西北太平洋浪流相互作用对有效波高的影响研究

发布时间：2019-09-05 15:11

【摘要】：西北太平洋强流区会对海浪的特征和分布产生显著的影响,尤其是研究台风过程中海流与海浪的相互作用具有重要的研究意义。本文以ROMS海洋模式和SWAN海浪模式为基础,构建了浪流耦合模式系统,对2013年10月6-17日间的台风“丹娜丝”、“百合”、“韦帕”过程中西北太平洋浪流相互作用中海流对有效波高的影响进行了研究。通过对比模式模拟有效波高与浮标观测资料,发现耦合后的有效波高比非耦合结果更接近观测值,耦合模式中海流的存在对有效波高的分布有明显的影响。研究表明,特别是在有效波高峰值处,海流引起的有效波高增大最大可达1m。海浪浪向及流向的空间分布以及中国近海浮标处浪向与流向的时间序列表明,流向与浪向反向时,海流的影响造成有效波高增大;二者同向时,有效波高减小。海流对有效波高的调整会沿着海浪传播的方向传播相当一段距离。在西北太平洋的海浪场计算中,引入海流的耦合模式计算结果对改善强流区海浪预报具有重要意义,并且海流的模拟精度对于高精度的海浪预报非常重要。
【图文】：

地形图,海洋模式,模式计算,地形

图１模式计算区域及ＲＯＭＳ海洋模式地形Ｆｉｇ．１ＭｏｄｅｌｄｏｍａｉｎａｎｄｔｈｅｂａｔｈｙｍｅｔｒｙｉｎｏｃｅａｎｍｏｄｅｌＲＯＭＳ为研究台风过境时西北太平洋浪流之间的相互作用，本文选取２０１３年１０月６—１７日时间段进行模拟实验。由于ＳＷＡＮ模式由静止状态冷启动，开始的一段时间内的海浪计算结果不是真实状态，特别是在波高较大的情况下，模拟结果可能会失真，本文采用１ｄ以后的模拟结果，即将１０月７－１７日计算结果进行对比研究。在此期间，台风“丹娜丝”、“百合”、“韦帕”３个台风个例经过计算区域。１３２４号台风“丹娜丝”于２０１３年１０月４日下午在西北太平洋洋面上生成，沿着北偏西方向移动。７日上午８时加强为超强台风，中心附近最大风力达到５２ｍ／ｓ，中心最低气压为９３５ｈＰａ，７日下午进入我国东部海域，并先后沿偏北转东北方向移动。１０月８日晚上离开东海海域，进入朝鲜海峡，９日强度减弱为热带风暴，并停止编号。１３２５号台风“百合”于２０１３年１０月８日在西北太平洋洋面生成，然后主要沿着西偏北路径移动，１０月１１日２３时左右登陆菲律宾后，进入南海东部海面，然后继续沿着偏西方向移动，中心最低气压为９６０ｈＰａ，中心附近最大风速达到４０ｍ／ｓ，１０日１５时凌晨左右在越南中部地区登陆。１３２６号台风“韦帕”于２０１３年１０月１１日凌晨２时在西北太平洋洋面上生成，然后沿西北转向西北偏北方向移动，强度逐渐加强到强台风，１０月１５日上午８时在西北太平洋洋面减弱为台风，沿北偏东逐渐转向东北方向快速移动，强度

半日潮,周期,有效波高,海浪

图６１０月７－１７日００时耦合模式模拟的有效波高空间分布Ｆｉｇ．６ＳｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｗａｖｅｈｅｉｇｈｔｃｏｍｐｕｔｅｄｉｎｃｏｕｐｌｅｄｍｏｄｅｌｆｒｏｍＯｃｔｏｂｅｒ７ｔｏ１７ａｔ００ｈｏｕｒ大可达１ｍ／ｓ。结合图７和图８综合分析可以看出，在台风周围的北部海域，海浪沿着海流的方向传播或与流向之间的夹角较小（小于９０°），海浪被折射回来，不能穿越海流［１１］，造成有效波高减校而在台风的南部海域，海浪浪向与流向反向，或夹角大于９０°时，会造成有效波高增大。这一结果与以往研究［６，１６］的结果一致。此外，分析可得，浪流相互作用对海浪的影响主要分布于流速较大的海域，因此，当流速越大时，由浪流相互作用引起的有效波高的调整越大，这与Ｈｗａｎｇ［６］得出的海流引起的有效波高的增大或减小线性正比于海流流速定性上是一致的。为了进一步研究中国近海６个浮标处，耦合模式中海流对有效波高的调整作用，分析浮标处流向与浪向的关系。图９所示为选取的６个浮标位置处，耦合模式系统模拟的海浪浪向和海流流向变化的时间序列。图９ａ－ｃ中可见流向的变化为半日周期，，原因是流向主要受当地半日潮周期的影响，而在该段时间内波向受台风风场影响，呈现出逆时针旋转，在模拟时段内该海区流向与波向表现出不同的变化周期。可见流向的变化为半日周期，原因是在该段时间内波向受台风风场影响，呈现出逆时针旋转，而流向主要受当地半日潮周期的影响，在模拟时段内该海区主要是流向的变化造成了有效波高的变化。图９ｄ－ｆ中可见，海浪方向基本保持不变。通过对比图３与图９
【作者单位】：国家海洋环境预报中心国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室;
【分类号】：P731.22

【相似文献】