黄海风暴潮和天文潮非线性耦合作用的数值研究

本文以4个主要分潮之和为开边界输入条件,对黄海天文潮及8114、7708、7303号台风潮与天文潮耦合作用进行数值模拟,计算结果与实测值基本相符,又通过模拟的流场和水位的变化,分析了不同风暴条件下,天文潮与风暴潮及其流场耦合作用的时空变化规律,从水位场流场整体上研究其相互关系及其动力机制。讨论了几种主要动力因素在非线性耦合作用中的作用,取得了一些有益的结果。     

东海风暴潮与天文潮的非线性相互作用

中国东海的风暴潮具有明显的周期性波动。凤暴潮除了决定于风应力和长波效应外,还受到天文潮与风暴潮相互作用的影响。本文利用一个二维数值模式对天文潮与风暴潮相互作用的水位进行了模拟。我们选取了8114号台风加以计算。计算结果与实测资料基本相符,由此说明水位曲线中的潮周期波动主要是由于天文潮与风暴潮之间的非线性相互作用所致。数值实验还表明,如果考虑到天文潮与风暴潮的相互作用可以显著改善水位的预报精度。     

长江口以外海域风暴潮与天文潮的非线性相互作用

一个二维数值模式被用于研究长江口以外海域的风暴潮与天文潮的非线性相互作用。用这个模式模拟了 1981年 8114号台风与天文潮共同作用下所引起的风暴潮增水。 8114号台风是近 2 0年中最重要的台风之一。该台风登陆点附近有吴淞验潮站 ,这里有完整的风暴潮水位记录。计算结果与该站实测值符合较好 ,说明模拟是成功的。此外 ,从模拟结果中还可得出一些有益的结论     

福建沿岸天文潮-风暴潮-台风浪耦合漫堤预警系统

基于SWAN模式和MATLAB GUI软件建立了福建沿岸天文潮-风暴潮-台风浪耦合漫堤预警系统。该系统包含天文潮-风暴潮-台风浪耦合计算模式和海堤预警显示两部分:天文潮-风暴潮-海浪耦合水位计算采用自主研发的FETSWCM模式(Finite Element Tide-Storm Surge-Wave Coupled Model),台风浪计算采用SWAN模式(Simulation WAve Nearshore),耦合计算时FETSWCM为SWAN提供风场、水位场及流场,SWAN为FETSWCM提供波浪辐射应力;海堤预警显示基于MATLAB GUI软件交互界面,根据模式计算波浪爬高所及高程结果(天文潮-风暴潮耦合水位与波浪爬高的和)对福建沿岸海堤进行可视化预警报。使用该系统进行两场台风过程福建省沿岸的漫堤后报检验,结果表明:1312号台风过程7条海堤及1319号台风过程东山县8条海堤漫堤预警准确率为87%。     

8114台风长江口风暴潮特性的初步分析

1981年14号台风袭击长江口时,带米特大的风暴潮,石洞口(见图1)以下各站增水都超过1.5米,各站都出现了有记录以来的最高水位,本文从台风的路径、强度、气压效应、风切应力以及增水特征等方面进行了分析。     

上海沿岸天文潮与风暴潮非线性相互作用的数值研究

运用二维非线性风暴潮，天文潮和联合水位模型８次不同路径的热带气旋引起的上海地区天文潮与风暴潮的非线性相互作用进行了数值研究，讨论了天文潮气与风暴潮非线性相互作用引起的增水特征，分析了控制方程中各非线性项对天文潮与风暴晨线性相互作用引起水位变化的贡献，研究表明，考虑天文潮与风暴的非线性相互作用后，使风暴潮和水位的数值模拟结果得到了改善，非线性底摩擦在控制天文潮和风暴潮非线性相互作用中起重要的作用。而     

风暴潮与天文潮非线性相互作用结果及有关问题的分析

分析了风暴潮与天文潮非线性相互作用的结果，给出了增、减水的解析表达式，指出了潮汐预报精度在增、减水分离中的重要性，提出了提高潮汐分析预报精度的方法。     

Delft3D在天文潮与风暴潮耦合数值模拟中的应用

本文应用Delft-3D水动力学计算软件,以长江口地区为例建立的台风风暴潮、天文潮耦合数值预报模型,对台风风暴潮、天文潮两潮耦合预报模式进行探研和分析。该模式不同于以往的单纯台风增水模型与天文潮叠加的风暴潮模式,而是在计算中直接对天文潮和台风风暴潮进行两潮耦合,有效地消除了近岸地区潮波与增水之间叠加的非线性影响。通过模拟台风8114和7708过境对长江口的影响,并与实测数据比较,预报结果和实测水位过程的对比说明,台风风暴潮耦合数值预报模式对增水和高潮的过程预报是准确的,两者在高水位时同步且相差甚微。     

基于有限元法的福建沿岸天文潮风暴潮耦合预报模式研究

采用有限元法建立了一个适用于福建沿岸的天文潮-风暴潮耦合预报模式(FETSCM),模式采用三角网格,在福建沿岸平均网格分辨率为1 km,最高500 m.利用福建沿岸6个潮位站的实测资料对模型进行了验证,天文潮模拟结果与实测吻合良好,5个站位平均绝对误差为22 cm;31场历史台风期间6个站位风暴潮后报模拟误差为24 cm;天文潮-风暴潮耦合总水位的平均极值误差为20 cm,表明该耦合预报模式对福建沿岸的台风灾害预警有较好实用价值.     

