基于“山竹”台风的波浪数值模拟

研究台风风场结构中Holland B参数对台风浪模拟结果的影响。采用ERA-5背景风场与Holland经验风场叠加构成的台风输入风场,利用MIKE21 SW波浪数学模型进行南海大范围台风浪数值模拟;结合1822号"山竹"台风期间的实测风浪数据,研究Holland B参数对台风风场构造的影响机理,对四种常用Holland B参数计算公式的各个模拟值进行验证,并对其进行对比分析。结果表明:四个Holland B参数公式计算得到的风速和有效波高模拟值均与实测值有较好一致性,B_1参数公式的计算结果与实测值吻合最好;不同Holland B参数对风向和平均波向基本不产生影响,其模型模拟值与实测值吻合度较高;通过台风场与波浪场的空间分布对比分析,为沿海地区台风期间防灾减灾提供参考建议。     

两种海浪模式模拟结果的对比研究

利用合成风场驱动SWAN和WAVEWATCHⅢ这两种海浪模式,分别模拟了墨西哥湾海域和印度洋海域的海浪,并将两种海浪模式的模拟结果与波浪实测资料及Jason-1卫星高度计观测资料进行对比研究。研究结果表明:以CCMP风场为背景风场,合成Myers台风模型风场所得的合成风场能较好地模拟台风风场,但对于部分台风风场,模拟结果明显偏小。WW3对台风浪的模拟效果偏弱,SWAN模拟效果更好,与实测值更接近;对于大范围海域的海浪模拟,SWAN对涌浪传播的模拟耗散较大,模拟的波高和周期均偏小,而WW3模拟效果更好。     

SWAN在台湾海峡台风浪场数值模拟中的应用研究

简要介绍了波浪模式的发展及应用较为广泛的几种第三代能量谱海浪模式的特点。为了研究台湾海峡台风浪场的分布特征,以0903号"莲花"台风为例,选取第三代能量谱海浪模式SWAN,充分考虑底摩擦、风、白浪破碎、波波非线性相互作用、波浪浅化效应等物理过程,模拟了该海域的台风浪场的分布特征。将模拟结果与实测波浪、风资料对比分析,结果表明风速、有效波高计算值与实际值符合性较好,SWAN模式在海域的适应性良好。     

南海北部湾台风浪数值模拟方法研究

对第三代近岸海浪数值模式SWAN控制方程进行简要介绍,并利用由藤田和高桥公式相互嵌套的方法提供了台风风场,用SWAN模式采用大小模型范围嵌套的方式对影响南海北部湾海域的8303号台风浪过程进行了模拟验证,并利用该模式预报了该海域在不同台风作用下的台风浪过程.结果表明,模拟结果与实际海浪观测资料吻合较好,计算预报结果可以为该海域台风浪防灾等提供较为重要的参考.     

“98·04”寒潮影响下的渤海风浪场数值模拟

基于第3代数值海浪模型SWAN,采用自嵌套的方法提供谱型边界,对渤海"98.04"寒潮大风引起的风浪过程进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与T/P卫星高度计观测资料和近岸浮标实测资料(波高和波向)进行了较为详细的比较,并分析了风浪要素的时空分布。结果显示风浪要素的模拟值与实测值吻合良好,表明SWAN模型能较好地再现渤海寒潮期间风浪的时空分布。     

江苏沿海实测波浪谱在SWAN中的应用

采用CCMP提供的寒潮大风天气风场数据,分别运用实测波浪谱和JONSWAP谱的SWAN模型对江苏沿海北部波浪场进行模拟,发现采用实测谱的计算结果与实测值更接近,模拟出的波高随时间变化过程更吻合。应用实测谱对工程区域进行波浪场推算,得到了合理的结果。     

