苍南县霞关渔港岸线防台等级评估

基于最新岸线水深数据,建立了霞关海域浪-潮-流耦合模型,模型经12次台风过程验证,模拟与实测较为一致。从6个影响苍南较严重的台风中,经比选确定1323号台风"菲特"为极限台风。基于极限台风,以22.5 km为单位平移形成18条路径,分10个强度等级,以极限台风风场驱动耦合模型计算了霞关渔港的风暴潮和海浪场,分析地形、风向和海流因素对渔港海域潮位和波高分布的影响。结合实测岸线高程,以最高潮位和波高组合估算各级台风下的漫堤情况,分段对渔港岸线防台等级进行评估,按照就低不就高的原则,确定霞关渔港岸线防台等级为11级。     

地形与流影响下波高的数值计算

在地形和流的同时影响下,提出计算波向线和波高的数值方法,对模型地形进行了数值计算。结果表明,流对波浪折射和波高变化均有明显影响。     

台湾附近海域超强台风南玛都期间风暴潮对海浪影响的数值研究

采用海浪模式(Simulating Waves Nearshore,SWAN)与风暴潮模式(Advanced Circulation Model,ADCIRC)的耦合模式,模拟研究了2011年第11号超强台风南玛都期间,风暴潮对海浪的影响。通过对比耦合模式和非耦合模式模拟结果,发现对于该超强台风过程,台风中心附近的大浪区内风暴潮对海浪有显著影响:在台风中心沿前进方向的右前方,风暴潮使海浪波高减小;在台风中心和台风中心的左后方,风暴潮使海浪波高增大。台风进入台湾海峡之前,风暴潮对海浪波高的最大影响为10%左右;进入台湾海峡后,受地形和潮汐潮流的影响,海浪波高受到的最大影响增大到25%左右。上述结果对台风期间的海浪模拟有一定参考价值。     

台风“达维”影响期间江苏海域台风浪研究

2012年 10号台风“达维”是历史上登陆长江以北的最强台风。以 NCEP 风场和 J el es ni ans ki经验模型构造台风风 场,利用波浪谱模型 SW AN 对“达维”影响期间江苏海域台风浪进行数值模拟,模拟结果和实测结果吻合较好。在利用实 测风、波浪资料验证的基础上分析江苏海域台风浪的时空分布特征。“达维”影响期间,测风塔 100 m 高度实测最大风速为 42. 2 m/ s ,实测最大波高为 6. 17 m。数值模式结果显示江苏外海有效波高最大值超过 9 m,台风移向的中心右侧风速和有效 波高均较大,波向基本与风向一致;在台风移向的中心左侧一般风速较小,风速和有效波高也均比右侧小,波向与风向不一 致。在近岸台风浪要素受地形影响较大,与外海特点不同。     

0709号台风影响下粤东后江湾海滩地形动力过程研究

基于0709号台风"圣帕"影响下粤东后江湾的现场实测海滩前滨地形资料和水动力、风等资料,采用典型相关分析方法识别了台风影响下海滩前滨地形不同的变化过程,揭示了这些不同变化过程的主要控制因子,并尝试给出了物理解释。研究结果表明:(1)台风影响下海滩前滨地形的主要变化过程是水上滩肩被破坏—水下岸坡略有堆积—水下沙坝泥沙向海搬运,控制这一过程的主要动力因子是风速东向量、最大波高和碎波尺度参数;(2)海滩前滨地形的次要变化过程是海滩前滨泥沙向海搬运而形成水下沙坝,控制这一过程的主要动力因子是最大波周期和海滩地下水位;(3)海滩前滨地形也表现出前滨上部地带堆积、下部侵蚀的变化过程,控制这一过程的主要动力因子是沿岸流、海滩地下水位和最大波高。这些研究结果进一步揭示了台风影响下海滩前滨地形动力过程是由多个不同的地形-动力过程耦合作用而组成。     

山东沿海台风浪数值模拟与统计分析

为了得到山东沿海台风浪的重现期波高分布场,以Jelesnianski-Ⅱ模型构建的风场作为模式驱动,利用SWAN模式建立了山东及其附近海域的台风浪数值模型。通过对典型台风过程"麦莎"和"梅花"的数值计算,将模拟的有效波高与观测数据作了对比分析,验证了模型在计算海域的适用性;基于建立的模型,对1960-2012年期间发生于山东沿海的50场台风进行模拟。选取计算海域10个点的模拟所得波高序列,寻求复合极值分布拟合最优的分布型式,根据所得分布进行重现期波高的统计分析;最终绘制计算海域50年一遇和100年一遇的台风浪波高分布图,为山东沿海的防灾减灾和海洋结构设计提供参考依据。     

