUM海浪模式,利用Jason-1卫星高度计数据,对2008年全球海域开展海浪同化实验,实验结果表明,基于最佳静态集合样本的海浪同化调整,可以有效地改善海浪模式的模拟效果。 相似文献
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背景误差相关结构的确定是影响海浪同化效果的关键因素之一。集合Kalman滤波是一种较为成熟的同化方法,其可以对背景误差进行实时更新和动态估计,现已广泛应用于海洋和大气领域的研究。本文基于MASNUM-WAM海浪模式,分别采用静态样本集合Kalman滤波和EAKF方法,针对2014年全球海域开展海浪数据同化实验,同化资料为Jason-2卫星高度计数据,利用Saral卫星高度计资料对同化实验结果进行检验。结果表明,两组同化方案均有效提高了海浪模式的模拟水平,EAKF方案在风场变化较大的西风带区域表现显著优于静态样本集合Kalman滤波方案,但总体上两者相差不大。综合考虑计算成本和同化效果,静态样本集合Kalman滤波方案更适用于海浪业务化预报。 相似文献
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不同海洋动力过程之间的相互作用决定了海洋系统内部的结构,外观表征上则反映了海洋动力要素的空间及剖面精细化分布与演变特征,海洋动力系统相互作用理论愈来愈成为支撑海洋耦合数值模式与数值预报发展的重要基础。不同于Reynolds尺度平均概念,基于局域平稳均匀统计意义下的集合平均可易于实现集合层级和系统划分。在此基础上提出了一种实用的集合平均方法,分析了不同海洋动力过程之间的相互作用机理,包括大尺度动力过程对中、小尺度过程的输运、剪切生成作用,以及后者对前者的混合作用。重点揭示了湍流、波动对涡旋/环流的输运通量剩余量主要分量所起的作用,探讨了波动强剪切生成湍流的能量贡献效应等性质,为海浪-海流耦合实用模块的研发及数据资料处理提供设计方法。 相似文献
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