最大风速半径对台风浪计算效果的比较研究

依据联合台风警报中心(JTWC)发布的2001~2015年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集,分析给出西北太平洋热带气旋最大风速半径之于地理纬度和中心低压的参数化公式。采用5种最大风速半径公式计算最大风速半径,并基于Myers气压场模型和第三代海浪模型SWAN,对发生于东中国海的5场台风浪个例过程进行数值模拟研究,将模拟结果与实测资料进行对比分析。结果表明:台风浪大浪区持续时间和分布的范围与最大风速半径正相关;采用文章拟合公式的台风浪数值模拟结果较实测值的线性回归斜率、平均偏差和最大值偏差均较小,文章拟合公式关于个例台风浪的计算效果较好。     

透浪建筑物掩护水域波浪数值模拟研究

为了研究透浪水工结构掩护水域的波浪条件,采用MIKE21系列软件的BW模块及SWAN模型对假定工况下的波 浪传播进行了模拟。通过2组数值模拟结果与整体波浪物理模型试验结果的对比,比较了2种数值方法模拟掩护水域波浪条 件的可行性及适用性,然后采用SWAN模型模拟了12级风条件下潜堤掩护水域的风浪场,取得了较好的效果。     

基于SWAN模式对台风海燕风浪的推算

选用内域藤田外域高桥的混合风场模拟台风风场,应用第三代海浪数值模式SWAN对2013年影响南海海域的超级台风＂海燕＂进行台风浪的推算。通过对测点处风速以及推算出有效波高与实测数据对比,分析发现模式计算结果与实测吻合良好。同时将其应用到南海海域波浪场的推算,能够很好地刻画台风经过时波浪场在时间和空间的变化,可为以后风浪的预报提供参考。     

南海风浪环境统计特性分析方法研究

利用WRF气象模式对南海风场进行了数值后报,并以此为驱动场,采用SWAN海浪模式对南海海浪进行了数值模拟研究,得到连续20年的南海风浪资料。通过与观测资料进行对比验证,发现模拟数据与实测数据匹配较好。在此基础上,利用风浪后报数据分析了南海风浪长期统计特征。通过不同分布模型统计结果对比分析,选取误差最小的P-Ⅲ型方法对南海风浪极值条件进行了不同重现期推算,为南海海洋工程设计提供基础数据和科学支持。     

江苏如东附近海域风浪场的数值模拟

介绍国际上较为先进的第3代近岸波浪数学模型SWAN模型。先选用水下圆形浅滩试验对模型进行验证计算，再对江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下的波浪场进行了模拟，通过与现场测量结果的比较，表明SWAN模型可以较合理地反映江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下风浪的成长和传播过程。     

江苏沿海近岸台风浪数值模拟*

以台风“梅花”为例,采用QSCAT/NCEP再分析风场资料和捷氏台风经验模型构造混合型台风风场,以此作为驱动条件,利用MIKE21波浪谱模型对江苏沿海近岸台风浪进行数值模拟,并针对潮位变化对模拟结果的影响进行对比分析.结果表明,该模拟方法可以较好地复演台风浪发展的整个过程,而考虑潮位变化的影响有助于台风浪模拟精度的提高.     

SWAN风浪成长模型在近海设计波浪要素推算中的应用

根据黄、渤海区20 a中最大风速对应的风场过程,利用SWAN模型模拟风浪的成长过程,利用针对模型推算所得的烟台芝罘岛附近海域的系列波浪要素,进行P-III型曲线的拟合分析,得到不同重现期条件下的特征波浪要素。模型计算过程中,只需对美国NCEP和欧洲ECMWF风场后报资料进行简单校正,据此通过SWAN模型推算的特征波浪要素值就可与根据芝罘岛海洋环境监测站现场观测资料推断的波浪要素值基本一致。     

舟山海域台风浪数值模拟

为提高台风浪模拟的精度,将Holland台风风场模型与CCMP背景风场相叠加,构造合成风场来驱动SWAN模型。运用Jason-2卫星数据进行验证,比较了不同的最大风速半径计算公式和Holland B参数组合构造出的合成风场对模拟结果影响。选取最优组合,运用自嵌套,模拟了台风"米雷"通过舟山海域的波浪场。结果表明舟山群岛对台风浪的阻挡效果明显,台风期间舟山东部海域波高大、周期长且涌浪影响明显,西部海域波高较小且以风浪影响为主。     