华南近岸区的后报台风波浪和不同重现期波高

本文选择了华南近岸区16个有代表性的计算点,从1949～1982年间共34年影响计算点附近海域的台风,推算了2000多个方位次的台风波浪,得到该区台风波浪基本特点和各种重现期波高随方位的分布。为今后华南近岸区的海洋工程和海岸带滩涂资源的开发利用,提供了一定的依据和有价值的参考。     

西太平洋8708号台风海面风、浪结构及其关系的遥感研究

本文以Geosat卫星高度计1987年8月11日在西太平洋海域上的-上升轨道测得的风、浪资料为基础,统计分析了8708号台风影响下的海面风速和海浪特征.结果显示,此次台风影响下的海面风速和海浪波高的空间分布具有相对台风中心近似对称的结构特征,但在台风内区,台风移动方向的右方风速较左方风速增加较快,同时在台风外围,右方风速较左方风速衰减也较快;有效波高没有明显的内、外区结构,且左、右方波高随距离变化也呈不同的衰减率;风速与有效波高的关系在台风中心左右也呈现明显的不同;本文给出了台风的风速及波高随相对台风中心距离变化的经验关系式,以及合风风速与波高的经验关系式等.     

8509号台风波浪场的分析

本文应用东亚地面天气图和西北太平洋海浪实况分析图及沿岸海洋站资料,对8509号台风波浪场进行了分析。并根据台风的强度、移速及外围灭气形势的配合,对台风波浪场进行订正。获得了台风波浪场的分布特征:一、台风移动方向的右半圆的波高大,左半圆小;二、台风波高与风速成正比,而与离开台风中心的距离成反比。另外,应用较简便的方法计算了台风波高,计算波高与实测波高比较,两者较吻合。     

近岸波浪增水与近岸流的计算方法研究：Ⅱ.数值模式与模拟计算

本文建立了一套计算近岸复杂地形上由二维随机波浪引起的波浪增水与近岸流的数值模式,并在模拟地形上实施了计算实验。结果显示,波浪增水基本发生在破碎线以内,增水强度因地而异,岸边最大增水幅度可达深水有产波高的３１％;波浪增水可导致漫滩过程,以近岸波浪的计算具有较大影响;近岸流以流包形式存在,流速量级与以往观测值相近。     

岛礁地形上斜坡堤前破碎波流场数值模拟研究

基于SPH方法建立波浪数值水槽,对岛礁地形上的波浪传播变形进行了数值模拟,分析了岛礁地形上波浪破碎过程的波高和水质点波动流速分布,并采用波浪水槽物理模型试验数据进行对比验证。结果表明,该模型可以较准确地模拟岛礁地形上波浪破碎引起的波高和波动流场沿程变化。在此基础上模拟了礁坪上建设斜坡堤后的波动流场,分析了斜坡堤对礁坪上流场形态、沿程波高、波动流速垂向分布及近底流速的影响。结果表明：在建设斜坡堤后,礁坪上波浪破碎更加猛烈,波浪破碎点前移;沿程波高与波动流速受反射波影响明显,沿程波高变化呈现为先增大、再减小、再增大,最后在防波堤堤脚处减小,近底流速变化趋势则与之相反;在堤前半倍波长范围内反向近底流速峰值较非岛礁地形上规范公式计算值增幅较大。     

三亚近岸海浪观测特征及其对台风过程的响应

在南海三亚湾南部部署了长期监测站位,于2020年4—10月、2021年12月—2022年2月等时段开展了覆盖4个季节的海浪观测。在观测数据的基础上,对该海域波浪要素的基本统计规律及其对台风过程的响应特征开展了系统的分析。结果显示,观测站位处的海浪受风场、地形、岸线和潮流动力等局地因素影响明显,呈现近岸浪特征。由于受到水下地形的削弱和岸线边界的诱导,站位处波浪长期维持向北传播,波高和波周期均相对较小,其中有效波高和平均周期在大部分时间内分别低于1m和4s。由于受到潮流和海陆风等动力因素的影响,波高呈现强烈的日变化特征,在与流向相反(相同)时,波高和波陡均明显上升(下降);在同向较强风速的作用下,波高和波陡亦明显上升。站位波浪要素对台风过程有着显著的响应,在潮流的协同作用下,波高显著上升。当台风过程离站位较近时,波浪能量的频率分布向低频段加强的同时,也向高频段扩展,且方向分布发生明显改变;如果路径离站位距离较远,则波浪能量主要通过涌浪的形式传至站位,能量分布主要向低频扩展而方向分布基本不变。     

