WWATCH模式模拟南海海浪场的结果分析

利用美国NOAA/NCEP环境模拟中心海洋模拟小组近年新开发的一个准业务化的海浪数值模式WAVEWATCH Ⅲ(以下简称WWATCH),以每天4次的NOAA/NCEP再分析风场资料为输入,模拟了1996年的南海海域的海面风浪场,通过分析TOPEX/Poseidon(以下简称T/P)高度计的上升和下降轨道在南海海域的交叉点位置处的风、浪观测资料与NCEP风场和WWATCH模式模拟的有效波高大小,可以看出,NCEP风场基本与T/P高度计的风速观测结果一致,相应的模式模拟的有效波高也基本与卫星高度计的有效波高观测结果相一致,但从空间上看,在计算区域中心附近海域的结果一致性较好,靠近计算边界附近海域的结果相对较差,但这种因边界而影响模拟结果的范围很有限;从时间上看,冬季风期间的结果一致性较好,而夏季风期间的结果偏小的趋势明显,并且这种偏小主要出现在夏季风期间的极小风速值附近。     

东中国海台风浪分布特征研究

台风引起的大浪对海岸带及海洋工程有很大的影响。进行长时间序列的台风资料分析和台风浪模拟,对海岸带规划及海洋工程防护有一定的指导意义。本文利用西北太平洋热带气旋最佳路径数据集(CMA-STI热带气旋最佳路径数据集)中提供的台风信息,分别统计和分析了1949—2010年和1981—2010年出现在东中国海海域的台风的时间分布特征和空间分布特征,并将2个时间段的分布特征进行比较。利用高桥公式和藤田公式计算了1981—2010年间92次台风过程的气压场分布,进而计算出风场,把经过验证的风场做为驱动,通过SWAN模式计算出有效波高。经过与B22001号浮标实测资料的对比,模型计算风速和有效波高均与实测值符合较好。根据模拟计算结果,分析了东中国海海域台风浪有效波高的分布特征。     

基于SAR海浪方向谱的中国海海浪特性研究

基于Hasselmanns提出的SAR反演海浪方向谱的MPI算法,对2003-2012年间的中国海Envisat ASAR波模式数据进行了海浪方向谱反演。统计由反演的海浪方向谱得到的海浪有效波高数据,依据海浪浪级的划分,分析了中国海海浪浪级的分布特点,获得一些有参考价值的结果:(1)中国海3-4级海况的年出现概率最高,达85%;(2)中国海累月不同浪级的海浪出现概率分布符合高斯分布函数:f(x)=a*exp(-((x-1-b)/c)^2);(3)分析上述高斯分布函数的拟合系数a、b、c,发现其分布也有一定规律性。同时应用反演得到的海浪有效波高、平均波周期、平均波向等数据,分析了中国海的海浪时空分布特性,得到一些可供参考的结果。     

东中国海HYCOM模式垂向坐标对比研究

基于挪威南森环境遥感中心改进的NERSC-HYCOM 模式, 利用单向嵌套技术与欧洲中心提供的2008 年ERA-I 高分辨率强迫场针对东中国海及其邻近海区进行了不同垂向坐标配置的四个敏感性试验。通过分析东中国海区域的温度、盐度, 流速的分布和变化, 探讨了HYCOM 模式中不同垂向坐标设置对东中国海近岸区域的影响以及黑潮流速及路径对不同坐标设置的响应, 期望对HYCOM 模式更深入的研究提供参考。结果表明: (1)在东中国海区上层并不适于采用等密度坐标方案, 也就是说应该采用z坐标或σ坐标用以表征此处混合层的季节性变化特征; (2)针对东海大陆架区给出了10 个位置上的模式与浮标观测资料的温、盐平均误差(ME)、均方根差(RMS)及相关系数(R)指标, 发现对于不同区域, 每种试验的适用性都不同; (3)使用高频资料时, 模拟的流速普遍偏高, 东海黑潮冬夏路径的异同指出了σ-z-iso 与z-iso 试验模拟效果较好, 但模拟的日本岛南岸的弯曲流场位置偏南; 而z-only 试验模拟的日本岛以南的黑潮路径是有所改观的, z坐标的分辨率对表层的黑潮路径影响很大; σ-only 试验模拟的整个黑潮路径的效果最差。     

东中国海潮汐数值计算

东中国海作为太平洋的边缘海，它的潮差大，潮汐类型复杂，过去研究不多。Борис、Каган、安希洙等人曾对黄渤海潮汐做过数值研究，小仓伸吉曾用等高线法作等潮图研究过东中国海的潮汐。本文首次对整个东中国海潮汐做数值计算，旨在探索协振潮波的传播和潮汐分布的总规律。计算结果与实际资料基本符合。     

