南海北部台风浪的时空变化规律和动力机制

发布时间：2020-10-13 22:22

　　 本文的工作主要分为三部分——南海北部台风浪的数值模拟，适合南海北部的海浪谱，南海北部海浪的时空分布及其动力机制。 首先，我们采用Holland模型将2009年6号台风莫拉菲参数化，通过一个权重系数将模型风场和背景风场（CCMP风场）叠加起来，构造了南海北部台风过境时的风场。随后通过时空插值，将该风场以空间分辨率5′×5′、时间步长1h的精度输入到SWAN模式中，模拟了莫拉菲台风通过时南海北部的海浪场。最后使用Jason-2卫星波高数据对模式进行了验证，结果表明模式结果与实测值吻合良好。利用模式结果我们分析了台风中心和海浪场的最大有效波高中心的位置关系，以及台风风场结构和海浪场结构的关系。最后，通过计算海浪场的能量并将其与风要素和浪要素对比，我们研究了台风过境期间海浪场的动力机制。 其次，我们利用波浪骑士数据和模式输出的谱数据，分别构建了普通海况和高海况下适合南海北部的海浪谱。由于缺乏风区观测资料，本文首先利用已有的谱参量对风区的依赖关系，反演了南海北部的风区。随后通过最小二乘拟合，修正了原有的谱参量对风区的依赖关系，并得到新的谱宽度对风区的依赖关系，将这些关系带入到三参量频谱中，我们得到了适合南海北部的海浪谱。 最后，本文利用AVISO提供的卫星波高数据分析了南海北部海浪场的空间分布特征和季节变化情况，并给出了他们的动力机制。
【学位单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：P731.2
【部分图文】：

输入参数或者在不同的时刻进行输出。当风场、流场等输入参数是随时间变化的量时，我们可以采用“时窗”的方式将这些参量提供给 SWAN，以保证在不同的时间段输入参数取不同的值。SWAN 假定，在输入参数开始时刻之前的时间，输入参数的值为 0；而在输入参数最后输入时刻之后的时间，输入参数的值为常数，其大小等于最后时刻的那个值。2.2.5 模式的整体架构及其数据走向SWAN 模式的数学本质是一个偏微分方程定解问题，其中方程表征了海浪过程的基本规律，非齐次项代表影响海浪的各个物理过程，初始条件和边界条件分别刻画海浪的初始状态和模拟区域的周边情况。在应用中，SWAN 模式是一个程序集，也就是说，它是海浪数学模型的计算机实现。我们通过输入文件给定问题的初始条件，边界条件及相关物理过程，输入到模式以后，经过模式主程序的计算，输出我们需要的结果。

图 3 Holland 模型台风风速随风速半径的变化情况从图中可以看出，随着距离台风中心点的距离增大，台风风速先急剧增大，达到最大风速后，再相对缓慢的减小。为了更直观的看出，Holland 模型风场在空间的分布情况及其几何结构，我们以2009 年6号台风莫拉菲在7月17日12:00至 19 日 18:00（GMT 时间）的参数为例，构造 Holland 模型风场的实例。下图给出了 Holland 模型风场的空间结构及其随时间变化情况。

15图 4 Holland 模型风场其中蓝色箭头代表台风风场，颜色不同的圆圈代表 Holland 风场的等值线。从图中可以看出，Holland 模型构造出来的台风风场为圆形对称风场。该风场在离台风中心较近时，对台风的模拟效果较好，而在远离台风中心的地方，偏差较大。为了解决这个问题，我们将对该风场进行改进，以使之适用于模式输入风场。2.3.2 背景风场随着卫星观测技术的发展，已经出现了越来越多的风场散射计资料。本文选用 CCMP （Cross-Calibrated Multi-Platform）海洋表面风场，它是由 APDRC（Asia-Pacific Data-Research Center）提供的，其空间分辨率为 0.25°×0.25°，
【参考文献】

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本文编号：2839769