台湾海峡台风暴潮非线性数值计算

台湾海峡平均水深不大于50米,台风侵袭频繁.由于台湾岛的“墙壁效应”和台湾海峡的“狭管效应”的影响,台湾海峡的台风暴潮显得较为独特.以前,我们及其他兄弟单位对福建沿海台风暴潮的研究,大多数仅局限于单站的气-水动力相互作用的研究,很少涉及整个海峡.虽说我们也曾作过福建沿岸台风暴潮现场调查,但进行次数有限,了解的也仅是海峡西岸局部地区的情况,它仅能反映台湾海峡台风暴潮的一个侧面,而无法了解整个海峡地区的风暴潮全貌.     

南海区高分辨率非线性耦合作用台风风暴潮数值预报试验与研究

本文对适用于南海区多因素影响的二级粗细嵌套网格风暴潮模型进行开发研究,考虑目前计算条件限制和预报实际时效的需要,采用天文潮与风暴潮的非线性相互作用二级模型进行风暴潮潮位实验研究.本文的研究改进现有风暴潮模式中仅考虑风与气压影响增减水的缺陷,考虑了天文潮的非线性影响风暴潮潮位等因素,预报出实时风暴潮潮位,与目前多因素海洋动力耦合模型有相似之处.更好地提高了风暴潮增减水及实时潮位的预报精度,给出直观的近岸海域风暴潮潮位时空分布.     

渤海风暴潮与天文潮耦合作用的数值模拟

本文以4个主要分潮之和为开边界的输入条件,对渤海几类主要天气形势引起的风暴潮与天文潮之耦合作用进行了数值模拟,其计算结果与实测值基本相符.从流的变化与增水的关系上分析耦合作用的规律.结论是:当增水处在当地天文潮的低潮至涨潮时期,耦合作用导致流的向岸分量加强,使增水值加大;反之,增水减小.使增水过程中呈现潮周期波动.风暴潮愈强,潮差愈大,则耦合作用愈大.根据其规律,可对预报的风暴潮进行订正.     

海口湾风暴增水与天文潮非线性关系初步分析

本文利用1953～1991年的海口海洋站实测风暴增水资料与天文潮涨落情况进行初步分析,分析结果表明路径、强度和移动速度相似的台风最大风暴增水在遭遇天文潮涨潮时比落潮时增水值大,这对于今后预报台风风暴增水有一定的参考价值。     

铁山湾内天文潮对风暴潮水位的影响研究

作为半封闭狭长海湾,铁山湾受风暴潮灾害的影响较为严重。根据多年观测资料和数值模型对铁山湾内的风暴潮水位特征进行了研究。观测资料表明海湾内风暴潮峰值水位受天文潮相位影响较为显著,然后基于ADCIRC风暴潮模型和1409号“威马逊”台风参数,定量评估了天文潮对风暴潮水位的影响。模拟结果表明当考虑天文潮作用时,会显著提高模拟结果精度,然后通过数值实验研究了风暴潮与不同相位天文潮相互作用时的水位变化特征。数值实验结果表明天文潮-风暴潮相互作用引起的非线性水位在涨潮阶段不明显,在高潮位时非线性水位达到负值最大;在落潮时达到正值最大。风暴潮增水峰值由于受到这种非线性效应的影响,在高潮位时数值最小。海湾内非线性作用要远大于外部,非线性效应越强,总水位峰值相对于天文潮高潮位的延迟时间也就越长。     

风暴潮中风与水位非线性作用效应研究

风暴潮和天文潮的非线性相互作用中风与水位效应作用明显,本文从三维全流方程组出发,引入准定常潮汐的假定,从动力学意义上推导风与水位效应非线性作用关系式,并由风暴潮耦合计算实例得到了支持.结果表明,潮汐高潮削弱了风应力作用,从而减弱了风暴潮,低潮时相反.     

风暴潮和天文潮条件下的底摩擦的研究

由海底摩擦与平均流速的平方成正比的公式,对底摩擦的性质(主要对拖曳系数C_0)进行讨论。研究在风暴潮和天文潮的条件下,海底摩擦与风速,风向和海深等因素的关系,得到有关奇异区的存在等结论,说明在整个海区内拖曳系数不为常数。     

8114号台风风暴潮对山东沿海影响的分析

本文对8114号台风风暴潮的特征、台风海浪及对山东沿海地区造成的影响进行分析。     

珍珠港台风暴潮特征及其预报的初步研究

本文根据珍珠港1969—1982年的验潮资料,利用差值法,求出每个台风增减水的过程曲线,分析了珍珍港台风暴潮特性和引起增减水的物理机制,采用经验的方法,建立了珍珠港台风暴潮的预报方程。对预报方程进行了检验,结果表明,预报精度基本满足实用要求。     

港湾台风暴潮嵌套数值模型的初步研究

本文提出一套可适用港湾台风暴潮的二维嵌套数值模型,经大亚湾的具体应用试验,结果显示:在有实测台风增水资料可对比的47站次台风增水过程数值模拟中,过程最大增水的计算值与实测值偏差在15cm以内者占83%,二者的增水曲线变化趋势较为吻合,良好的试验结果证明了本文的嵌套数值模型及其处理方法是有效的和可行的.