连云港海域“达维”台风风暴潮数值模拟*

“达维”台风是建国以来登陆长江以北地区最强的台风。应用Jelesnianski台风参数模型、MIKE-SW波浪模型和MIKE-FM潮流模型,研究该台风在江苏海域登陆过程中台风浪、风暴潮的分布特征。计算结果表明,台风参数模型和台风浪模型验证较好,能够为风暴潮模拟提供准确的动力条件。台风过境期间,连云港海域最大风速超过40 ms,产生明显的海面强烈上升现象,台风中心附近水域最大风暴增水为1.7～1.8 m,高潮时刻风暴增水为0.6～0.7 m。该模拟系统能够准确模拟台风过境期间连云港海域风暴潮变化过程,对防灾减灾的数值预报具有重要价值。     

福建沿海台风浪数值模拟及特性分析

以Holland模型风场和CCMP背景风场相叠加构造台风风场,驱动第三代海浪模式SWAN对登陆福建的0908号台风"莫拉克"和1013号台风"鲇鱼"发生的台风浪过程进行数值模拟,并运用Jason-1卫星数据对模拟结果进行验证,结果显示模拟风速、有效波高值和卫星资料值吻合较好。在此基础上分析福建海域的台风浪时空分布特征和近岸三处海湾的波高变化过程,结果显示:台风过程中,最大风速和浪高值均位于台风移动中心右侧,风浪夹角与到台风中心的距离成正比且右侧夹角较小,左侧较大,台风中心对应着浪高的低值区,波高分布在海峡内外表现出较大的不对称性。"莫拉克"过程中,福建东北部海域出现10.8 m大浪,厦门湾、兴化湾、三沙湾内波高主要由风浪引起;"鲇鱼"过程中,福建南部海域出现9.2 m大浪,兴化湾、三沙湾内波高主要由风浪引起,厦门湾受到一定的南部海域涌浪的影响。     

基于WRF与MIKE-SW模式的连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟台风过境期间连云港海域波浪场分布,将大气模式WRF模拟的海面10 m风速作为波浪模式MIKESW的驱动风场,再现0713号台风过境期间波浪变化过程。数模与实测资料验证结果表明WRF模式成功复演了韦帕台风移动、风速变化过程,考虑风暴潮增水效应的MIKE-SW台风浪模型能够较好地反映台风过境期间海浪成长过程。     

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.     

南玛都台风期间平潭湾风浪及风暴增水数值模拟

选用WRF大气模式模拟风场及气压场,利用第三代近岸海浪数值模型SWAN与潮流模型ADCIRC的耦合模型,对福建平潭地区在1111号"南玛都"台风期间的风浪及湾内风暴增水过程进行模拟。台风过境期间,平潭湾内增水最大1 m,波高可达4.5 m,计算结果与实测资料吻合较好,验证了模型在该区域内的合理性。结果表明,WRF模式能有效地反映的大气条件真实情况,选用Ferrier微物理过程及KF积云方案能更好地模拟该台风过程。     

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.     

规则波作用下斜坡堤越浪量的数值模拟

台风过境产生极端波浪造成斜坡式海堤越浪,现有计算越浪量的经验公式都存在适用性的问题.为探求台风天气下舟山区域斜坡堤越浪量计算公式,基于VOF方法,对Navier-Stokes方程和k-ε方程进行求解,建立速度边界造波和阻尼消波的数值波浪水槽.在水槽中建立斜坡堤模型,通过改变影响越浪量的相关因素,模拟台风浪条件下规则波作...     

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。     

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。     

台风对舟山某渔港工程码头波况影响的模拟

采用改进的藤田气压模型计算8114号台风风场，同时采用MIKE21 SW波浪数学模型模拟台风作用下的波浪场。通过数值模型计算，提供码头位置在台风过境时的波浪情况，为工程建设提供依据。计算结果表明：8114号台风期间，工程海域出现12级以上的西北向大风，登步岛码头水域的有效波高大约在2.5 m，西闪岛码头水域约为2.0 m；波浪周期约为4.5 s；登步岛码头和西闪岛码头水域波向均在W—NW向。从8114号台风过境时码头水域的波浪场模拟计算结果可以看出，外海波浪对工程水域影响不明显，工程水域仍受岛上局地风浪影响。     

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。     

台风下的驰援

正8月下旬,13号台风"天鸽"和14号台风"帕卡"接踵而至,一前一后在广东珠三角地区登陆,中山市成为台风肆虐的"重灾区"。在持续数日的危急时刻中,中山海事人顶着风浪,不畏艰险,以最快速度组织力量参与救援工作,最大程度排除险情隐患,最强决心维护辖区水域安全开展了防台抗台工作。     

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。     

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.     

