南中国海台风浪数值模拟研究——以台风“珍珠”为例

以QSCAT/NCEP混合风资料和Myers经验模型风场构造台风风场,并以之作为驱动风场,建立一个基于第三代海浪模式SWAN的两重嵌套台风浪数值模拟模型。以0601号台风珍珠为例,对南中国海至广东的台风浪进行数值模拟研究。将数值模拟结果与台风期间Jason-1卫星高度计观测资料和近岸浮标实测资料(波高、波向和波周期)作了较为详细地比较,并分析台风浪要素的时空分布。结果显示台风浪要素的数值模拟值与实测值吻合良好,表明SWAN模型能够较好地再现大洋和近岸台风浪的时间发展过程和空间分布特征。     

东太湖风生流套网格模式模拟

根据１９８４年８月水位、１９９３年９月湖流资料，通过建立太湖风生流模式，并在此基础上采用数值嵌套技术，设计太湖风生流套风格模式，对不同风情下的东太湖风生流进行模拟研究，结果表明：湖区风场了东太湖风生流的流型及流向，对峙方位风场形成的风生流流向几乎相反，稳定风生流流态表现为湖中若干环流区和沿岸流的有机结合风场作用初期，风生流流各与湖区风向近乎一致。偏ＮＷ风向作用，西太湖湖水流水流入东太湖，并在东太湖     

合成风场作用下的近海重现期波要素分析

运用第三代海浪模式SWAN,分别将台风模型风场、美国NCEP风场、合成风场作为其驱动风场,与实测值比较发现:合成风场优于另外两种风场,在台风中心和远离台风中心地带模拟效果都较好。故选用合成风场作为驱动风场,对1982—2015年间影响东南沿海的210个台风过程进行数值模拟推算,进行P-Ⅲ曲线拟合分析,与测站实测资料符合良好。在此基础上,分方向绘制出东南沿海的百年一遇的波高分布图,可为近海工程环境评估和设计提供参考。     

ERA-Interim和ERA5再分析风资料在中国近海的适用性对比研究

全球再分析海面风资料在波浪模拟和风能资源评估等研究中发挥着重要作用，但风场资料种类繁多，且准确性在不同海域差异较大，使用时需要进行适用性分析。本文基于欧洲中期天气预报中心的ERA5和ERA-Interim再分析风场，利用多个站点的实测数据，分析了其在中国近海的适用性，并将再分析风场输入FVCOM-SWAVE波浪模型，对比了它们在常风天和台风天对波浪模拟的效果。结果表明：（1）常风天条件下ERA5和ERA-Interim资料在中国近海表现相似，风速较实测值略偏大，均能基本反映海表面风场变化和平均风速分布，吻合度指标在各站点均超过0.9;(2) ERA5对台风的模拟显著优于ERA-Interim，能较好模拟台风风速结构，对不同台风模拟精度差异大，整体上会低估台风风速；（3）风场质量是造成波浪模拟误差的主要原因之一，ERA5和ERA-Interim均能较好地模拟常海况下的波浪变化情况，而在台风浪的模拟中ERA5更优，“双台风”现象对风速和波浪的模拟准确度影响大。     

太湖风浪场的计算与比较

首先探讨了浅水风浪数值模型—SWAN模型应用于模拟内陆湖泊风浪生成和传播变形时的特点。该模型存在不能有效地模拟近固壁边界处风浪场的缺点,以能正确地模拟湖区的风浪场和节约计算时间为原则,确定了计算范围。对太湖进行了风场和风浪场的现场观测。分别利用规范公式和SWAN模型两种方法、根据观测和预报的风场计算了湖区的有效波高,并将计算结果和现场观测值进行了详细比较。结果表明基于观测的风场,利用两种方法所计算的太湖风浪场的精度基本相当;在根据观测的风场、利用SWAN模型计算内陆湖泊的风浪场时,需要精心选择恰当的风场;在根据预报的风场预报湖区风浪场时,SWAN模型的精度要高于规范公式的精度。     

基于台风风场模型的台风浪数值模拟

以CCMP风场资料为背景风场,结合藤田风场模型、Myers风场模型、Jelesnianski风场模型、Holland风场模型,分别构建全新的海面风场.基于非结构三角网格,采用第三代近岸海浪模式SWAN对2011年第5号强热带风暴“米雷”产生的台风浪进行数值模拟.比较SWAN模式模拟的结果和浮标实测数据,发现风场模型能够有效提高台风中心附近3至5倍台风最大风速半径范围内风场和台风浪有效波高的模拟精度.对比4种风场模型对应的台风浪模拟结果,发现Holland风场模型模拟的有效波高与浮标实测值最接近.     

