风场对SWAN模式在台湾海峡后报结果的影响

本文利用SWAN模式模拟分析了CCMP和DASCAT两种常用风场数据在台湾海峡海面的浪场结果。东北季风期3个月的浪场模拟结果与浮标实测波高时序数据相比,偏差均值不大于0.33 m,偏差均方根不大于0.59 m。一般在浮标波高大于3.5 m和小于1.0 m时,偏差偏大。6 h分辨率的风场数据相较于24 h分辨率风场数据对应的模拟结果更接近于浮标实测结果。在6 h和24 h分辨率的CCMP风场数据和24 h分辨率的DASCAT风场数据的模拟结果中,两两结果间的空间相关系数均不低于0.90,偏差均值不大于0.32 m,偏差均方根不大于0.4 m。     

SWAN模式对陆架浅水区有效波高的模拟研究及改进

验证了QSCAT/NCEP混合风场,并将其作为SWAN模式的驱动风场。以南黄海海域作为目标区域,对SWAN模式在陆架浅水区有效波高的模拟能力进行了研究。研究表明,默认参数下SWAN模式计算的有效波高较JASON-1卫星高度计数据偏小,最大偏差达0.6 m。通过对SWAN模式中各物理过程的分析,确定模式计算值偏小的原因是白浪耗散过大。采用参数修正法对白浪耗散项进行改进,将SWAN模式计算有效波高的均方根误差降低到0.16 m以下,相关系数提高到0.85以上。选择2002年中具有代表性的4个月对改进后SWAN模式进行验证,结果显示SWAN模式在研究区域具有良好的稳定性和适用性。     

北部湾海区有效波高与最大波高的关系及最大设计波高

目前,各种海洋工程规范采用的有效波高H_(1/3)与最大波高H_(max)的关系各不相同,它们采用窄谱条件下的理论关系或经验关系。本文针对北部湾海区的实际波浪状况,利用测波资料计算了谱宽参数的分布规律,然后在宽谱的条件下分析并确定了最大波高H_(max)与有效波高H_(1/3)的关系随谱宽度参量ε与波个数N的变化规律,最后结合北部湾有效波高的长期分布计算出不同重现期约设计波高。     

WAVEWATCH Ⅲ和SWAN模式在南海北部海域海浪模拟结果的对比分析

基于1987年9月到1988年8月期间南海北部的一个浮标资料,首先分析了美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合推出的再分析风场在南海北部海域的适用性,结果表明NCEP/NCAR再分析风场在一定程度上与浮标观测结果相一致。然后利用NCEP/NCAR再分析风场作为海浪模式输入场,评估了WAVEWATCHⅢ(WW3)和Simulating Waves Nearshore(SWAN)这2个海浪模式在南海北部海域模拟海浪的能力,结果表明在季风和季风转换期间,WW3模式和SWAN模式对有效波高的模拟能力几乎一致。在季风期间,WW3模式对平均波周期的模拟能力优于SWAN模式;而在季风转换时期,SWAN模式模拟平均波周期的能力较好。此外,还利用WW3模拟结果分析了南海北部海域海浪的空间分布特征,分析结果表明有效波高受季风影响呈显著的季节变化,平均波周期呈现相对显著的半年变化。     

基于JASON-2测高交叉点的东海有效波高SWAN模拟分析

以JASON-2卫星在上升和下降轨迹中所形成的交叉点的东海局部海域作为研究区域,以3个交叉点作为研究的实验点,SWAN模式基于1'-0.5'(间隔为0.1')的三角形水深网格的分辨率,对东海局部区域模拟2011年1-8月份的波浪数值,并将模拟的结果与JASON-2卫星的有效波高进行对比,结果表明,采用局部加密的三角形网格能够提高波浪数值模拟的精度,在采用有限三角形网格分辨率情况下,模拟精度随着网格分辨率的规律性增加呈现不规则递增现象,同时,设备运算效率会出现指数似的降低。通过对运算结果的统计可知,采用0.6'的三角形水深网格的分辨率获得模拟结果中精度幅度提高最大,同时加密的三角形网格主要对水深梯度较大的东南区域作用效果明显。     

基于漂流浮标的南大洋卫星高度计有效波高研究

随着技术的进步和数据处理方法的完善,经过修正的卫星高度计数据已获得普遍认可.但在南大洋缺少波浪现场数据,卫星高度计在极端恶劣气候条件下获得数据的准确度仍受到一定程度的质疑.中国于2020年第36次南极考察中,在南大洋布放了一套感应耦合漂流浮标,可提供可靠的南大洋现场波浪数据.本文利用该漂流浮标2020年1月27日至9月...     

两种网格下的SWAN模式对黄渤海海浪模拟比较

采用NCEP再分析风场作为驱动海浪模式的强迫场,在考虑相同物理过程和分辨率基础上,SWAN海浪模式分别采用矩形网格和非结构三角网格对2000年12月黄渤海海域波浪场进行模拟,并将模拟的有效波高与海洋浮标观测数据作对比分析,结果表明,SWAN模式运用两种网格均能够取得良好的模拟结果,相对矩形网格,非结构三角网格模拟有效波...     

