利用SWAN波浪模式研究北部湾海域台风浪场的波浪方向谱特征

以高精度再分析风场为驱动,利用SWAN模式模拟了台风“达维”Damrey（2005）经过北部湾海域时的波浪场。通过与实测的风和波浪实测对比发现,波浪后报结果与实测结果符合较好。文章给出了台风浪期间波高、周期、波长和波向等要素的分布特征,讨论了以台风眼为中心不同海域的波浪方向谱特征。本文最后分析了台风期间实测波浪能谱的变化特征。     

南海台风浪推算中风场的计算问题

目前,推算台风浪的方法主要是由台风气压场模式计算海面风场,再由计算出的风场推算台风浪。因此,对于台风浪的推算来说,选择或建立什么样的气压场模式至关重要。本文基于对目前常用的各种台风气压场模式的比较分析,并根据南海台风风场的一般特征,提出一个适用于南海的台风浪推算的台风风场和气压场的合成模式。     

钦州湾台风浪的多年一遇极值推算

利用WAVEWATCH Ⅲ(WW3)和SWAN海浪模式模拟了1949—2005年间对钦州湾海域影响较大的台风浪.以模拟结果为基础,利用皮尔逊Ⅲ(P-Ⅲ)频率适线法推算了钦州湾湾外深水的累积频率波高和平均波周期(Tm)的多年一遇极值,同时模拟了其间在百年一遇高潮水位条件下的台风浪,以及在百年一遇高潮水位、百年一遇风暴潮增水共同作用下对钦州湾影响较大的台风产生的波浪场.使用P-Ⅲ法推算了在极端天气下,钦州湾湾内统计点的累积波高和平均波周期的多年一遇极值.研究结果表明,由于湾内浅滩较多,波浪在传播过程中水体底部摩擦使能量耗损明显,所以湾内波高较小,湾口处的波高大于内湾处的波高.近岸海区的波浪耗散、破碎等物理过程比较强烈,因此近岸统计点C1处的波高极值最小,其最大波高向岸边快速减弱并沿东向传播.在极端天气情况下,波浪在传播过程中发生破碎,波高衰减显著.     

1985年九号台风浪推算与北海船厂防波堤头受损分析

根据1985年九号台风期间的风场,推算出北海船厂防波堤头处最大波要素,结合堤头受损情况进行初步分析,并提出几点看法。     

基于SWAN模式的南海台风浪推算的影响因素分析

基于南海实际地形和真实的台风过程,对影响SWAN模式在南海台风浪推算中的准确性的因素进行了较系统的研究。首先对不同的模型风场进行了对比分析,结果表明一个准确的风场是正确推算台风浪的关键。同时对SWAN模式中的白冠耗散作用、风能输入与白冠耗散不同的组合方式和折射项作用等因素对台风浪推算的影响进行分析,并对模式中的各影响因素给出了合理建议。使得SWAN模式在南海台风浪推算中具有更好的适用性。     

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。     

渤海南部海区风浪推算与分析

根据文氏建立的风与浪理论关系及其由风推算风浪的计算方法,利用马山子气象站３３ａ的大风资料,推算出黄河口近海水域波浪要求,并与中科院尜所实测波浪数值和青岛海洋大学推算的多一遇波浪数值进行了比较,其结果是十分相近的。     

基隆港台风浪特征分布数值模拟分析

基于修正的Holland台风模型风场,在同化QuikScat/NCEP混合风场基础上,结合高分辨率水深和高精度岸线资料,采用第三代近岸海浪模式SWAN,对影响基隆港邻近海域的两类典型台风过程引起的台风浪进行了数值模拟分析。模拟的两次台风过程中,西北型台风0715号和转向型台风0424号的有效波高与同一时段T/P卫星高度计资料波高的平均相对误差分别为6.5%和5.6%,相关系数分别达到0.972和0.902,台风浪个例模拟精度较高,可为基隆港及其邻近海域台风浪模拟与预报提供一种有效的方法。     

台湾海峡台风浪动力特征和模型方法研究

通过风速和波浪的同步浮标观测数据,对3个台风过境期间台湾海峡内的台风浪动力机制和特征描述方法进行了分析研究。研究表明:台湾海峡内的台风浪具有明显的风浪成长特征,强烈的波波非线性相互作用引起的高低频能量交换是其主导机制。通过拟合方法给出了台风浪有效波高的模型关系,对台风浪灾害的预警报分析具有实际应用价值。     

