海浪同化预报模型理论基础

将共轭变分同化方法应用于LAGFD－WAM海浪数值模式，导出了海浪谱能量平衡方程的共轭方程以及风输入、破碎、底摩擦、波波非线性相互作用和波流相互作用的相庆共轭源函数，建立了海浪同化模型，数值计算仍采用特征线嵌入计算格式，为合成孔径雷达波谱反演资料和卫星高度计有效波高资料同化奠定理论基础。     

Envisat ASAR海浪谱资料的最优插值同化试验

基于第三代海浪数值模式LAGFD-WAM,分别利用4种不同形式的各向同性背景误差相关函数进行了Envisat高级合成孔径雷达(ASAR)海浪谱资料的最优插值同化试验.与4个浮标实测数据的比较验证表明,ASAR海浪谱资料的最优插值能够有效地改进海浪模式有效波高的模拟.4种不同形式的各向同性背景误差相关函数的同化结果相差不大,决定同化效果好坏的关键是对相关距离尺度的选取.针对自回归形式的背景误差相关函数的试验结果表明,相关距离尺度的量级在400-500km时同化效果最好,此时同化后的模式有效波高均方根误差比未同化时相对减小了26%.     

亚丁湾海域数值预报与Argo观测温度比较研究

亚丁湾海域是印度洋西部一个重要海洋运输通道,其海水性质变化多样,海水运动复杂,对航海等起着重要作用。利用了海浪-环流耦合模式建立的全球大洋环流预报系统2008年的预报结果,结合实时/准实时的Argo观测资料,针对亚丁湾海域进行了模拟与观测的对比研究。对比分析包括:不同季节代表月份的预报结果与Argo剖面的比较、预报结果与全年Argo观测温度误差的统计分析等。比较表明:该预报结果与Argo观测剖面吻合较好,温度预报在整体上具有较小的误差,在100 m以深的海洋下层有75%的温度误差分布在±1℃范围内,而100m以浅的海洋上层的温度误差在该范围占67%。比较结果也显示预报的上层混合作用仍略偏弱,剖面中的逆温现象没有在预报中反映出来等,其机制有待深入研究,可能受分辨率低的限制。这些结果为将来在该海域建立高分辨率的海洋环流预报系统有一定借鉴意义。     

浅水环境下波浪能能流密度计算方法研究

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。     

波浪输运通量剩余量对上层海温的影响分析

提出了波浪输运通量剩余量BSMT在Princeton Ocean Model(POM)中的实现方式,探讨了BSMT的作用机制。BSMT对上层海洋有重要的影响,其作用效果与背景温度场的梯度密切相关。BSMT可使浅水区和黑潮附近区域的上50m层升温约0.1~0.3℃,且升温幅度与背景温度场的梯度及海浪过程密切相关。初步研究结果表明,BSMT作为温度控制方程驱动源项可以影响海洋上层结构,为进一步海浪-海流相互作用研究奠定了基础。     

1993—2011年北大西洋与北太平洋的波浪变化及其原因探究

基于1993—2011年的7套卫星高度计数据,分析北大西洋和北太平洋的波浪变化趋势;利用NCEP/NCAR提供的月平均风场及SLP(Surface Level Pressure)数据,分析风场和SLP的空间变化特征,并通过主成分分析进一步考察了波浪变化与SLP的相关关系。结果表明:北大西洋波浪变化趋势的空间分布呈偶极子形态,西南区域为增大趋势,东北区域为减小趋势;而北太平洋波浪变化的主要特征是在中纬度带呈明显的减小趋势;比较而言,波浪变化趋势的空间形态与SLP变化的空间分布特征更接近,波浪主要模态的空间分布及时间系数与SLP距平场的震荡特征十分吻合,大尺度背景场SLP的变化对波浪的长期变化趋势有重要的影响。     

The Nonlinear Interaction Process in the wave Assimilation Model and Its Experiments

This paper presents a composite interaction formula based on the discrete-interaction operator of wave-wave nonlinear interaction for deriving its adjoint source function in the wave assimilation model.Assimilation experiments were performed using the significant wave heights observed by the TOPES/POSEIDON satellite,and the gradinet distribution in the physical space was also analyzed preliminarily.     

Tidal effects on temperature iront in the Yellow Sea

Temperature front (TF) is one of the important features in the Yellow Sea, which forms in spring, thrives in summer, and fades in autumn as thermocline declines. TF intensity |ST| is defined to describe the distribution of TF. Based on the MASNUM wave-tide-circulation coupled model, temperature distribution in the Yellow Sea was simulated with and without tidal effects. Along 36°N, distribution of TF from the simulated results are compared with the observations, and a quantitative analysis is introduced to evaluate the tidal effects on the forming and maintaining processes of the TF. Tidal mixing and the circulation structure adapting to it are the main causes of the TF.     

波浪对泥沙作用的数值研究及在渤海区域的检验

针对渤海海域开展了波致底切应力对泥沙作用的数值估计。针对浅水条件,通过理想试验估算了波致底切应力对波流耦合底切应力的贡献。针对渤海大风过程,利用ECOMSED模式,通过波流耦合底边界层模型模拟了渤海区域的泥沙浓度,并利用遥感资料对表层泥沙浓度的数值模拟进行了检验。对比结果表明,考虑波浪作用的情况下,模拟结果在总体分布上得到明显的改善。在大风过程中波浪对0~20 m近岸区域的泥沙再悬浮起主导作用。