超浅海风暴潮的一个联合模型及其对渤海风潮的初步应用

1975年秦曾灏、冯士筰提出“超浅海风暴潮”理论及相应的动力学模型(简称秦、冯模型)，给出了风暴潮位预报方程及风暴潮流的解析解，经数值检验，该理论适用于渤海风潮，但涡动系数采用与深度无关的常数值，是物理假设上的一个弱点。     

浅海流体动力学一种含变湍粘性系数的流速分解模型(Ⅱ)——模型在超浅海风暴潮零阶问题中的应用

本文将流速分解模型应用于作为超浅海风暴潮的渤海风潮,并讨论了变湍粘性系数的确定。作为一个初步的,但较为成功的数值试验例子,描述了实际风场作用下的渤海风潮,比较了变湍粘性系数模型与常湍粘性系数模型的计算结果间的差异。     

浅海流体动力学一种含变湍粘性系数的流速分解模型（Ⅱ）——模型在超浅海风暴潮零阶问题中的应用

本文将流速分解模型应用于作为超浅海风暴潮的渤海风潮，并讨论了变湍帖系数的确定。作为一个初步的，但较为成功的数值试验例子，描述了实际风场作用下的渤海风潮，比较了变湍粘性系数模型与常湍粘性系统模型的计算结果间的差异。     

超浅海风暴潮的数值模拟（Ⅰ）——渤海风潮的一阶模型

在文献的基础上，本文又以超浅海风暴潮一阶模型对渤海风潮进行了数．值模拟，并基于天气图对一次实际风潮做了试算，对数值结果进行了分析。     

超浅海风暴潮的进一步研究

1975年秦、冯创建了“超浅海风暴潮”模型。此后,有若干文献〔2-5〕以及一些尚未发表的论文。从数值模拟以及理论方面将此模型用于研究渤海风潮,均获得一定结果,证实了该模型的实用价值。本文从理论上对超浅海风曝潮模型的波动性,垂直变涡动系数、底磨擦表达式以及可变边界问题进行探讨。     

波浪对风暴潮影响的数值研究

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%.     

风暴潮模拟中潮位对风拖曳力系数的影响研究

近年来,应用数值模型模拟台风引起的风暴潮运动越来越普遍,模型中对于风拖曳力系数的确定,一般都从相对风速出发,可引用的公式也较多,但这些公式很少考虑潮位变化对此系数的影响.在强潮河口、海岸海域,潮位变幅大,最高潮位甚至可达风速参考高度(10m)的近一半,如长江口和杭州湾.在数值模拟中不考虑风暴潮和天文潮共同引起的潮位变化,会造成风应力高潮时被低估、低潮时被高估的现象,从而影响风暴潮模拟的精度.为此本文对现有的风拖曳力系数加以改进,提出了考虑潮位影响的风拖曳力系数表达式,并应用于长江口、杭州湾9711号台风风暴潮的模拟中,增水模拟结果得到了明显改善,可进一步推广应用于强潮河口、海岸的风暴潮增水模拟中.     

风应力拖曳系数选取对风暴潮数值模拟的影响

在风暴潮的形成中风应力起决定性作用 ,风应力拖曳系数决定了大气与海洋间的动量传输率。观测结果表明 ,风应力拖曳系数随风速而变化 ,与海面粗糙度有关。文中采用几种与风速有关的风应力拖曳系数表达式进行数值模拟 ,与将其视为常数情况相比较 ,计算结果的精度均有较明显提高。对比各表达式模拟结果 ,采用 Smith(1980 )风应力拖曳系数公式的模拟效果为最好     

背景流场对台风风暴潮数值预报的影响研究

选取了3个穿过台湾海峡的台风引起的台风风暴潮为算例,分别用SODA月平均流速资料做垂向平均后构建了台湾周边海域的大尺度背景环流场,利用国家海洋环境预报中心业务化的台风风暴潮模式对经过该海域的台风个例进行风暴潮数值模拟。将结果与验潮站潮位实测资料进行对比发现,在加入了背景流场后,能更好地模拟整个风暴潮过程,模拟结果更接近真实值,特别是对于原模式风暴增水峰值容易偏大的问题得到了改善,而且整体相对误差更小,提高了风暴潮模式的业务稳定性。     

辐射应力对台风风暴潮预报的影响和数值研究

台风过程期间,风暴潮和海浪是相伴相生的,相互作用的.波致辐射应力对于近岸风暴增、减水起着十分重要的作用,传统的海浪模式计算辐射应力耗时较多,不能满足业务化预报的要求.根据已有波浪辐射应力的理论表达式,经过严密的数学推导,适当的简化处理,提出了一个较为简单的波浪辐射应力表达式,并将其应用到业务化风暴潮数值预报模式中去,通...     