Jason-2有效波高产品在中国海域的准确性评估

Jason-2卫星高度计的有效波高(Hs)产品在海洋学领域得到了广泛应用。为了综合评估Jason-2有效波高产品在中国多个海域和不同海况下的准确性,为其在中国海域的应用研究提供参考,本文基于国家海洋局20个水文气象浮标从2008年至2014年的长期观测数据,对Jason-2有效波高产品在中国三个海区(渤黄海、东海、南海)和不同海况(观测有效波高Hs最大为6.2m)下的准确性进行综合分析,并研究其准确性与离岸距离的关系。结果表明Jason-2有效波高产品:(1)在中国海域具有较好的准确性,均方根误差RMSE=0.445m;(2)在南海的准确性最高,而在渤黄海的准确性较差;(3)在2m≤Hs≤5m的海况条件下准确性较好;(4)在越远离陆地的海域准确性越高。     

南海北部海区波高与厄尔尼诺关系探究

以欧洲中期天气预报中心的23年再分析风场数据为基础,采用HIRHAM风场模式和SWAN海浪模型对南海北部海域的波浪场进行推算,并将南海北部海域的有效波高与厄尔尼诺指数作对比,探究两者的关系,分析结论如下：（1）南海海域波高具有较强的季节性变化特征,冬季波高大于夏季波高;（2）南海北部海域月平均波高与Niño3.4指数呈负相关,大部分海域呈中度相关,台湾和菲律宾之间的部分海域呈高度相关;（3）在强厄尔尼诺年,南海北部海域的有效波高明显偏小,且厄尔尼诺指数变化越大,波高越小;反之,在强拉尼娜年,南海北部海域的有效波高较大。     

基于浮标44013数据的有效波高预测研究

随着海事活动和海洋资源开发的不断增加,精准的海浪预报变得越来越重要.其中有效波高(SWH,Significant Wave Height)作为海浪的主要参数之一,精准的有效波高预测不仅可以给各项海事活动提供必要的海洋气象预报,还可以为波浪能高效利用提供重要的参考依据.由于受到复杂海洋环境和自然混沌行为的影响,有效波高的...     

基于ERA-Interim再分析资料的南沙海域风、浪场特征分析

基于ERA-Interim再分析资料,统计分析了南沙海域的风场、海浪场的时空特征,并进一步研究了风浪成长关系,建立了适用于南沙海域的风浪模型。月平均场分析结果表明:在季风期,南沙海域的月平均有效波高与风场的时空分布特征有良好的对应关系,位于中南半岛的东南部存在一个风速和有效波高的大值中心,冬季强于夏季,中心位置随季节转换稍向下风向移动。频率分析结果表明:南沙海域全年以4级以内风力和3级以内海浪出现的频率最高,6级以上大风和5级以上海浪主要出现在冬季风期间;全年最大风速和浪高出现在10、11月,最大风速达到8级,最大有效波高可达6级,但频率非常小;整个海域风速和浪高最小的时期是4—5月。     

Quality evaluation and calibration of the SWIM significant wave height product with buoy data

The significant wave height (SWH) is one of the main parameters that describe wave characteristics and is widely used in wave research fields. Wave parameters measured by radar are influenced by the offshore distance and sea state. Validation and calibration are of great significance for radar data applications. The nadir beam of surface wave investigation and monitoring (SWIM) detects the global-ocean-surface SWH. To determine the product quality of SWIM SWH, this paper carried out time-space matching between SWIM and buoy data. The data qualities were evaluated under different offshore distances and sea states. An improved calibration method was proposed based on sea state segmentation, which considered the distribution of the point collocation numbers in various sea states. The results indicate that (1) the SWIM SWH accuracy at offshore distances greater than 50 km is higher than that at distances less than 50 km, with an root mean squared error (RMSE) of 0.244 4 m, scatter index (SI) of 0.115 6 and relative error (RE) of 9.97% at distances greater than 50 km and those of 0.446 0 m, 0.223 0 and 18.66% at distances less than 50 km. (2) SWIM SWH qualities are better in moderate and rough sea states with RMSEs of 0.284 8 m and 0.316 9 m but are worse in slight and very rough sea states. (3) The effect of the improved calibration method is superior to the traditional method in each sea state and overall data, and the RMSE of SWIM SWH is reduced from the raw 0.313 5 m to 0.285 9 m by the traditional method and 0.198 2 m by the improved method. The influence of spatiotemporal window selection on data quality evaluation was analyzed in this paper. This paper provides references for SWIM SWH product applications.     

