不同风场模式下“灿鸿”台风浪数值模拟及应用

分别采用3种不同的梯度风场模型与欧洲中尺度背景风场叠加构建新的海面驱动风场,基于非结构化网格,利用SWAN模式对北上型台风"灿鸿"进行数值模拟,并结合卫星数据进行对比论证,得出捷式合成风场最佳,Holland次之,藤田最差。采用捷式合成风场进行模拟计算以给小范围提供最佳边界谱,利用SWAN自嵌套模式对小范围进行数值模拟计算分析,通过波浪测站的浮标数据进行验证,吻合度较高。对南通近海近、远期区域建设用海规划工程的实施进行波高对比分析发现:相较近期,远期规划工程实施后,南部航道水域平均有效波高增幅更大;而东部区域平均波高降幅更明显。     

基于WRF-SWAN模式的韦帕台风波浪场模拟

为获取更为准确的台风过程波浪模拟结果,将中尺度大气模式WRFD海面以上10 m处风速资料作为驱动风场提供给第三代海浪模式SWAN进行波浪计算,模拟了0713号"韦帕"台风的波浪场过程。模拟和实测资料比较结果表明WRF模式能较好地模拟韦帕台风过程,给SWAN模型提供高精度风场资料,WRF-SWAN模式能够较好模拟韦帕台风过程中海浪的演化和传播。     

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。     

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。     

“韦帕”台风过程中南黄海海域流场研究

台风经过海域时,会造成海面强风以及特殊分布的波浪场,可能引起潮流场的强烈变化。为深入探讨台风过程中流场的变化,研究风应力与辐射应力对潮流场的作用,选用WRF模型、第三代海浪模式SWAN、三维水动力模型FVCOM,针对"0713"号"韦帕"台风期间的台风风场、潮流场、波浪场进行数值模拟。结果表明WRF-SWAN-FVCOM模式能够较好地模拟"韦帕"台风期间南黄海海域流场。波浪和流场受旋转台风影响均出现旋转特性,但与台风旋转风场有一定延迟。与纯潮流场相比,风应力和波浪辐射应力对表层流场产生明显影响,风场影响最为显著,波浪辐射应力使南黄海海域沿岸流发生一定增大。     

双台风下江苏沿海的波浪数值模拟

为研究江苏沿海海域受双台风布拉万和天秤的影响情况,应用Holland模型与ERA背景风场数据构建双台风布拉万和天秤的模拟风场,结合MIKE SW模块进行台风浪的数值模拟试验,通过与卫星轨道数据、实测站点数据对比对模拟的有效波高进行了验证,研究了东中国海范围和江苏沿海海域的波浪场(混合浪、风浪和涌浪)特征。其中,在模拟风场的构建中,比例系数e至为关键,通过进行参数试验确定较优系数值。研究结果表明台风布拉万主要以风浪形式影响江苏沿海海域,出现的风浪最大值为10.4 m,台风天秤是以涌浪形式影响,涌浪最大值为2.4 m,且台风布拉万的影响强度明显大于台风天秤。     

台风浪数值模拟中风场权重系数分析

文章采用藤田气压模型与背景风场构造的合成风场,驱动SWAN波浪模型,模拟不同权重系数下经过东中国海海域的6个北上行台风,在对比分析模拟结果之后,提出了权重系数的改进措施,有效的优化了风场的构造方式以及波浪场的模拟精度。     

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。     

台风路径对长江口各汊道波高的影响

基于第三代海浪数值模式SWAN,将Holland梯度风场和CCMP背景风场叠加作为输入风场驱动模型,模拟0515号"卡努"台风的波浪传播过程,通过Jason-1卫星数据对模拟的风速和波高进行验证。在此基础上,将"卡努"路径向东平移构造出8条不同的台风路径,对不同台风路径下长江口各汊道的波高分布进行研究。结果表明,当台风路径范围覆盖整个长江口时,长江口各汊道产生的波高值较大,从长江口西侧和东侧经过时影响较小。当台风靠近长江口口门处穿过时,口门附近的北支、北槽和北港河段波高值较大;当台风靠近长江口南支附近穿过时,南支和南港河段波高值较大。当台风横穿长江口时,台风对长江口波高的影响口门外大于口门内,口门外波高最大值达到2～3 m,口门内波高最大值为1～2 m。     