杭州湾北岸水下地形冲淤演变分析

通过分析历史资料,研究了杭州湾北岸上海市化学工业区堤防前沿的水动力特征、岸滩的冲淤演变特征及部分可能影响因素.针对化工区海防安全的要求,着重分析了堤防工程的若干工程效应及其对该水域岸滩保护的工程作用.针对该水域的最大海洋自然灾害-台风浪,汇总了工程建设前后几次强台风过境该水域时的若干水动力条件及岸滩损坏情况,分析了若干...     

长江河口区域风浪与水体含沙量的关系

基于2015年长江口各观测站点数据,运用数据分析和分类分析各因素在河口区域对水体含沙量的影响,并通过分析台风过境等极端情况下水体含沙量变化。结果表明:风浪掀沙会增加水体含沙量,风浪造成泥沙本地起悬也会增加水体含沙量浓度,并且风浪对航槽本身有很大的破坏性。     

粤东大埕湾海域台风浪模拟与分析

大埕湾位于我国福建和广东省交界处,北回归线穿过海区,该区域属于热带季风气候,每年夏季受台风影响较大,冬季受季风影响,因此该海域每年大浪均出现在台风作用明显的夏季而方向多为偏东南向,但大浪作用时间较短,而冬季受季风影响,大浪持续时间较长,冬季平均波高大于夏季,且方向多为偏NE向。尽管海湾附近有云澳海洋站,但由于该站站位的关系,实测波浪特征与该海湾有较大区别。本研究中以历史台风资料为背景,采用台风风场模式和SWAN波浪数学模型,模拟该海域波浪场,并以卫星高度计资料和海洋站重现期资料为验证,模拟结果与验证资料符合较好,海区偏E至S向波浪主要以台风浪为主,波高较大,海湾内受南侧岛屿掩护,偏S向波浪影响较小,湾内强浪向为ESE向。     

南海台风浪的数值计算方案研究

基于第三代海浪模型SWAN,选取3种路径的典型个例台风,对南海台风浪的多种计算方案开展了较为详细的研究。有以下结论:首先,计算值与实测值符合良好,表明SWAN模型能对南海台风浪计算有较好的模拟效果。其次,通过是否考虑第一岛链外波浪影响的两种方案比较发现,第一岛链外的波浪对南海台风浪影响较小,可以采用100°E~125°E、0°~25°N的计算域范围。最后,通过多组次不同计算分辨率方案对比发现,计算分辨率越高,计算值和实测值的平均偏差越小,相关系数越大,模拟效果越好。从计算效果和计算效率的角度考虑,可以采用6'的计算分辨率对南海大部分开阔海域进行台风浪数值计算。     

台风浪特征分析及其对船舶安全影响

台风浪对船舶航行和锚泊安全构成极大威胁。论文着重分析了我国近海台风浪的形成和影响的特征规律,讨论了台风浪对船舶航行、锚泊的影响,并在此基础上提出了提高船舶防抗台风浪能力、保障船舶安全的建议措施。     

极端天气下横门东水道悬沙分布特征研究

本文收集了横门珠江口横门海域正常天气与极端天气下的遥感图像,利用悬沙遥感相对浓度模型,对比分析了极端天气情况下横门东水道或附近水域悬沙分布特征。研究结果表明:横门水域内在大风和台风情况下风浪掀沙显著,大风作用时间越长,风浪掀沙越明显,悬沙浓度越高,且枯季风浪掀沙作用比洪季强。暴雨径流挟沙量大,横门东水道悬沙浓度达到峰值,但未对淇澳岛——金星门一线以南海域造成影响。台风过境,降雨径流来沙增加,台风风浪掀沙增强,对横门东水道悬沙浓度有持续的影响。