The validation of HY-2 altimetermeasurements of a significant wave height based on buoy data

HY-2 has been launched by China on August 16, 2011 which assembles multi-microwave remote sensing payloads in a body and has the ability of monitoring ocean dynamic environments. The HY-2 satellite data need to be calibrated and validated before being put into use. Based on the in-situ buoys from the Nation- al Data Buoy Center （NDBC）, Ku-band significant wave heights （SWH, hs） of HY-2 altimeter are validated. Eleven months of HY-2 altimeter Level 2 products data are chose from October 1, 2011 to August 29, 2012. Using NDBC 60 buoys yield 902 collocations for HY-2 by adopting collocation criteria of 30 min for tempo- ral window and 50 km for a spatial window. An overall RMS difference of the SWH between HY-2 and buoy data is 0.297 m. A correlation coefficient between these is 0.964. An ordinary least squares （OLS） regression is performed with the buoy data as an independent variable and the altimeter data as a dependent vari- able. The regression equation of hs is hs （HY-2）=0.891 × hs （NDBC）＋0.022. In addition, 2016 collocations are matched with temporal window of 30 rain at the crossing points of HY-2 and Jason-2 orbits. RMS difference of Ku-band SWH between the two data sets is 0.452 m.     

SWAN模型在设计波浪要素计算中的应用研究

采用SWAN(Simulating Waves Nearshore)模型搭建了覆盖整个台湾海峡和台湾岛东部部分海域的波浪模型,并利用此模型计算了常风浪场、崇武海洋站设计波浪要素和西沙湾海域极值波浪场.计算结果显示,在常风浪模拟中,4个浮标站计算值与实测值有效波高绝对误差均在0.20 m以内,平均绝对误差值为0.13 m...     

便携式高频地波雷达台湾海峡浪高观测

As an important equipment for sea state remote sensing, high frequency surface wave radar(HFSWR) has received more and more attention. The conventional method for wave height inversion is based on the ratio of the integration of the second-order spectral continuum to that of the first-order region, where the strong external noise and the incorrect delineation of the first- and second-order Doppler spectral regions due to spectral aliasing are two major sources of errors in the wave height. To account for these factors, two more indices are introduced to the wave height estimation, i.e., the ratio of the maximum power of the second-order continuum to that of the Bragg spectral region(RSCB) and the ratio of the power of the second harmonic peak to that of the Bragg peak(RSHB). Both indices also have a strong correlation with the underlying wave height. On the basis of all these indices an empirical model is proposed to estimate the wave height. This method has been used in a three-months long experiment of the ocean state measuring and analyzing radar, type S(OSMAR-S), which is a portable HFSWR with compact cross-loop/monopole receive antennas developed by Wuhan University since 2006. During the experiment in the Taiwan Strait, the significant wave height varied from 0 to 5 m. The significant wave heights estimated by the OSMAR-S correlate well with the data provided by the Oceanweather Inc. for comparison, with a correlation coefficient of 0.74 and a root mean square error(RMSE) of 0.77 m. The proposed method has made an effective improvement to the wave height estimation and thus a further step toward operational use of the OSMAR-S in the wave height extraction.     

SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响

本文以荷兰哈灵水道海域为实验区域,通过敏感性实验,研究了在14 m/s、31.5 m/s和50 m/s（分别代表一般大风、强热带风暴和强台风的极端条件）定常风速下SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响程度。结果表明,对于近岸浅水区域（水深小于20 m）,风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响较小,而且当风速增加到一定程度后,波浪破碎成为影响波高值的主要因素;对于深水区域（水深大于30 m）,一般大风条件下风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响仍然较小,随着风速的继续增大,风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高的影响逐渐显著。对于平均周期,风拖曳力系数计算方案的选择和风速的改变对其影响均较小,而由水深变浅导致的波浪破碎对其影响较为显著。根据敏感性实验结果,本文对SWAN模型中风拖曳力系数计算方案的选择做出如下建议:计算近岸浅水区域风浪场或深水区域一般大风条件风浪场时,其风拖曳力系数可以直接采用模型默认选项;而对于深水区域更大风速条件,可首先采用模型默认选项试算,然后结合当地海域实测波浪资料进行修正。     

1205号台风“泰利”影响下台湾海峡风浪特征分析

利用相对密集的海上浮标和岸基台站观测资料,分析、总结了1205号台风"泰利"影响期间台湾海峡及周边海域的风浪特征,得到如下结论:(1)台湾海峡东南海域海浪始终相对较大,过程极值出现在该区域的七股浮标;(2)台风中心位于台湾海峡中部和南部时,海峡中线浪高自台风中心向外递减,台风中心位于台湾海峡北部时,海峡中线浪高自台风中心向外递增;(3)台湾海峡西南侧1号浮标风速曲线两次出现漏斗型向下波动;(4)在13个主要浮标站点中有8个浮标的风浪经验相关系数未达到高度相关。本文从台风机构、风浪成长要素、相关天气系统、台湾海峡特殊地形、边界层风场环流等方面分析了台湾海峡的台风浪分布特征及形成机理,研究成果可为该类型台风浪预报提供参考。     

运用SWAN数值模拟对渤海波浪极值参数的研究(英文)

本文以高分辨率后报风场资料为输入,采用SWAN波浪模式,模拟了渤海海域1985年至2004年共20年间的波浪场。通过有效波高数据的比较,可看出波浪数值结果与实测资料符合较好,可以用数值结果分析渤海海域的波浪特征。利用计算的年极值波要素,本文给出并分析了渤海海域不同重现期下的极值参数分布情况。