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。     

台风Haitang(0505)登陆过程地形影响的数值模拟试验

以2005年严重影响我国的登陆台风Haitang为研究对象,在用MM5模式成功模拟台风登陆前后路径、强度、降水以及结构特征的基础上,通过地形敏感性试验,分析了地形对台风的影响及其机理。结果表明:台风在经过台湾及其后在福建登陆期间的异常路径是地形诱生低压发生发展的结果;在降水强度上东部沿海特殊地形对台风北侧东南气流的辐合抬升使得暴雨增幅度1倍以上;地形对台风强度也有一定影响,约为4～5hPa。通过对有无地形影响时台风结构的比较发现地形影响主要在低层,使得高度场分裂两个中心,低层台风主体受山脉阻挡在位置上落后于高层。分析还发现台风登陆前夕移动方向西侧相当位温向西倾斜也可能与地形有关。     

台风Haitang(0505)登陆过程地形影响的数值模拟试验

以2005年严重影响我国的登陆台风Haitang为研究对象,在用MM5模式成功模拟台风登陆前后路径、强度、降水以及结构特征的基础上,通过地形敏感性试验,分析了地形对台风的影响及其机理。结果表明:台风在经过台湾及其后在福建登陆期间的异常路径是地形诱生低压发生发展的结果;在降水强度上东部沿海特殊地形对台风北侧东南气流的辐合抬升使得暴雨增幅度1倍以上;地形对台风强度也有一定影响,约为4～5hPa。通过对有无地形影响时台风结构的比较发现地形影响主要在低层,使得高度场分裂两个中心,低层台风主体受山脉阻挡在位置上落后于高层。分析还发现台风登陆前夕移动方向西侧相当位温向西倾斜也可能与地形有关。     

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。     

波浪作用下近岸区污染物输移扩散的数学模型及其实验验证

在近岸缓坡浅水海岸,波浪破碎产生沿岸流是近岸海域流场的重要组成部分,它对污染物输移扩散规律的影响重大,在高阶近似抛物化缓坡方程求解大面积波浪场基础上,建立了波浪作用下污染物输移扩散数学模型.计算结果与不同坡度均匀斜坡地形上具有不同波高、周期的规则波及不规则波浪作用下污染物输移扩散实验结果进行了比较,分析了各种因素对波浪作用下沿岸流分布规律影响,所得结论认为地形坡度及入射波高对污染物输移扩散的影响较大,波浪作用将使缓坡海滩上污染物的输移扩散平行岸线方向.     

西北太平洋浪流相互作用对有效波高的影响研究

西北太平洋强流区会对海浪的特征和分布产生显著的影响,尤其是研究台风过程中海流与海浪的相互作用具有重要的研究意义。本文以ROMS海洋模式和SWAN海浪模式为基础,构建了浪流耦合模式系统,对2013年10月6-17日间的台风“丹娜丝”、“百合”、“韦帕”过程中西北太平洋浪流相互作用中海流对有效波高的影响进行了研究。通过对比模式模拟有效波高与浮标观测资料,发现耦合后的有效波高比非耦合结果更接近观测值,耦合模式中海流的存在对有效波高的分布有明显的影响。研究表明,特别是在有效波高峰值处,海流引起的有效波高增大最大可达1 m。海浪浪向及流向的空间分布以及中国近海浮标处浪向与流向的时间序列表明,流向与浪向反向时,海流的影响造成有效波高增大;二者同向时,有效波高减小。海流对有效波高的调整会沿着海浪传播的方向传播相当一段距离。在西北太平洋的海浪场计算中,引入海流的耦合模式计算结果对改善强流区海浪预报具有重要意义,并且海流的模拟精度对于高精度的海浪预报非常重要。     

近岸流对波浪传播影响的数值分析

使用近岸波浪模型SWAN计算存在沿岸流和离岸流时的近岸波浪传播。先设离岸流u=0m/s,模拟均匀、非均匀沿岸流的流速和梯度对波高传播的影响;再设沿岸流v=0.5m/s,模拟均匀、非均匀离岸流的流速和梯度对波能高传播的影响。从模拟中得到,近岸波浪传播受沿岸流、离岸流的流速和梯度影响时,波高的变化规律。     

长江口附近海域台风浪的数值模拟--以鹿沙台风和森拉克台风为例

利用SWAN波浪模型计算长江口附近海域的台风浪,鉴于长江河口岸界和地形复杂,拟采用曲线网格.为证实曲线网格下的SWAN模型对于复杂地形的有效性,首先选用美国特拉华大学波浪水池实验资料对SWAN模型进行检验,结果表明利用曲线网格能不过多增加计算量而提高关键区域的计算精度.以0215号鹿沙台风和0216号森拉克台风为例,将SWAN模型应用到长江口附近海域,进行台风浪的数值模拟.通过浮标测站实测资料验证,表明有效波高计算值与实测值符合良好.通过综合分析模型计算的波浪场,说明SWAN模型能合理地反映长江口附近海域台风浪的分布.