基于SWAN模式的近10年南海北部波浪能资源研究

利用QN(QuikSCAT/NCEP)混合风场驱动第三代海浪数值模式SWAN(SimulatingWaves Nearshore),得到中国南海北部1999年8月—2009年7月的海浪场,对该海域的波浪能资源进行综合分析,研究发现中国南海北部海域蕴藏着丰富的、适宜开发的波浪能资源.     

南海波浪能资源与其他清洁能源的优缺点比较研究

基于前人和自己已有的工作,将南海的波浪能资源与其他各种清洁能源的优缺点进行比较,为清洁能源的开发与利用提供参考．通过比较发现：南海具有较为丰富的、适宜开发的波浪能资源,且南海也属于中国太阳能资源和风能资源较丰富的地区,在南海实行海浪发电为主,波浪能、太阳能和风能联合发电,必将具有广阔的前景．     

全球海域大风频率精细化统计分析

利用1999年8月-2009年7月高精度、高分辨率的QN（QuikSCAT／NCEP）混合风场,对全球海域6级以上的大风频率进行统计分析,为航海、防灾减灾、海洋能开发等提供科学依据。结果表明,全球海域6级以上大风频率具有很大的区域性、季节性差异：1）南北半球西风带海域的大风频率明显高于其余海域,尤其是南印度洋“咆哮西风带”海域出现频率最高,高值中心在60％以上。30°N以内低纬度大范围海域的大风频率整体较低,基本在10％以内,仅在阿拉伯海、琉球群岛——台湾岛——南海大风区一带、南印度洋的马达加斯加——澳大利亚一带存在以东西向椭圆状海域,在20％-40％;2）冬半球的大风频率远大于夏半球,1、4、10月南北半球西风带海域的大风频率明显强于其余海域,7月南半球西风带海域的大风频率较高,北半球大部分海域在10％以内,阿拉伯海、孟加拉湾、南中国海,由于受到强劲西南季风的影响,为北半球的大风频率相对大值区,尤其是阿拉伯海大部分海域在50％以上,大值中心甚至高达90％以上。     

1957～2002年南海—北印度洋海浪场波候特征分析

利用ERA-40海表10 m风场驱动第三代海浪数值模式WAVEWATCH-Ⅲ,得到南海—北印度洋1957年9月至2002年8月的海浪场,并分析其波候(风候)特征.研究发现如下主要特征:(1)该海域的波高波向、风速风向受季风影响显著;(2)北印度洋大部分海域的海表风速呈显著性逐年线性递增趋势,大约0.01～0.02 m/(s·a),南海线性递增的区域则较少,有效波高呈显著性逐年线性递增的区域主要集中在低纬度中东印度洋(约0.003～0.006 m/a)、索马里附近海域(大约0.002～0.005 m/a)、南海大部分海域(约0.002～0.004 m/a),线性递减的区域主要集中在孟加拉湾海域(约-0.002 m/a);(3)Nino3指数与南海—北印度洋的海表风场、浪场存在密切的关系;(4)南海—北印度洋的海表风速与有效波高存在5.2a左右的共同周期,南海的海表风速、有效波高还存在2.0a左右的共同周期,北印度洋的海表风速、有效波高还存在26.0a的长周期震荡.     

近45 年南海-北印度洋波浪能资源评估

利用 ERA-40海表10 m 风场驱动第三代海浪数值模式(WAVEWATCH-,Ⅲ简称 WW3),得到南海–北印度洋1957年9月~2002年8月的海浪资料,计算该海域的波浪能,分析波浪能流密度的四季分布特征、不同能级出现的频率及波浪能流密度的稳定性,为海浪发电、海水淡化等选址提供依据.研究发现,南海–北印度洋海域蕴藏着较为丰富的波浪能:(1)南海–北印度洋大部分海域的年平均波浪能流密度在2 kW/m 以上,大值区位于南海、孟加拉湾、索马里附近海域.(2)南海–北印度洋海域波浪能流密度大于2 kW/m 和大于4 kW/m 出现的频率都较高.(3)南海–北印度洋的波浪能流密度具有较好的稳定性,春季、秋季、冬季的稳定性好于夏季,南海的稳定性好于北印度洋     

近45 年北印度洋海表风、浪特征研究

基于第三代海浪数值模式(WAVEWATCH-Ⅲ),以ERA-40海表风场为驱动场,得到北印度洋1957年9月～2002年8月的海浪场,并分析其特征.研究发现,北印度洋1958～2001年年平均海表风速和有效波高均呈缓慢递增趋势;北印度洋的海表风速、有效波高存在2.36～5.2 a左右的共同周期及26 a的长周期震荡;北印度洋海域年平均海表风速、有效波高的突变形势与冬季相似,突变期在20世纪80年代初.本研究可以为在北印度洋这一重要战略通道上作业的船只提供重要参考.     