2001年春季东中国海三维环流的数值模拟

本文基于2001年4月东中国海区域实测水文资料,应用三维有限元模式FEOM(Finite Element Ocean Model)对东中国海三维环流系统进行了数值计算分析。模式水平网格系统采用单节点线性三角形网格,垂向使用z坐标,观测温、盐度场通过客观分析法插值得到初始条件,分别进行了诊断计算和强诊断计算,计算结果表明:(1)改进逆方法可以很好地反演研究区域流函数和流量分布,为数值模拟提供优质可靠的开边界条件。(2)有限元模式在网格自由度方面和对研究区域的完整覆盖方面优势明显,高分辨率的垂向z坐标也可以较好地拟合海底地形,从而得到较高分辨率的三维数值模拟结果。(3)通过诊断计算,模拟再现了东中国海春季环流的多涡结构,分辨出了台湾暖流、黄海沿岸流、黄海暖流等流系。(4)比较诊断与强诊断两个计算结果,它们在定性上较为一致,在定量上有些差别,总体分布强诊断计算结果更为合理。     

东中国海大浪频率和极值波高统计分析

基于目前国际先进的第三代海浪模式SWAN,以QuikSCAT/NCEP混合风场为驱动场,对东中国海1999年8月—2009年7月间的海浪场进行模拟,利用模拟结果对25°N以北的大浪频率、极值波高进行统计分析。结果表明:(1)东中国海的大浪出现频率在11月最高,5月最低。西部和北部的大浪频率低于南部和东部;(2)中国沿岸的最大波高不超过3 m,而东部琉球群岛附近海域的最大波高在7 m以上,最高可达11m。     

东中国海环流的一种模型——Ⅰ、冬季环流的数值模拟

东中国海环流是控制本海区水文气象状况的最重要因子．但至今尚无完整的功力学理论分析，这是因为对产生该海区环流的主要因子了解不够，加之它岸形复杂，水深变化很大，难以用一个解析模式将全海区概括起来。目前在黑潮深水区进行了一些动力计算，得到较好的结果，但在近岸浅水区由于零面选取上的困难，     

东中国海潮波自适应数值模型及其数值模拟

首次为整个东中国海设计出一种自适应网格 ,利用自适应网格能同时兼顾网格的光滑性、正交性及疏密程度的特点 ,得到了物理平面上的网格分布。该网格既与边界适应 ,又在水深变化急剧的东海陆坡处得以加密 ,从而使坐标变换下的三维模式成功实现了跨越陆坡的计算。用该模式模拟了海域的潮汐变化。依据所得结果绘制出 M2 分潮的同潮图和潮流椭圆。模拟结果与现有的数值研究结果基本一致 ,表明此模式在该海域的适用性     

东中国海中风暴潮的一次数值模拟

中国沿海地区经常受西太平洋台风的侵害。人员与财富的大量损失是由强台风所引起的海面异常升高所造成的。     

基于SWAN模型的南中国海“莫拉菲”台风浪研究

我国的水运工程建设频繁受到台风浪的侵袭。为了对台风浪的防灾减灾提供有益帮助,本文基于第三代海浪模式SWAN建立了南中国海台风浪数值模型,并以“0906”号台风“莫拉菲”为例对模拟结果进行了分析。结果表明,台风风场与波浪场相似,即大小均由中心向外围递减,方向均为逆时针旋转;台风风场呈圆对称分布,而波浪场由于受到海底地形与岸线影响,呈现椭圆对称分布。有效波高等值线亦从中心向外围递减,且形状受地形与岸线影响较大。对台风浪组成机制的探讨结果显示风浪和涌浪均可组成台风浪,且海底地形与岸线(例如岛屿效应)亦对台风浪特性有所影响。     

海浪混合参数化的渤海、黄海、东海水动力环境数值模拟

在浪-流耦合的概念下,对Princeton Ocean Model(POM)模式进行改进,增加特征波参数下的海浪混合作用,并把潮流和环流同时模拟,得到了渤海、黄海、东海典型的环流和水文特征,特别是夏季黄海的温跃层现象,夏季长江冲淡水扩展路径以及我国东部海域冬季和夏季典型环流等.研究表明,海浪的作用使海洋上层混合得更均匀,潮流的作用使海洋底层混合得更均匀,二者是温跃层形成的重要原因;考虑潮效应模拟流场,由于潮扩散和潮余流的作用,长江冲淡水路径与实际观测更为符合.     