台风作用下人工岛周边海域波浪场数值模拟研究

建立了WRF-SWAN大气波浪模型,对台风作用下人工岛周边海域风浪场进行数值模拟计算,计算结果表明,WRF大气模型较好的模拟了台风过程中风动力变化过程,并未SWAN模型提供高精度风场资料。人工岛的建设对台风作用下周边海域波浪场产生了不同程度的变化,通过波浪场变化分析对人工岛周边海域沿岸输沙做进一步预测。     

MIKE21谱模型在台风浪数值模拟中的应用

基于能量平衡模型-SW(Spectral Wave model)对经过琼州海峡的台风浪进行了系统的计算,给出了琼州海峡内台风浪的分布情况及统计结果,对实际工程的建设具有重要的参考意义.SW模型是基于非结构网格的新一代风浪谱模型,可以用于计算风浪、涌浪的成长、衰减和传播;而且可以考虑近岸海底地形和建筑物引起的波浪绕射和反射效应,基本上可以满足局部区域波浪计算精度的要求.     

黄骅港外航道淤积的二维数学模拟

为了合理模拟和预测黄骅港外航道淤积现象,基于SWAN风浪模型、ADCIRC潮流模型和波流共同作用下的挟沙力模型,建立了描述强风过程中波浪、水流、泥沙变化的二维数学模型,揭示了强风过程中各种复杂动力因素综合作用下黄骅港海域泥沙运动过程以及航道强淤现象,该数学模型的计算结果为黄骅港外航道整治工程提供了依据。     

基于台风浪后报模型的外海重现期波浪要素分析

选用Jelesnianski(1965)热带气旋经验风场模式模拟台风场,采用基于动谱平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,对1951—2010年我国东南沿海可能产生较大影响的台风浪进行了推算。在良好的风、浪验证基础上,基于台风浪数值后报结果,将波高数据进行回归分析,通过对广东沿海外海波要素计算结果与实测资料对比,结果表明两者吻合良好,可为海区内工程提供较好的参考。     

三亚新机场出运保障基地波浪场数值模拟研究

基于1949~2015年间影响南中国海的883个台风浪过程后报结果、以及南中国海1979~2015(共37年)逐年海浪后报结果,经统计分析,并经与已有研究关于工程周边水域极值波浪条件分析结果的比较,确定了三亚湾外海的深水波浪条件。然后基于波作用量守恒方程数值模拟模型SWAN,采用两重嵌套的计算方案,在考虑波浪折射、绕射、局部风能输入、海底摩阻、非线性波波相互作用以及波浪破碎的影响下,对不同方向和不同重现期的波浪由外海向工程区近岸的传播变形进行了数值计算。在此基础上,采用Boussinesq方程数值模拟模型Mike21BW模型,考虑波浪折射、绕射和反射的综合作用,对不同规划方案港域波浪的传播变形进行了数值计算。给出了工程规划结构前沿的设计波浪要素和港域的泊稳波要素,供设计部门参考使用。     

潍坊港海域波浪数值模拟*

采用WRF风场模式和SWAN海浪模式,分别进行渤海湾的风场和波浪场后报计算,并以波浪气象浮标实测数据对风场和波浪场进行验证,效果良好。以后报结果为样本,采用P-Ⅲ型拟合方法,对莱州湾湾口-15 m等深线处的风场与波浪进行统计分析,得到50 a一遇的设计要素值。运行MIKE21 SW模块建立潍坊港海域的波浪数值模型,进行50 a一遇重现期下的波浪浅水传播计算。模拟结果表明,该模型适用于模拟潍坊港附近海域的波浪传播过程,计算结果可为港区的码头、沙堤和航道等的设计和建设提供参考