基于参数化风场的浙江沿海风暴潮数值模拟

针对台风参数化风场模型中最大风速半径$（{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}）$和径向气压分布系数$（B）$两个关键参数,以0216（“森拉克”台风）和0414（“云娜”台风）两场台风为例,采用多种$ {R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $和$ B $计算方法的组合方案,再现台风过程,并提取3处观测站点的模拟数据,与实测结果进行比对。将所得的台风风场作为风暴潮模型的驱动风场,利用MIKE 21模型进行浙江沿海两场台风的风暴潮数值模拟,结合实测资料,验证并分析天文潮位和风暴潮增水水位。结果表明,本文选取的参数化风场模型适用于计算影响浙江海域的台风风场,以此为基础建立的风暴潮模型的模拟结果满足精度要求。     

近海湍流三维数值模拟中的重整化群模式

利用重整化群理论来确定近海湍流数值模式中的垂向涡动粘性系数，并对冬末春初琼州海峡的潮流场特征进行数值模拟。结果表明，重整化群模式的待定常数少，应用方便可行，其计算结果也比常用的湍流封闭模式的计算结果更加合理。     

湍流数值模拟中封闭模式应用的局限性

通过对琼州海峡的潮流场特征进行数值模拟，指出了选择不同的特征混合长度表达式对数值模拟结果的影响，表明了基于特征混合长度理论的流封闭模式在近海湍流数值模拟中应用的局限性。     

一次典型寒潮风暴潮过程的数值模拟研究

建立了渤海及邻近海域天文潮与风暴潮的耦合模型。在验证的基础上,以2003年10月寒潮为例,分析了寒潮作用下渤海沿岸的增、减水及潮流场的时空分布变化特征。结果表明,寒潮作用下渤海湾沿岸增水幅度较大,水位振荡明显;潮流运动发生较大改变,局部海域的往复流转化为单向流,可能会影响渤海湾沿岸泥沙的运动。     

波浪对风暴潮影响的数值研究

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%.     

海面风应力拖曳系数参数化方案对风暴潮数值模拟的影响

为了比较不同的海面风应力拖曳系数参数化方案在风暴潮数值模拟中的效果,采用9种不同的风应力拖曳系数参数化方案对湛江附近海域15个热带气旋风暴潮进行数值模拟.模拟结果表明,不同风应力拖曳系数参数化方案对热带气旋风暴潮增水最大值的数值模拟效果不完全相同,在风暴潮数值模拟中要选择合适的风应力拖曳系数参数化方案;文中Smith(...     

风暴潮三维数值计算模式的研究及在渤海湾的应用

以实验室二维温带风暴潮数值模型为基础,综合考虑海洋潮波动力与风应力联合作用,建立温带风暴潮三维数值计算模型.模型从推导三维风暴潮基本控制方程出发,并应用交替方向隐格式(ADI)方法对方程进行离散求解.对于浅水动边界,模型采取局部深槽、缩小水域的活动边界处理方法.利用拟三维数值计算方法,并提出了非平面水深等分模式和平面等水深分布模式,应用这两种计算模式分别对渤海湾2009年5月8～10日发生的风暴潮过程进行了数值模拟.将风暴潮位计算结果和增水位计算结果与塘沽验潮站的实际观测数值进行对比验证,结果显示受风应力与潮波联合作用的风暴潮位和增水位与实测数据吻合良好;通过比较得到了平面等水深分布模式的计算成果要比非平面水深等分模式的计算成果更接近观测资料的结论,为风暴潮预报提供了理论依据.     

胶州湾三维变动边界的潮流数值模拟

基于Blumberg等（1986）的河口、陆架和海洋模式，引入变边界处理技术，建立了胶州湾三维变动边界的潮流模型，模型以σ-正交曲线坐标下三维非线性潮波方程为基本方程，引入2.5阶瑞封闭方程组，采用分裂算子法数值求解方程组，利用湍封闭方程求解垂直紊动粘滞系数，采用干湿网格方法模拟潮流漫滩过程，三维变动边界潮流模型计算结果与实测值吻合良好。     

不同类型台风气象场对深圳近海海域风暴潮模拟的比较研究——以台风“山竹”为例

台风引起的风暴增水严重影响沿海地区的生产生活,是造成经济损失最严重的海洋灾害之一。深圳市位于中国南海北部沿岸,是易受风暴潮灾害影响的区域,对深圳近海海域风暴潮开展研究不仅能够提升对风暴潮物理机制的认识,同时对沿海城市有效防灾减灾预警有重要意义。在风暴潮模拟研究过程中,台风气象场是风暴潮模拟准确与否的关键因素。本文针对深圳近海区域海洋环境,以海流模型FVCOM(finite volume community ocean model)和海浪模型SWAN(simulation wave nearshore)为基础,建立了区域风暴潮–波浪耦合模型,分别用再分析气象数据(European center for medium weather forecasting,ECMWF)、理想台风模型(Holland)及大气模型台风模拟结果(weather research and forecast,WRF)作为驱动场条件,对台风“山竹”期间的风暴潮过程进行模拟。结果表明:分辨率较低的ECMWF再分析气象数据难以准确体现台风水平结构,从而导致模拟误差;Holland气象场在整体上能够对台风“山竹”进行准确模...