WAVEWATCHIII模式中风能输入项和耗散项函数对比分析

采用第三代海浪模型WAVEWATCHIII,模拟了中国沿海的台风浪过程,以实测浮标数据作为验证,比较了不同的风能输入项和能量耗散方案对台风浪模拟精度影响,结果表明风能输入项与耗散源项选用Tolman and Chalikov方案计算得到的结果与实测值更加吻合,3种方案中该方案更适合中国沿海台风浪的计算。

热带气旋对南海表层流和波浪的能量输入

利用日本气象厅"best track data"热带气旋数据、QuikSCAT(Quick Scatterometer)卫星风场数据和SCUD(Surface Currents from a Diagnostic model)表层流场数据,估算了热带气旋对南海表层流和波浪的能量输入。结果显示,由于热带气旋基本都位于南海中北部,热带气旋对表层流和波浪的能量输入也集中在南海中北部;能量输入最大的月份均在8月和11月,而在9月对总能量输入贡献最大。5～12月,热带气旋对南海表层流的能量输入为1.26GW,占风对表层流总能量输入的9.87%;热带气旋对表层波浪的能量输入为11.60GW,占风对表层波浪总能量输入的5.42%。如果只考虑10°N以北区域,则热带气旋对表层流和波浪能量输入的贡献分别达到11.29%和6.87%。

斜压海洋能量传递对风场的响应

风是海水运动的重要动力因素,也是海洋内部的主要能量来源。本文在应用陆架海洋模式HAMSOM对东中国海海水运动进行数值模拟的基础上,通过傅里叶变换、旋转谱分析等研究方法,对风向海洋的能量输运进行研究。研究结果显示,风场向海洋输运的最有效途径是风场扰动量与流场扰动量的相互作用;惯性能量主要来源于海洋表层,由风场提供,向下传递;而潮频率能量大部分来自海底的内潮与底地形相互作用,向上传递。

高频表面波对定常Ekman流解的影响

基于Jenkins(1989)建立的包含Stokes漂流、风输入和波耗散影响的修正Ekman模型,采用Paskyabi等(2012)使用的推广的Donelan等(1987)中的谱和波耗散函数,并利用Paskyabi等(2012)中修正方法给出的包含高频波的风输入函数,在粘性不依赖于水深及粘性随深度线性变化的条件下,研究了包含高频毛细重力波的随机表面波对Stokes漂流和Song(2009)导出的波浪修正定常Ekman流解的影响。结果表明高频表面波使Stokes漂流在海表面剪切加强,对定常Ekamn流解的影响通常不能忽略,但对Ekman流场的角度偏转影响很小。最后,将考虑高频表面波尾谱影响所估算的定常Ekman流解与已有观测结果以及经典Ekman解进行了比对分析。