WAVEWATCHⅢ第三代海浪数值模式在中国东海的应用和改进

利用东海的浮标观测数据,比较了WAVEWATCHⅢ第三代海浪数值模式的ST2、ST4和ST6三种源函数方案在东海的适用性。结果表明,三种源函数方案在波高小于3 m中低风速情形下,模拟波高与观测波高符合的很好,而在波高大于3 m的高风速情形下,模拟波高偏大。在此基础上,提出了以波龄和波陡为参数的海面粗糙度参数化公式,以此来计算拖曳系数。该方案可以自动满足拖曳系数在临界风速达到饱和的观测事实,将上述拖曳系数计算方案应用于最新的ST6源函数方案,在保持中低风速时的模拟精度的同时,可有效地改善高风速时模拟波高偏大问题,而且可使模拟周期与浮标观测结果更为一致。

海表外强迫效应对连续层化流体中先驱内孤立波生成的影响

移动的海面或海底强迫在共振条件下会向强迫上游周期性地生成内孤立波,这种内孤立波被称为先驱内孤立波。本文利用三维全非线性、全频散的非静力模型NHWAVE,模拟连续分层流体受到海面外强迫作用而产生的先驱内孤立波,研究了正负外强迫效应对先驱内孤立波生成过程和形态特征的影响。结果显示,负效应强迫作用下先驱内孤立波具有更长的生成周期,这与两层流体中的结论相同;在强迫区内部,正效应强迫使水体的等密度面维持较稳定的结构,而当强迫效应为负时,强迫区内水体的等密度面随时间起伏较大。在正负两种效应强迫作用下,流场均维持了逆时针的回流结构,不过在负效应强迫作用下,流场更为复杂。

变性台风LUPIT爆发性发展研究

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL(Final Analyses)资料和WRF模式(Weather Research Forecast Model)对2009年0920号超强台风LUPIT变性后再次爆发性发展的现象进行了研究,详细分析了潜热加热在热带气旋变性为温带爆发性气旋过程中的作用。研究发现:潜热释放是气旋快速发展阶段的重要影响因素,潜热通过影响环流促使气旋的爆发性发展,较为深厚的对流系统使潜热释放的位置发生在对流层的中高层。热量释放之后,地面气旋上空高空槽前的西南气流向槽前高压脊内输送热量,造成高层等压面坡度增大,涡度平流随高度增加,涡度平流的增加又进一步促进了上升运动加强,有利于更多水汽凝结,释放潜热,使得气旋海平面中心气压快速降低。天气尺度低压系统与对流活动相伴随的潜热释放之间的相互促进的正反馈过程类似于热带气旋的CISK机制,这可能是热带气旋变性后爆发性发展的一种重要机制。

基于遥相关的NAO位相转换影响机理研究分析

利用NCEP-NCAR再分析位势高度、风矢量、海表面热通量数据,HadSST1再分析海温资料、CPC逐月北大西洋涛动(NAO)指数等,通过滞后回归分析了北大西洋海温异常对NAO的影响。结果显示,夏秋季北大西洋马蹄型海温通过海洋-大气相互作用导致冬季大气呈现NAO型气压场特征;与此同时,秋季大气场表现出反位相的NAO型环流形势突变,ECHAM4大气环流模型数值试验和观测资料统计分析均发现:热带大西洋海温异常(对流异常)可激发向中高纬度传播的遥相关波列,且具有秋季锁相的特征。马蹄型海温对大气的局地强迫联合热带大西洋异常海温的遥相关作用使得秋季NAO完成一次正负位相转换。

利用旋转平台产生定常涡旋的一种方法及其三维结构测量

自然界中绝大部分运动都是有旋的,涡旋现象是流体力学研究的一个重要方向。本文通过实验室实验中对涡旋现象进行研究,具有参数可控、现象直观可见、可获取三维数据场等优势。但是考虑到真实海洋中存在的的海洋层结、地转效应,通常使用的实验室造涡方法存在着破坏层结、涡旋结构不稳定等缺陷。本实验提出了一种定常涡旋的生成方法,可以在旋转层结流体中生成一个稳定的涡旋。通过此种方法生成的涡旋,速度与涡度分布径向分布遵循不同的规律,垂向上都沿统一的指数规律衰减,且涡度径向分布可以用一简单解析函数拟合。