西北太平洋海域海表风速长期变化趋势研究

利用来自ECMWF的ERA-40海表10m风场资料,对西北太平洋海域海表风速的长期变化趋势等进行研究,研究发现:(1)1958-2001年期间,西北太平洋第一岛链以内海域的海表风速不存在显著的逐年变化趋势,第一岛链以外地广阔洋面则基本表现出显著性逐年线性递增趋势,递增趋势约0.005-0.02 m·s1·a-1,呈显著性逐年线性递减的海域主要分布于一些零星海域;(2)近44年期间,西北太平洋海域的海表风速整体上以0.0072m·s-1·a-1的速度显著性逐年线性递增,在1958-1974年期间,海表风速的递增趋势较强,1975-2001年期间,西北太平洋海域的海表风速整体上变化趋势较为平缓,尤其是在1976-1983年期间,海表风速的走势甚为平缓;(3)西北太平洋海域的海表风速不存在显著的逐MAM、逐JJA变化趋势,逐SON和逐DJF则表现出显著的线性递增趋势,逐SON的递增趋势为0.0047 m· s-1· a-1,逐DJF的递增趋势为0.0079m·s-1·a-1;(4)西北太平洋海域的海表风速存在多种尺度的变化周期,具有明显的2.0-2.4年、4.3-5.2年以及26年以上的长周期震荡.     

基于两种数据集的全球SST变化趋势的对比研究

分别利用了来自NOAA和Hadley中心的SST(Sea Surface Temperature)资料,分析了全球海域每个网格点上SST的变化趋势,并将两种资料分析的结果进行比较。研究发现:近150a期间,全球大部分海域的SST以0.003℃.a-1左右的速度显著性逐年线性递增,仅在格陵兰南部海域和两极部分海域呈显著的逐年线性递减趋势;NOAA的SST变化趋势的区域性差异比Hadley的SST明显,但后者变化趋势的强度稍大于前者;不同海域SST的逐年变化趋势由不同的季节主导;在1910年为近150a来SST的最低点,之后缓慢上升,在1942年附近达到1个相对高点,而后略有下降,但很快又恢复上升趋势,上升趋势一直延续至今。     

1870-2011年全球海域SST变化趋势

利用来自英国气象局哈德莱中心(Met Office Hadley Centre)的海表面温度(Sea Surface Temperature, SST)资料, 对全球海域近140余年来SST的长期变化进行分析。研究发现:(1)1870—2011年期间, 全球大部分海域的SST表现出显著的逐年线性递增趋势, 在两极大部分海域、格陵兰南部海域呈显著的递减趋势, 仅在部分小范围海域及一些零星海域的SST无显著变化。近海的递增趋势强于大洋, 大洋西岸的递增趋势强于大洋东岸。(2)近140余年来, 整体上全球的SST以0.0038℃/a的速度显著增加, 其中1870—1910年表现出较为显著的递减趋势, 1910年至今表现出较强的递增趋势。(3)1870—1910年期间, 全球大范围海域的SST无显著变化; 呈显著递减的海域主要分布于东海、阿拉斯加半岛南部海域、北大西洋30°N附近海域、冰岛南部海域、南印度洋西风带海域、新西兰附近海域; 呈显著递增的区域较为分散。1910—2011年期间, 全球大范围海域的SST逐年显著递增, 在两极大部分海域呈显著的递减趋势。(4)1870—1960年期间, 两极的SST走势较为平缓; 1960—2011年期间, 南极尤其是威德尔海的SST表现出显著的递减趋势, 其中逐8月的递减趋势尤为强劲; 北极逐2月、逐5月的SST呈显著性递减, 逐8月呈显著性递增且趋势较为强劲, 达到0.0402℃/a, 逐11月的SST无显著变化。     

1988-2010年中国海域波浪能资源模拟及优势区域划分

基于国际先进的第三代海浪数值模式WAVEWATCH -Ⅲ,以CCMP风场为驱动场,模拟得到中国海域域1988年1月-2010年12月的海浪场。从提高波浪能资源利用效率的角度出发,定义了波浪能资源开发的有效时间,综合考虑波浪能流密度的大小、资源开发有效时间出现的频率、能流密度的稳定性(变异系数)、SWH和能流密度的变化趋势、资源的总储量和有效储量等方面,对中国海域域的波浪能资源进行评估。研究发现:(1)南海北部四季皆为能流密度的大值区,各个季节基本都在8 kW/m以上,秋冬两季更是高达20 kW/m以上。(2)东海和南海大部分海域的波浪能资源开发有效时间出现频率较高。(3)能流密度的稳定性在1月最好,4月和10月次之,7月最差;南海能流密度的稳定性好于其余海域,其中又以南海北部海域的稳定性最好。(4)中国海域域大部分海域单位面积的波浪能总储量在2×104 kW·h/m以上,高值中心分布于南海北部海域,有效储量的分布特征与总储量基本一致。(5)我国大部分海域的SWH和波浪能流密度呈显著的逐年线性递增趋势,SWH的递增趋势为0.5~2.5 cm/a,能流密度的递增趋势为0.05~0.55 kW/(m·a)。(6)我国大部分海域蕴藏着较为丰富的波浪能资源,其中南海北部、台湾以东洋面及琉球群岛附近海域为波浪能资源的优势区域。