基于SWAN模式的台风浪数值模拟初步研究

利用CCMP风场和Holland经验风场模型,构建不同合成半径的合成风场。基于SWAN模式对2010年第13号强台风鲇鱼进行数值模拟,然后使用卫星数据验证模式风速和波高,结果表明模式结果与实测值吻合良好,并且100km合成半径的风场模拟结果最佳。最后使用基于不同拖曳系数参数化方案的SWAN模型进行波高模拟,结果表明不同拖曳系数参数化方案造成的差异主要反映在大风区,新版本的SWAN41.01修正风能输入项后,波高模拟结果更加合理。     

一种台风暴潮数值模拟方法

本文提出一种简便的交替方向隐式差分格式求解沿水深平均的二维风暴潮模型。这种差分格式比常用的ＡＤＩ法具有更简单的形式和更高的计算效率。文中的精度分析和稳定性分析表明该差分格式在等步长条件下具有二阶精度、无条件稳定。在采用理想模型验证之后，本文给出了一次台风暴潮过程的计算实例，其中台风气压场和风场的模拟采用藤田气压模式和梯度风公式，并考虑台风移行产生的风场以及梯度风到海面风的订正。数值摸拟结果和实测值符合良好，其精度达到工程应用要求。     

西北太平洋夏季海浪数值模拟研究

为了解第三代海浪模式SWAN在西北太平洋海浪模拟效果,利用2013年7月期间Jason-2卫星高度计观测资料,通过计算模拟值和观测值的绝对误差、均方根误差和进行逐日统计、分级统计、一次台风过程的统计,对FNL风场资料驱动SWAN模式的西北太平洋海浪数值模拟有效波高进行了检验。检验结果表明,模式对较小波高模拟效果较好,模拟波高与实测值误差在可接受的范围之内,可满足业务化预报的要求,但对较大波高的模拟存在一定的误差,且驱动风场的精细化水平直接影响模拟效果。     

海面风场对环台湾岛海域温跃层的影响

本文首先给出了环台湾岛海域的海表风场计算方法和海表风应力的参数化。在此基础上，把该研究海域分为四个区域，用对比的方法分析由POM模式所得到的数值结果，讨论了海表风应力对该海域不同类型温跃层的具体影响。主要结果如下：海表风应力是影响温跃层的动力因子，对季节性温跃层的深度和强度均有重大影响，但对大洋温跃层的影响不大；海面风场作用数值计算与实际风场误差不大，故可以用计算所得的风场来代表实际风场作实验对比分析；海表风应力较小时有利于温跃层的发展加强，风应力较大时温跃层将减弱消失。     

贡湖及其相关水域风生流模拟研究

在太湖风生流的数值模拟研究的基础上，设计模拟贡湖及其相关水域风生流的套网格数值模式。应用该模式研究不同风情下，梅梁湖，太湖主体湖水对贡湖的影响。     

太湖围湖利用与网围养殖的遥感调查与研究

太湖的生态环境一直倍受关注。本文采用遥感方法,结合实地考察和文献资料,利用GIS技术,对太湖1988~2003年期间的围湖利用面积和东太湖1990~2003年期间网围养殖面积的动态变化进行了研究。结果表明,1988~2003年期间,太湖围湖利用面积8.3258km2;1990~2003年期间,东太湖网围养殖的面积增加94.0129km2,2003年网围养殖面积达106.4702km2,已占东太湖水面面积79.3%。对大规模围湖利用和过度网围养殖引起的环境效应进行了分析,并且针对当前太湖资源开发利用存在的问题,提出了若干对策与建议。     

太湖夏季环流成因的数值研究

强潮河口盐水入侵对饮用水源地危害极大。基于平面二维水动力盐度模型, 对典型强潮河口—钱塘江的水动力及盐水入侵过程进行了数值模拟研究。结果表明枯水径流时盐度变化与潮位过程曲线类似, 潮差对盐度大小影响显著, 径流量的增加将逐渐减小其相似程度。当流量增加到一定程度后, 继续增加的一定径流量所产生的抑咸效果减弱, 水资源有效利用率降低, 此时允许水源地盐度超标并改从蓄淡避咸水库取水可有效节约水资源。盐度平面分布显示, 盐水入侵在强潮河口弯道处受涨潮流主流线影响明显, 靠近主流线一岸的盐度大于对岸, 单从盐水入侵角度考虑, 强潮河口弯道段的取水口应设置在远离涨潮流主流线一岸。钱塘江河口盐度数值模拟对于研究减轻盐水入侵对水源地危害的措施具有指导意义。     