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。     

黄海海浪季节变化的数值模拟研究

利用第三代海浪数值模式SWAN,研究了黄海海浪有效波高的季节变化特征及相关的物理过程。结果表明,在黄海的大部分区域,混合浪有效波高的最大值出现在冬季,而最小值则基本出现在夏季。北黄海北部和山东半岛南岸的近海海域呈现稍微不同的季节变化,有效波高的最大值出现在春季。全年4个季节中混合浪有效波高的空间分布基本一致:均在济州岛西南最大,沿黄海中部区域向北和由中部区域向近岸区域逐渐减小。黄海海浪为风浪占主,涌浪有效波高远小于风浪有效波高。在黄海的大部分区域,白冠耗散和四波非线性相互作用对黄海海浪的季节变化均至关重要;对于外海区域,四波非线性相互作用更为重要,而对于近海区域,白冠耗散则影响更大。本研究旨在研究黄海海浪的季节变化特征及其物理过程,为进一步探讨该海域海浪在其他时间尺度上的变异特征和动力学过程提供研究基础。     

Internal solitary waves in the East China Sea

A European Space Agency＇ s ENVISAT advanced synthetic aperture radar （ASAR） image covering Zhejiang coastal water in the East China Sea （ECS） was acquired on 1 August 2007. This image shows that there are about 20 coherent internal solitary wave （ISW） packets propagating southwestward toward Zhejiang coast. These ISW packets are separated by about 10 kin, suggesting that these ISWs are tide-generated waves. Each ISW packet contains 5-15 wave crests. The wavelengths of the wave crests within the ISW packets are about 300 m. The lengths of the leading wave crests are about 50 km. The ISW amplitude is estimated from solving KdV equation in an ideal two-layer ocean model. It is found that the ISW amplitudes is about 8 m. Further analysis of the ASAR image and ocean stratification profiles show that the observed ISWs are depression waves. Analyzing the tidal current finds that these waves are locally generated. The wavelength and amplitude of the ECS ISW are much smaller than their counter- parts in the South China Sea （SCS）. The propagation speed of the ECS ISW is also an order of magnitude smaller than that of the SCS ISW. The observed ISWs in the ECS happened during a spring tide period.     

基于多源融合卫星高度计观测数据的南海海浪有效波高的季节变化研究

The seasonal variability of the significant wave height(SWH) in the South China Sea(SCS) is investigated using the most up-to-date gridded daily altimeter data for the period of September 2009 to August 2015. The results indicate that the SWH shows a uniform seasonal variation in the whole SCS, with its maxima occurring in December/January and minima in May. Throughout the year, the SWH in the SCS is the largest around Luzon Strait(LS) and then gradually decreases southward across the basin. The surface wind speed has a similar seasonal variation, but with different spatial distributions in most months of the year. Further analysis indicates that the observed SWH variations are dominated by swell. The wind sea height, however, is much smaller. It is the the largest in two regions southwest of Taiwan Island and southeast of Vietnam Coast during the northeasterly monsoon, while the largest in the central/southern SCS during the southwesterly monsoon. The extreme wave condition also experiences a significant seasonal variation. In most regions of the northern and central SCS, the maxima of the 99 th percentile SWH that are larger than the SWH theoretically calculated with the wind speed for the fully developed seas mainly appear in August–November, closely related to strong tropical cyclone activities.Compared with previous studies, it is also implied that the wave climate in the Pacific Ocean plays an important role in the wave climate variations in the SCS.     

基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。     

基于多卫星融合资料的南海浪高时空分布特征研究

为提高对南海波浪场的认识, 采用基于多卫星融合的2009年9月～2011年11月的AVISO(Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)有效浪高格点数据对南海浪高的月变化特征进行分析, 并结合南海的波浪特征和地形特点, 将南海划分为6个海区, 讨论南海浪高的空间分布规律。研究发现南海浪高具有以下2个特征: (1)南海浪高表现为由东向西、由北往南递减: 北部深水区>北部陆架区>南海中部≈北部湾>南部陆架区>泰国湾。(2)浪高的月变化与季风的变化密不可分: 10月～次年3月(冬季风影响期间)>4月和9月(季风转换期)>5月～8月(夏季风影响期间), 1月最大, 5月最小。该研究成果对开展南海海浪的中长期预报、保障南海资源开发和军事安全等有一定的借鉴意义和参考价值。     

Seasonal variability of the sea surface height in the East China Sea along the China coast: A model study

The phase of the sea surface height annual variation in the East China Sea along China’s continental coast is delayed from that in the open ocean area, most probably because of seasonal strong monsoon winds. To elucidate this mechanism, we conducted an idealized model experiment using a rectangular shallow ocean with a sloped seafloor forced by southward blowing winds. We obtain a locally confined high SSH near the western boundary found in the East China Sea. The delay of the phase of the sea surface height (SSH) along the China coast can be interpreted as follows. The SSH of the East China Sea is high over large areas in September and low in March due to the expansion/contraction of seawater, which is attributable to the sea surface heat flux. However, near the continental boundary SSH becomes high in January and low in July under the influence of a monsoon winds. The phase delay along the continental boundary should appear by superposing these two time series with a phase difference near the boundary.