西沙湾工程波浪推算及波浪场数值模拟

本研究根据崇武水文站1976—2007年共31 a的波浪观测资料,使用皮尔逊Ⅲ型频率曲线进行拟合分析,推算出崇武在不同重现期条件下的特征波浪要素,再将其作为外海波浪要素输入,通过基于椭圆型缓坡方程的CGWAVE近岸波浪数值模型,模拟西沙湾的重现期波浪场,得到其设计波浪要素,得到较为合理的计算结果。西沙湾的海底地形强烈地影响近岸波浪,导致了波高和波向的不均匀分布特征,岛屿和礁石都是天然屏障,东侧水域受龟屿及闽台码头的掩护,波浪反射、绕射明显,对避风坞起到了有效的保护作用。此外,对于不同地质的边界,反射系数不同使得近岸波高分布有较大差异。     

波浪折射推算和绘图的新方法

本文对波浪折射推算和绘图,提出了一种新方法,其中心内容有三:一是推算方法;目前,我国《海港水文》规范中所规定的方法,是通过附在专用绘图器上的算图,来完成波浪折射偏转角的推算的.该法虽然也较方便,但绘图时的操作却较难掌握,笔者研制成一种新的算图(或称波浪折射算尺),比现规范方法快速简便,且适用面广,易于掌握。二是作折射图时所用的角度和“基准线”的更动;规范方法是沿用国外方法,用波浪的偏转角Δ~α和以入射波向线为基准线转动仪器而画图的。这时。除仪器翻动次数较多,难于记忆和容易产生差错外,因等深线间互不谐调而引起的偏角改正,尚需另行计算,手续十分麻烦。本法改用以等深线的法线为基准线,用从本折射算尺上查得的折射角α_2直接作图,其优越性详见正文。三是一项建议。建议作图时,不必加绘平均等深线,改为:浅水区用绘图等深线间隔之间的中间水深算波速推求折射率(为了和规范方法在同样条件下做比较,后文算例,暂未改动)。     

闽中近岸西北行路径台风浪波向特征

台风浪的研究对于船舶航行、避风以及港口、海洋和近岸建筑物的安全有着重要的现实意义。本文基于考虑波浪折射、底部损耗及波浪破碎等的波谱模型,在充分考虑风能量输入、白帽耗散、波浪破碎以及波-波间的非线性相互作用等物理过程后,对在福建省中部登陆的0513号"泰利"、0709号"圣帕"和0808号"凤凰"台风引起的台风浪过程进行了数值模拟计算。计算结果与实测数据相吻合,并总结出闽中近岸西北行路径台风浪的波向变化规律。为近岸海域船舶航行和港口工程防灾减灾提供了较为重要的参考依据。     

台风浪场智能数据库系统

台风及其生成的巨浪是严重的海洋灾害现象，历史受到人们的关注。台风浪场的预报方法大体上有三类，一是以天气学为基础的经验方法；二是统计预报方法；三是基于流体力学的数值预报方法。目前，我国在海浪预报业务中仍以天气学预报方法为主，统计和数值预报方法只起辅助作用。然而，天气学方法往往受到个人经验和手工操作的限制，不但工作效率不高，而且预报效果也受到明显影响。建立台风浪场智能数据库系统，是实现预报业务客观化、     

对南海台风浪的探讨

本文根据1964年至1987年在南海产生发展的台风的风场资料以及波浪观测结 果,总结出处于不同发展阶段的南海台风浪分布的模式以及相应的波高预报关系 式。 结果发现（1）在南海台风的初生阶段,台风区内的波浪主要属于风浪性质。 （2）在南海台风的发展阶段,台风区内的波浪是一种混合浪,风浪的主浪向沿着 风向从台风边缘向内传播,它是对数螺线,而涌浪则是从台风中心附近最大风速区 内向外散播,台风区内的浪主要是这两种浪的叠加。（3）在南海生成的台风内的 波高分布与西北太平洋台风不同,但当西北太平洋台风移入南海后,其波高的分布 逐渐变为与在南海生成的台风的波高分布相接近。（4）台风在广东及海南登陆后, 其台风浪的减弱情况随登陆地段而有不同。 最后用香港横栏岛和南海北部的一些波浪自记仪记录以及沿岸海洋站的波浪 观测结果对预报作了验证,波高的预报值与观测值符合比较良好。     

