中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅰ:模型结构与设置

以POM为基础,采用Semi-prognostic方法对POM动量方程的压力项进行修正,以减少模型运行过程中的漂移问题;采用三重双向嵌套技术,在中国的河口及沿海建立了三重嵌套的风暴潮及三维海流、温盐数值预报模型CHINACOAST。对三维内模态基本方程、初边值条件、模型驱动力,特别是多河流入海的淡水径流和温盐边界设定、模型求解方法以及模型参数设置等作了较为详细的介绍。

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅱ:模型验证与应用

简述了在我国珠江口应用实测潮位过程、海表温度以及冬、夏季盐度分布资料对模型的验证与参数率定。在此基础上应用中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST),对我国沿海冬季东北季风作用下的环流进行了模拟计算,并对环流特征进行了分析。模型被进一步用来模拟在9316号台风影响下珠江口的风暴潮位、海流过程及分布结构的变化。

海岸带三重双向嵌套三维环流数值模型及其应用

在极坐标条件下,考虑流体等密度面的斜压性,建立了具有4阶精度的三重双向嵌套海洋环流三维原始方程数值模型,模型垂直方向采用z坐标不均匀分层,具有完全非线性和计算效率高的特性。嵌套系统由大模型(19km)、中模型(6km)和小模型(2km)嵌套而成,上一级模型为下一级模型提供动力和边界条件,且下一级模型将自己的动力要素反馈给上一级模型,各模型间相互作用相互交换资料。在具体实施时,每一个模型占用一个CPU,实行同步计算,三模型间每天交换信息一次。模型用体积输送流函数、不同水深处实测海温过程等资料进行验证,在此基础上,应用模型计算了西加勒比海及海岸带浅水区的水流分布特征、温度和盐度分布。计算结果表明,加勒比西海岸带的海流具有明显的季节性变化过程。

深圳近海风暴潮影响因素分析

风暴潮可能给沿海城市造成巨大破坏,而深圳位于易受台风影响的南海北部沿岸,经济和人口总量巨大,但有关深圳近海风暴潮的研究工作却十分匮乏。本文基于区域海洋模式系统(regional ocean model system,ROMS)建立了一个以深圳近海为中心的三层嵌套模型,用于研究深圳近海台风所致风暴潮的影响因素。首先对2018年台风“山竹”过境深圳导致的风暴潮进行模拟,模拟结果与观测结果较为一致。在此基础上,进行一系列参数调整试验,研究台风登陆地点、登陆角度、台风尺度、台风强度以及移动速度的改变对风暴潮及其分布的影响。结果表明,在深圳西边登陆的台风,比在深圳东边登陆的台风产生的最大增水高1.5m左右。由东往西移动并登陆深圳的台风,比由南向北移动的台风产生的最大增水高1.0m左右。台风最大风速半径增加15%,最大增水上升0.2m左右。台风强度增强15%,最大增水上升0.4m左右。台风移动速度总体上对风暴潮影响不大,但不同登陆地点存在明显差异。当台风在深圳西边或者东边登陆时,台风移动速度增加30%,深圳沿海各海湾的最大增水反而上升0.2~0.6m。当台风从深圳中部登陆时,台风移动速度增加30%,珠江口的最大增水降低0.1m左右,大鹏湾和大亚湾的最大增水却相反地上升0.2m左右,不同海湾对台风移动速度呈现不同的变化特征,与各海湾水体重新分布到稳定状态时间和台风作用时间有关。

台风气压场与风场研究进展

回顾了台风气压场、风场研究的发展过程。从台风气压场与风场的理论研究、台风的不对称性结构、最大风速与变分调整方法、台风气压场与风场的数值模拟和台风作用下水汽热交换等方面的研究进展进行了综合分析与述评,并根据学科发展趋势和工程实际的需要,指出今后在台风气压场与风场的研究中应着重解决的问题和发展趋势。

风暴作用下河口动力过程数值模拟研究进展

回顾了国内外风暴潮作用下河口动力过程数值模拟研究的进展,包括河口动力要素(水位、潮流、波浪、径流、温盐等)对风暴的响应,并根据目前数值模拟技术中存在的不足,讨论了进一步研究的方向和发展趋势。