一个湍能封闭模型对风暴潮海底底应力的应用研究

将一个三维湍能封闭模型应用于开阔海区的风暴潮，通过数值计算探讨了Ｔａｙｌｏｒ底摩擦二次率的拖曳系数随空间的分布及拖曳系数与水深、海底粗糙度、风向和风速等因素的关系。本文对底摩擦二次率的可靠性做了评价。     

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.     

北黄海天文潮与风暴潮耦合水位的数值预报方法

本文在北黄海潮汐、天文潮与风暴潮耦合作用数值研究的基础上,建立了该区天文潮与风暴潮耦合作用下水位的数值预报方法,并取得了计算值与实测值较吻合的结果。     

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%.     

渤、黄海天文潮—风暴潮相互作用及其对极值水位的贡献

基于Delft3D模型建立了中国渤、黄海风暴潮数值模型,选取1979—2020年影响该海域的93场风暴过程（包括台风、寒潮和温带气旋）,模拟了所产生的风暴增水和风暴潮总水位。采用泊松—皮尔逊复合极值分布理论,推算了渤、黄海对应不同重现期的极值水位;通过数值试验,对天文潮—风暴潮非线性相互作用对极值水位的贡献进行了量化分析。研究结果表明,渤海的莱州湾、渤海湾,以及黄海的江华湾、西朝鲜湾风暴增水最大,其中江华湾北侧和渤海湾西南侧的百年一遇风暴增水可达4 m;天文潮—风暴潮非线性相互作用在潮差较大、水深较浅的河口、湾顶区域更为显著,与耦合模型结果相比,非线性作用使极值水位值偏小,天文潮、风暴潮增水的线性叠加可显著高估极值水位,高估的幅值可达0.5~0.8 m。考虑重现期极值水位是海岸灾害防护工程的关键设计参数之一,对海岸构筑物的安全和建造成本影响极大,应重视天文潮—风暴潮非线性相互作用对重现期水位的影响。     

浅海风暴潮和天文潮相互作用中非线性效应的数值诊断分析

本文讨论了天文潮主要分潮Ｍ２，Ｓ２，Ｋ１，Ｏ１对风暴潮和天文潮相互作用所引起的非线性效应水位的影响以及各种非线性项所作贡献。在天文潮和风暴潮都大的域，天文潮分潮的影响是显著的；非线性项中以浅水效应项，风－水位效应项，底摩擦项对浅海风暴潮和天文潮相互作用中非线性效应水位项献比较明显，而平流项，气压梯度项的作用微。从数值研究的角度给出了一些新的结论和定量地证明一已有的重要结论。     

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...     

浅海风暴潮和天文潮相互作用中非线性效应的数值诊断分析

本文讨论了天文潮主要分潮Ｍ_２、Ｓ_２、Ｋ_１、Ｏ_１对风暴潮和天文潮相互作用所引起的非线性效应水位的影响以及各种非线性项所作贡献．在天文潮和风暴潮都大的海域，天文潮分潮的影响是显著的；非线性项中以浅水效应项、风－水位效应项、底摩擦项对浅海风暴潮和天文潮相互作用中非线性效应水位的贡献比较明显，而平流项、气压梯度项的作用甚微．从数值研究的角度给出了一些新的结论和定量地证明一些已有的重要结论．     

磨刀门拦门沙区域枯季波流共同作用近底切应力和泥沙运动研究

On the basis of the measurement data pertaining to waves, current, and sediment in February 2012 in the mouth bar of the Modaomen Estuary, the Soulsby formulae with an iterative method are applied to calculating bottom shear stresses （BSS） and their effect on a sediment resuspension. Swell induced BSS have been found to be the most important part of the BSS. In this study, the correlation coefficient between a wavecurrent shear stress and SSC is 0.86, and that between current shear stresses and SSC is only 0.40. The peaks of the SSC are consistent with the height and the BSS of the swell. The swell is the main mechanism for the sediment re-suspension, and the tidal current effect on sediment re-suspension is small. The peaks of the SSC are centered on the high tidal level, and the flood tide enhances the wave shear stresses and the SSC near the bottom. The critical shear stress for sediment re-suspension at the observation station is between 0.20 and 0.30 N/m2. Tidal currents are too weak to stir up the bottom sediment into the flow, but a WCI （wave-current interaction） is strong enough to re-suspend the coarse sediment.     

波浪底摩擦力对重砂富集的影响——以鲁南近岸区为例

根据浅水波浪的底摩擦效应，对鲁南灵山湾和臼－岚山镇近岸区进行了波浪的海底摩擦力计算。波浪的海底摩擦力等值图与已知滨海锆石砂矿资料对比表明，底摩擦力大于０．１８Ｎ／ｍ＾２的动力分选区有利于重矿物砂富集。据此，进一步预测了鲁南近岸带的砂矿富集区。     

近海海洋对热带风暴线性响应的底坡度和底摩擦效应

一个简单的二维线性模式用于考查近海海洋对过境热带风暴的动力响应过程中的底坡度和底摩擦效应。选择了自东向西和向西后转向的两个模式风暴路径。数值试验结果表明，海底坡度与风暴引起的水位波动、风暴中心后部的尾流以及路径右侧后方面的涡旋密切相关。而底摩察是阻尼风暴潮和风暴流持续增长的重要因子。结果还表明，近海对风暴的强响应偏向于风暴轨迹的右侧，这与Ｃｈａｎｇ和Ａｎｔｈｅｓ（１９７８）对深海响应的研究结论是一     

考虑底摩擦的波浪折射计算

本文用考虑底摩擦的折射模式计算了浅水中波高和波向分布。作为一个例子,根据不同的摩擦系数和不同的边界条件计算了一种简单海底地形的折射系数、衰减系数和折射角,所得结果与不考虑底摩擦的折射模式结果进行比较,发展它们之间存在一些差异,表明在浅水中底摩擦对波高有一定影响。     

