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。

风浪成长过程的空间演化方程

从海气相互怍用的物理本赁出发,通过引入特征波的概念,提出了能够合理刻画风浪成长过程的反馈型风浪空间演化方程.虽然该方程非常简单,但却包含了风浪成长过程中主要的控制因素,可清晰地解释风浪成长过程中能量不断向低频转移的物理现象,而无需借助非线性波——波相互作用的概念,所得到的各项结果与各种观测结果非常符合.给出了一种既适用于实验室也适用于外海的风浪波高成长规律,进一步坚实了利用实验室进行风浪研究的物理基础.建立的风浪成长过程空间演化方程为海气相互怍用机理研究以及海浪预报提供了一种新的思路.

深水风浪的风区指数律

对已有根据观测提出的幂函数形式风浪成长关系进行了分析。发现这些风浪成长关系在消去无因次风区后一致地与 3 /2指数律相协调 ,尽管它们原来存在较大的不协调性。发现Jeffreys ,Sverdrup和Munk以及Plant的风能输入源函数在谱积分意义下具有相似性 ,而Tsikunov ,Hasselmann和Phillips的破波耗散源函数在谱积分意义下也具有相似性 ,尽管这些源函数的原始形式和物理背景显著地不同。利用有效波能量平衡方程 ,将 3 /2指数律和发现的风能输入及破波耗散源函数相似性相结合 ,提出了深水风浪随风区成长的分式指数律 ,以得到的分式指数律拟合已有基于观测提出的风浪成长关系提出了半经验的风浪成长关系 ,与已有观测数据符合。

南海北部风浪特征的计算

探讨南海北部海域风浪成长时有效波高与风速、风时、风区之间的关系,同时分析了5种风浪要素的推算方法,探讨其在南海北部海域的适用性。结果表明:1)在南海北部,风速和风时呈现线性增长的关系,风速越大,风浪从过度状态成长到充分成长状态所需风时就越长;风速大小和风区长度之间满足平方关系,风速越大,风浪充分成长所需风区长度就越长。2)在南海北部,有效波高的大小与风速的大小、风时的长短、风区的长度3者密切相关。3)SMB方法、W ilson IV方法和青岛方法,在计算南海北部的风浪关系中体现出了一定的稳定性和适应性。

风浪状态对海面风应力影响的初步研究

利用新近提出的海面风应力系数线性参数化理论,定性地分析了已有风应力和风浪的观测数据。分析发现这些观测数据表明在小波陡的情形下海面风应力系数随风速的变化较大波陡的情形更加迅速。结果定性地倾向于支持Toba等的结果,即成熟的风浪较年轻的风浪更加粗糙。

风浪谱模式初步分析

本文主要讨论分析了JONSWAP谱型模式和洪广文理论谱模式。对莆田、连云港风浪谱进行两种模式对比分析。结果表明:JONSWAP谱结果好于洪广文谱模式。洪广文理论谱模式中参数同波高、波周期分布参数不一致,理论上它们是相同的。文中给出了代表莆田和连云港两地风浪,JONSWAP谱型谱表达式。

基于ERA-Interim再分析资料的南沙海域风、浪场特征分析

基于ERA-Interim再分析资料,统计分析了南沙海域的风场、海浪场的时空特征,并进一步研究了风浪成长关系,建立了适用于南沙海域的风浪模型。月平均场分析结果表明:在季风期,南沙海域的月平均有效波高与风场的时空分布特征有良好的对应关系,位于中南半岛的东南部存在一个风速和有效波高的大值中心,冬季强于夏季,中心位置随季节转换稍向下风向移动。频率分析结果表明:南沙海域全年以4级以内风力和3级以内海浪出现的频率最高,6级以上大风和5级以上海浪主要出现在冬季风期间;全年最大风速和浪高出现在10、11月,最大风速达到8级,最大有效波高可达6级,但频率非常小;整个海域风速和浪高最小的时期是4—5月。