合成风场在南海台风浪数值模拟中的研究

基于第三代海浪模式SWAN,利用Myers理论模型风场、CCMP风场以及两者的合成风场,分别作为台风驱动风场,对2003~2010年经过南海的15个台风浪过程进行数值模拟研究。将数值模拟结果与台风期间Jason-1卫星高度计观测资料进行比较,结果表明:Myers理论模型风场模式在台风中心附近波高较大时与实测值吻合较好,CCMP风场模式离台风中心较远处与实测值吻合较好。合成风场结合了Myers理论模型风场和CCMP风场各自的优点,比较符合南海的台风风场分布;合成风场模式的数值模拟结果与实测值吻合良好,能很好地适用于南海。     

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。     

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.     

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。     

Evaluation of two atmospheric models for wind–wave modelling in the NW Mediterranean

The NW Mediterranean experiences, as illustrated by the last decade, strong and rapidly varying storms with severe waves and winds. This has motivated a continuous validation of models and the efforts to improve wave and wind predictions. In this paper we use two atmospherics models, MASS (from SMC-Meteorological Office of Catalunya) and ARPEGE (from Météo-France), to force two third generation wave models: WAM and SWAN. The evaluation and comparison has been carried out for two severe storms registered in November 2001 and March–April 2002.The ARPEGE and MASS models predicted higher 10 m wind speeds than coastal meteorological stations, a fact attributed to local land influences. Regarding the 10 m wind direction, models do not present large differences, although considerable deviations from recorded data were found during some dates. ARPEGE presents less scatter and lower errors than MASS when compared with QuikSCAT data.The 10m wind fields from both atmospheric models were used to force the two selected wave models and analyse the errors and sensitivities when predicting severe wave storms. The wave model simulations show some interesting results; during the storm, the spatial wave pattern using ARPEGE showed a higher maximum, although the values of significant wave height at the buoys were lower than the ones forced by MASS (with both WAM and SWAN). The SWAN simulations show a better agreement in predicting the growing and waning of the storm peaks. The prediction of mean period was improved when using the ARPEGE wind field. However the underestimation by SWAN due to the large energy at high frequencies was evident. Validation of spectral shape predictions showed that it still has considerable error when predicting the full frequency spectra. The storms showed bimodal spectral features which were not always reproduced by wave models and are likely to be responsible for part of the discrepancies.     

大连长兴岛北港区波浪条件数值模拟研究

利用国际通用的MM5风场模式和SWAN浪场模式,通过推算影响工程海域的台风和寒潮大风天气过程,得到工程海域-30 m等深线处不同重现期设计波要素,然后采用MIKE 21 NSW和BW波浪数学模型,对工程规划方案设计波要素和港内波况进行了计算。结果表明:工程受N向和NNE向风浪影响相对较大,外海波浪传播至防波堤处无明显衰减;设计高水位重现期50 a时防波堤处最大H1%约7.3 m;防波堤对港内围堰掩护较好,建成后港内波浪条件明显改善。     

斯里兰卡科伦坡临近海域波浪数值模拟

通过分析斯里兰卡科伦坡港口所处地理位置及气象波浪资料,了解工程海域主要受到季风气候的控制,冬季盛行东北季风,夏季西南季风,热带气旋在经过或影响到斯里兰卡岛时强度较低,风速不是很大,对该区域没有灾害性的影响。文章利用中尺度大气模式MM5模拟历史天气状态,再现1991~2010年20 a的影响工程海域的风场过程。根据得到的风场过程,利用海浪模式SWAN计算科伦坡南港附近海域30 m等深线处各向的波浪要素,并利用卫星观测数据进行结果验证。利用优化后的模型计算了1991~2010年计算方向的波高年极值,P-Ш曲线适线法计算得到不同重现期的外海波要素。     

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。     

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。