地形摩擦对台风移动的影响

本文从动力学的角度研究了台风流场与台风运动的关系,在实际预报中考虑地形摩擦改变的流场对台风移动的影响取得了明显的效果。     

辐射应力在黄河三角洲近岸波浪和潮汐风暴潮相互作用中的影响

基于考虑辐射应力机制的近岸高分辨率的波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合数值模式 ,研究了辐射应力在黄河三角洲胜利油田近岸海域波浪和潮汐风暴潮相互作用过程中对水位的影响 ,并与两个中等强度天气过程引发的实测水位过程进行比较。结果表明 ,考虑辐射应力机制的波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合模式模拟的结果与实测更接近 ,特别在极值增水位处吻合很好。对本研究的中等强度天气过程 ,辐射应力可增水 40cm ,在黄河三角洲近岸区有 2 0cm以上最大增水区域 ,这在工程上非常重要。可以预见 ,对引发黄河三角洲沿岸强增水的台风及强寒潮过程 ,辐射应力对增水的影响会更明显。本研究结果表明 ,在实际工程应用中 ,应采用波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合数值模式。     

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。     

渤、黄、东海底摩擦系数的研究

本文将伴随法用于渤、黄、东海M2分潮的数值模拟,利用Topex／Poseidon高度计资料进行同化,优化海底摩擦系数。文中对底摩擦系数取常数时进行了优化,同时还对底摩擦系数的一种新的处理方法进行了研究,即在计算海区选取一些点给定底摩擦系数,海区中任意一点的底摩擦系数由这些点的底摩擦系数线性播值得到,优化后得到空间分布的底摩擦系数。针对两种不同的线性底摩擦假设分别进行了一系列的实际实验,结果表明由空间分布的底摩擦系数得到的模拟值比底摩擦系数取常数得到的模拟值更接近观测值,能有效地提高数值模拟的精度。     

1992-2011年夏季南海西部离岸流区涡流相互作用特征

本文利用南海海洋再分析产品REDOS（Reanalysis Dataset of the South China Sea）和风场资料CCMP（Cross-Calibrated,Multi-Platform）,从能量学角度探讨了1992-2011年夏季（6-9月）越南离岸流区域涡-流相互作用特征,并通过能量收支方程诊断评估了风应力、压力梯度、正压不稳定以及平流的相对贡献。以越南离岸流的强度作为分类标准,对1992-2011年划分为正异常年、负异常年和正常年。结果表明,在正异常年,涡动能EKE（Eddy Kinetic Energy）和涡势能EPE（Eddy available Potential Energy）极大值主要分布在越南离岸流附近;在负异常年,EKE极大值向南北两侧分散,EPE极大值向北延伸;在正常年,EKE和EPE的极值空间分布介于正负异常之间。斜压不稳定是EPE年际变化的主要因素,越南离岸流影响周围海域的速度和密度分布,是斜压不稳定的主要原因。而影响EKE年际变化的因素较为复杂,压力做功是最主要的影响因素,风应力做功和平流做功次之,正压不稳定最小,其中正压不稳定依赖于流速大小和由风应力旋度扰动引起的上层水平流速剪切。     

考虑底摩擦与岛屿影响的渤海潮波计算──渤海潮波计算中对不同形式的方程、底摩擦及岛屿处理之比较

采用二维非线性或线性潮波微分方程和三种不同底摩擦形式，在考虑岛屿或忽略岛屿（线性平滑）两种情况下，分别对渤海单个Ｍ２、Ｓ２、Ｋ１、Ｏ１分潮进行了数值计算。得出了这４个分潮在不同情况下的同期时线和等振幅线图及在部分站位上的调和常数值。计算表明，对渤海Ｍ２、Ｓ２、Ｋ１、Ｏ１单个分潮进行数值计算时，非线性方程中浅水和对流非线性项存在或不存在，对计算结果几乎没有影响，亚网格尺度岛屿对计算结果的影响并不大。用实测资料检验并与已有研究结果比较得出：由于水深过浅，底摩擦形式取非线性比取线性好；忽略尺度比网格尺度小得多的岛屿所得结果更合理，计算也更方便。     

波浪、潮流和风暴潮耦合模式及悬沙输移规律的研究

近年来，由于河口、海岸地区的泥沙运动与港口、航道以及海岸的冲淤有着直接的关系，对一些海岸建筑物比如防波堤、护岸工程等造成一定的威胁，甚至于使其完全丧失使用价值，造成巨大的损失。为此人们越来越重视对这一问题的研究。本文为估计岸滩的冲淤变化和了解岸滩的演变规律，对影响泥沙运动的海洋动力要素进行了研究。 为研究悬沙的输移规律，建立了一个由两部分组成的二维悬沙模型系统：①水动力模式。建立了一个综合多因素的二维波浪、潮汐和风暴潮耦合模式，以此来研究波、潮、风暴潮间的相互作用，并为泥沙计算提供流速场。②二维悬沙模式。运用得出的流场来研究悬沙的输移扩散规律。其中所采用的波浪模式是将流对波浪场的影响同时加以考虑的耦合数学模型，将流速加入波能方程，并考虑由于水面的升降而产生的不定常水深对波浪场的影响，再将波浪场对流场的影响通过辐射应力、考虑波浪影响的底应力以及依赖波龄的表面风应力耦合到流场中，从而建立了一个综合多种因素的波浪、潮汐、风暴潮联合作用下的二维悬沙模型系统。并在此模型系统的基础上，对黄河口泥沙的输移问题作了探讨，为今后的防堤、护岸工程提供依据。