论风生波的正向力、切向力的共振、偶合及涡动耗散综合模式

本文从实际涡动海水的运动方程出发,导出了描述风生波初生阶段成长过程的波面演化方程,讨论了波面正向力、切向力以及涡动粘滞性在这个过程中的作用。第一、二节所导出的波面演化方程表明,海波成长过程类似一振动系统,其外扰动力为加权|k|/ρ的波面正向力场与波面切向力散度场的和,切向力与正向力一样也通过共振和偶合两种方式向海波输入能量。在第三节中给出了关于二维波数谱的解。它表明,在     

LGFD海浪数值预报方法 Ⅰ.海浪数值预报模式

一、前言由于海浪本身的随机性,描述海波运动的最合理逻辑的方式应当是能量或它在波数(或频率)空间中的分布这样的统计特征量。基于能量平衡的现代海浪预报方法的发展取决于我们对以下两方面知识的深化: Ⅰ)海波能(或海波能谱)的输入和消衰机制; Ⅱ)海波能(或海波能谱)在物理空间中和在波数相空间中的传播机制,以及计算机和计算技术的发展。人们根据自己对以上诸方面认识的不断深化,在不同的年代提出了一代又一代的海浪数值预报模式。40—50年代建立在Jefferets机制和总能量(特征波高)平衡方程基础上的Sverdrup-Munk方法是典型的第一代海浪数值预报模式。     

切变波动力学研究——Ⅱ.激发机制与幅度衰减

本文从涡度方程出发,讨论海洋中的切变波的激发机制和幅度衰减,理论分析表明,在条状外力(如骤置常条状风,移动的条状风等)的作用下,可以激发起切变波,这与卫星观测资料定性地一致,文中还讨论了在侧向摩擦(A_H,A_V)作用下,切变波幅度的衰减过程,理论模型与卫星观测数据定量地一致.     

一个台风海面风场的数值模式及其后报检验

本文建立了一个用于台风海面风场后报的数值模式,并给出了用于实际台风海面风场后报时求解上述模式的全过程,首先根据边界层风速垂直分布特点,对贴地面摩擦应力使用平均风进行参数化,进而导出边界层平均风动力学方程,对上述动力学方程积分到一准稳态,得到边界层平均风分布;再使用Monin-Obkhov相似理论,将平均风换算到10m高度,从而得到10m高度风场.对3个台风过程,给出了10m高度风场和浪场的数值后报结果.海浪同实测的结果比较表明,该风场模式的结果在实测点的后报风与实测风较一致,两者相关系数为0.95左右,台风影响测点时,极值误差均在2m/s以内,平均误差范围约10%;后报风向与实测风向的平均绝对值误差为20°,将该后报风场模式用于海浪数值后报也得到了满意的结果,后报波高与实测波高的相关系数约为0.95,最大有效波高和跨零周期的实测值与后报值相差符合得很好.这些结果均表明本文提出的风场模式是合理的,并且适用于强海况的数值计算.     

复杂地形下海浪数值模式的特征线计算格式

LAGFD-WAM海浪数值模式是一种第三代海浪数值模式，通过求解波数谱平衡方程，并考虑风输入、波浪破碎耗散、底摩擦耗散、波波非线性相互作用和波流相互作用等源函数，模拟波数空间下的海浪方向谱，并依此获得海浪的波高、周期和平均波向。该模式的一个显著特点是采用特征线嵌入格式求解海浪的传播。在进行浅水区域的海浪模拟时，特征线嵌入格式的数值计算方案是否合理对海浪数值模拟结果产生直接的影响。为此LAGFD-WAM海浪数值模式提出了一种新的特征线混合数值计算格式，并应用于浅水海浪数值模拟。结果表明，采用该计算方法，能够使数值模拟结果与实测结果很好符合。     

精确至二阶的微尺度海波波数谱的表示

在海波理论和量纲分析的基础上, 给出了海波高频谱段诸源函数的解析表达式, 并基于微尺度波局时平稳和局部均匀的尺度关系, 用摄动法求解了海波高频谱控制方程组. 精确至二阶的微尺度海波波数谱具有十分清楚的结构, 一阶部分表示诸源函数之间的平衡, 二阶部分表示微尺度波的传播贡献.     

南海风生近惯性能通量的敏感性分析

After validated by the in-situ observation, the slab model is used to study the wind-generated near-inertial energy flux(NIEF) in the South China Sea(SCS) based on satellite-observed wind data, and its dependence on calculation methods and threshold criteria of the mixed layer depth(MLD) is investigated. Results illustrate that the total amount of NIEF in the SCS could be doubled if different threshold criteria of MLD are adopted. The NIEF calculated by the iteration and spectral solutions can lead to a discrepancy of 2.5 GW(1 GW=1×109 W). Results also indicate that the NIEF exhibits spatial and temporal variations, which are significant in the boreal autumn,and in the southern part of the SCS. Typhoons are an important generator of NIEF in the SCS, which could account for approximately 30% of the annual mean NIEF. In addition, deepening of the MLD due to strong winds could lead to a decrease of NIEF by approximately by 10%. We re-estimate the annual mean NIEF in the SCS,which is(10±4) GW and much larger than those reported in previous studies.     

中国近海及临近海域海浪的季节特征及其时间变化

利用1992年12月-2005年3月TOPEX卫星高度计资料,对中国近海波浪季节特征及其时间变化进行了分析。分析结果表明,冬季平均波高最大,台湾海峡、南海北部、中南半岛东南海域以及吕宋海峡外侧是冬季的大浪区;夏季平均波高最小;春、秋两季为过渡期。对冬季大浪所在区域波浪时间变化的研究表明,年变化是其主要时间变化特征,而季节内变化是该海区的另一重要特征,并且以5 a为周期的年际变化与ENSO事件有着很好的对应关系。     

基于卫星高度计和漂流浮标数据间数学校验关系的黑潮流轴和流路主成分估计

由于卫星高度计数据分辨率高、观测范围广的特点,我们使用该数据开展了黑潮流的研究。在之前的研究中,卫星绝对地转流都被用于对黑潮流域的表层流场的时空变化特征进行研究,并采用了一些探测方法提取了黑潮流轴和流路。然而,海面绝对地转流是由绝对动力地形估计得到,应该被当做实际流场的地转分量,在实际应用中并不能代表真实流场。在本研究中,建立了气候态绝对地转流与网格平均的漂流浮标流场间的数学校验关系,以此对卫星绝对地转流场进行修正,即便这两种数据的性质存在些许偏差。因此,基于主成分探测法,修正后的卫星绝对地转流被用于探测黑潮流轴和流路。对比结果表明,由修正后的卫星地转流场探测得到的黑潮流轴和流路均要好于地转流和表层流估计结果。修正后的地转流有助于开展更加准确的黑潮流轴和流路的逐日探测。