三种典型路径下的台湾海峡台风浪特征研究

以WRF风场驱动SWAN波浪模式,模拟分析了北路、中路、南路3种典型台风路径下,台湾海峡及周边海域的台风浪的特征。结果发现:(1)数值模拟与浮标实测情况基本一致,并模拟出台风浪场右半圆大于左半圆、前进象限以涌浪为主、主波方向辐射向前传播、台风的正后方向的主波向混乱等特征;(2)在中路和南路台风影响时,台湾海峡较早出现15 m/s的风速等值线,但是海峡内风场与台风风场被台湾岛地形分割致使海浪成长风区变短,而且远海涌浪无法传播到海峡内部,使得海峡内海浪没有达到远海同样风速区域的6 m左右的高度;(3)中路台风影响下,台湾海峡的浪场受台湾岛的影响出现异常明显的不对称性结构,台湾海峡北部混合浪和涌浪高出海峡南部很多;(4)台湾海峡海浪能量谱方向与局地风向之间角度较大,在北路台风影响下北部有明显的自东向西的周期大于15 s的涌浪谱,在南路台风西行时出现两股明显的成直角的风浪谱和涌浪谱。这些特征对船舶航行安全有潜在危险。     

珠江口附近海域波浪极值推算

本文以WRF模式输出结果作为风场驱动条件,采用SWAN和WAVEWATCH III相嵌套的方法,对珠江口附近海域进行共20年(1991-2010年)的波浪场数值计算。根据计算结果,分析了该海域极值波浪特征,并使用Gumbel极值函数计算50年一遇和100年一遇波浪极值,结果显示:(1)1991-2010年间,珠江口区域最大有效波高为2.0m,万山群岛南侧可达5.0m,而外海最大有效波高可达10m以上,极值平均周期均在10s左右;(2)50年一遇和100年一遇波高在珠江口区域较小,而外海则相对较大,最大在14m以上;(3)50年一遇和100年一遇平均周期相差不大,不同海域之间相差也较小,大部分海域在10s左右,外海相对较大,可达12-14s之间。     

年极值波浪长期分布推算的探讨

一、前言极值波浪的长期分布规律对于海港和海上建筑物的设计是极为重要的。它包括对极值波浪系列选定一个合适的概率分布,并外延确定一个合适的设计值。在我国“海港水文”规范中,建议用皮尔逊Ⅲ型分布来拟合经验频率曲线,在实际工作中,适线时常常为照顾首部累积率很小的一两个大值及尾部若干小值等少数点据而人为地调整 CV 及 Cs     

大型风浪水槽风浪成长的谱特征

利用大型风浪水槽实测风浪资料,分析水槽环境条件下风浪谱的成长特征,给出谱参数与风速、风区之间的经验关系     

推算波浪多年一遇波高的新方法

采用卫星遥感推算多年一遇波高的新方法，对中国近海多年一遇波高进行推算研究。运用卫星遥感散射计得到的风资料推算了整个渤海区域波浪多年一遇的波高分布。通过与有实测资料4个点推算的结果比较表明：卫星资料和实测计算的误差随着重现期的增大而减小，最大误差百年和50年一遇波高为20cm；而百年和50年一遇波高正是工程中最为关心的，说明运用卫星遥感散射计风资料推算渤海多年一遇波高可行且结果合理。本研究方法为进一步运用和完善卫星遥感资料推算中国近海多年一波高场提供了一条新途径。     

中国浙江和福建海域台风浪变化特征和趋势

基于非结构网格的海浪-海流耦合模式SWAN+ADCIRC(Simulating Waves Nearshore+Advanced Circulation model),模拟了1997—2016年共20年间所有影响浙江和福建海域台风过程期间的海浪过程。利用4个台风过程期间的海浪观测数据对模拟结果进行了验证,模拟结果和实测结果吻合较好。基于该长时间序列台风浪模拟结果,分别分析了浙江和福建海岸带台风浪有效波高极值以及台风浪有效波高大于1m和1.5m的持续时间。结果显示,在福建北部海岸带台风浪有效波高极值和台风浪有效波高大于1m的持续时间(tHs1)有显著增长的趋势。其中,台风浪高极值的增长趋势最大可达0.05m/a,tHs1的增长趋势位于0.54至1.72h/a之间。分析tHs1与ENSO指数的关系发现,福建省南部海域台风浪与ENSO指数有较显著的负相关,浙江省北部海域台风浪与ENSO指数有较显著的正相关,ENSO信号对这两个海域的台风浪有着较显著的影响。