Impact of Sea-Land Interaction on Evolution of Taihu Lake

1 .IntroductionFor Lakes near the middle andlower reaches of the Yangtze River ,theformationof lake basinsisgreatly affected by geological structures ,andthe interaction betweenrivers and seas .The Taihu Lakeis locatedinthelow-lying plain nearthe east coa…     

平原水网地区湖泊的水环境容量及允许负荷量

本文从平原水网地区的湖泊具体特征出发,探讨了平原水网地区的湖泊水面允许负荷量和水环境容量的计算方法,并对我国著名的淡水湖太湖进行了计算,为太湖的水质规划和保护提供了科学的依据。     

太湖表面定振波的数值计算和最大熵谱分析

利用水动力学方程对太湖表面的定振波进行计算，算得定振波周期约为４５２ｍｉｎ，另外，利用１９９２年８月２９－３１日在太湖西山观测到的水位资料，采用最大熵谱法，分析太湖表面的定振波，得周期值约为４５０ｍｉｎ。计算和分析的周期值基本吻合，取熵谱分析结果得太湖表面的单节点定振波周期值为４５０ｍｉｎ。     

太湖水体有机污染与主要环境因子的响应

根据１９８７－１９８８年有关研究资料，分析太湖ＣＯＤ，ＢＯＤ５和ＴＯＮ的时空变化及其与ＴＯＣ的关系，研究ＣＯＤ出入湖量和水文气象因子对湖体ＣＯＤ的影响。结果表明，ＣＯＤ是太湖有机污染的重要指标；在不同时期和湖区，其含量差异明显，丰水期低，枯水期高。各湖区污染排列为：五里湖＞梅梁湖＞湖心区＞东太湖。进入太湖有机物量的增减，是ＣＯＤ在湖体中消长的主导因素，但水位和温度等条件因子对有机污染程度亦有重要曩     

太湖水环境的演变研究

本文通过对太湖近二十年的水质监测数据及其它有关资料进行分析，试图对太湖水环境演变作一概括总结，指出太湖近几十年来水环境方面存在的主要问题，其主要表现为湖泊面积不断减少，滩地发育，防洪调蓄能力下降；水污染日益严重，水华频繁爆发，富营养化程度日益加剧等，并对近些年来太湖水环境的研究和治理作一简要总结，提出水环境研究中存在的一些问题。     

太湖的形成和演变过程

本文从沉积学、地层学、地貌学、考古学和历史地理学角度,综合分析了太湖的成因和演变。认为地壳沉降与海面上升是构成江南碟形洼地的内外动力,为太湖的形成奠定了基础。全新世海侵最盛时,太湖海湾水深潮急、泻湖、滨海沼泽围绕海湾分布。随南部湾口沙嘴封堵,海湾趋于消失,陆地扩大,遗址增多。3700a来,海面回升,湖面逐渐扩展,形成现代太湖。     

太湖渔业产量和结构变化及其对水环境的影响

依据太湖渔业和水环境监测资料,分析研究了1952～2006年太湖渔业产量、结构变化以及对水环境的影响.结果表明:1952～2006年太湖渔业总产量呈上升趋势;捕捞渔获物组成中,小型鱼类湖鲚为优势种,产量占渔获物比例从1952年的640.5t和15.8%增加至2006年的21130t和60.2%;而银鱼、鮊鱼、鲢鳙等其他鱼类在渔获物中比例大幅度下降,2006年渔获物组成远不及1952年合理.结果表明,太湖的逐渐富营养化、不合理的捕捞方式和过高的捕捞强度,以及太湖受改变的水力学特点等导致了这一变化.1991～2006年东太湖养殖渔业尤其是网围养蟹业迅速发展,养殖规模不断扩大后的大量投饵及不合理的水生植被利用方式给东太湖水环境带来了严重影响,东太湖水体现处于富营养状态.因此,需要控制太湖渔业捕捞强度、调整鱼种放流结构、加强鱼类资源繁殖保护,改善养殖渔业方式以及加强对湖泊水环境的综合整治,以使太湖渔业与水环境和谐可持续发展.