海浪破碎对北太平洋海表面温度模拟的影响
发布时间：2022-01-23 15:16
基于海浪模式WAVEWATCH Ⅲ模拟北太平洋海浪要素,结合NDBC浮标资料进行验证,发现模拟出的有效波高与浮标测量值具有很好的一致性。基于改进型白冠覆盖率耗散模型,利用海浪模式模拟出的有效波高、有效波周期和摩擦速度等海浪要素计算出单位面积水柱内因海浪破碎产生的湍动能通量。通过改变环流模式sbPOM湍动能方程的上边界条件,引入海浪破碎产生的湍动能通量,并探究海浪破碎对北太平洋海表面温度模拟的影响。研究表明,由于海浪破碎的引入,环流模式sbPOM对北太平洋海表面温度模拟的准确程度得到提升,这为大气模式提供一个准确的北太平洋下边界条件具有重要意义。
【文章来源】：海洋科学. 2017,41(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
本研究所选取的NDBC浮标站点的位置
差和相关系数的统计结果,4个月份的平均均方根相对误差和平均相关系数差别不大,其中2月份平均均方根相对误差较其他月份稍大,为22%,平均相关系数相对稍小,为0.83。整体上,模式模拟有效波高和浮标测量有效波高的均方根相对误差基本控制在20%左右,最小仅为16%;关系数基本控制在0.80以上,最大相关系数为0.92,且相关系数在0.80以下的仅有两个。基于对图2和表1的分析结果,可以得出,NCEP再分析风场资料可以作为WW3海浪模式的驱动风场,其模拟出来的北太平洋有效波高等海浪要素准确度较高。2.2环流模式数值试验结果分析图3分别给出了4个月份的未考虑海浪破碎模拟月平均SST和ECMWF(europeancenterformediumrangeweatherforecasts)再分析月平均SST之差在北太平洋的空间分布图。从图中可以得出,在未引入海浪破碎的情况下,环流模式sbPOM已经能够较为准确的模拟出北太平洋的海表面温度。在空间尺度上,环流模式sbPOM对北太平洋中心海区模拟效果较好,误差范围基本控制在±1℃左右,而对近大陆海区模拟效果较差,误差范围在±3℃左右。赤道地区多呈现模拟SST较ECMWF再分析SST偏低的趋势。在时间尺度上,2月份和11月份北太平洋西部海区,亚洲东岸邻近海区呈现模拟SST较ECMWF再分析SST图3未考虑海浪破碎模拟月平均SST和ECMWF再分析资料月平均SST之差在北太平洋的空间分布Fig.3ThespatialdistributionsofmonthlymeanSSTdeviationsfromsimulationexperimentswithoutintroducingwavebreak-ingandECMWFreanalysisdatainthenorthernPacific
126海洋科学/2017年/第41卷/第3期偏高的趋势,5月份和8月份北太平洋东部海区,美洲西岸邻近海区呈现模拟SST较ECMWF再分析SST偏低的趋势,且赤道地区西部海区常年呈现出模拟SST较ECMWF再分析SST偏高的趋势,赤道地区东部海区常年呈现出模拟SST较ECMWF再分析SST偏低的趋势。为初步了解海浪破碎不同月份对北太平洋海表面的作用情况,图4给出了海浪破碎导致的湍动能通量在北太平洋不同月份的月平均空间分布图。从图中可以看出,在时间尺度上,2月份和11月份海浪破碎导致的湍动能通量较大,而5月份和8月份海浪破碎导致的湍动能通量较小;在空间尺度上,中高纬度地区海浪破碎导致的湍动能通量较大,而在低纬度地区导致的湍动能通量较校选取美国全球海洋数据同化实验室(USAGlobalOceanDataAssimilationExperiment,USGODAE)2014年2月27日如图5所示的9个浮标站点作为验证点,将Argo浮标资料测量SST、未考虑海浪破碎模拟SST与考虑海浪破碎模拟SST的对比结果进行统计分析,主要比较表中给出的绝对误差和相对误差,其定义分别为:RofE|HH|(7)AofoE|HH|/H(8)式中,RE代表绝对误差,AE代表相对误差,oH和fH分别代表实测SST和模拟SST。图4海浪破碎导致的湍动能通量在北太平洋的空间分布Fig.4ThespatialdistributionoftherateofdissipationduetowavebreakingintheNorthernPacific图5Argo浮标北太平洋分布图Fig.5ThepositionofselectedArgobuoyinthenorthernPacific自沉浮式剖面探测浮标又称Argo浮标,因首先应用于国际Argo计划而被称为Argo浮标,专门应用于海洋次表层温、盐、深剖面测量。Argo浮标每7d或10d浮出一次海面,向卫星传输经度、纬度、深度、温度和盐度等资料,然后再次潜入预定深度,一般为2000m左右,其经度、纬度、盐度和温度资?
【参考文献】：
期刊论文
[1]海浪搅拌混合对北太平洋海表面温度模拟的影响[J]. 刘子龙,史剑,蒋国荣,陈奕德,张成成. 海洋科学. 2016(12)
[2]上层海洋中浪致混合研究评述——研究进展及存在问题[J]. 管长龙,张文清,朱冬琳,魏来. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(10)
[3]Numerical simulation and preliminary analysis on ocean waves during Typhoon Nesat in South China Sea and adjacent areas[J]. 王际朝,张杰,杨俊钢. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2014(03)
[4]热带气旋与海洋暖涡间的海-气相互作用[J]. 刘欣,韦骏. 北京大学学报(自然科学版). 2014(03)
[5]利用WAVEWATCH和SWAN嵌套计算珠江口附近海域的风浪场[J]. 张洪生,辜俊波,王海龙,王乐铭. 热带海洋学报. 2013(01)
[6]Effect of oceanic current on typhoon-wave modeling in the East China Sea[J]. 崔红,何海伦,刘晓辉,李熠. Chinese Physics B. 2012(10)
[7]波浪破碎湍流混合研究综述[J]. 张书文,曹瑞雪,朱风芹. 物理学报. 2011(11)
[8]Wave breaking on turbulent energy budget in the ocean surface mixed layer[J]. 孙群,管长龙,宋金宝. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2008(01)
[9]大气-海浪-海洋环流耦合数值模式的建立及北太平洋SST模拟[J]. 宋振亚,乔方利,雷晓燕,杨永增. 水动力学研究与进展A辑. 2007(05)
[10]波致混合对热带太平洋海气耦合模式中冷舌模拟的改进[J]. 宋振亚,乔方利,杨永增,袁业立. 自然科学进展. 2006(09)
博士论文
[1]海浪破碎对海洋上混合层影响的数值研究[D]. 孙群.中国海洋大学 2003
本文编号：3604618
【文章来源】：海洋科学. 2017,41(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
本研究所选取的NDBC浮标站点的位置
差和相关系数的统计结果,4个月份的平均均方根相对误差和平均相关系数差别不大,其中2月份平均均方根相对误差较其他月份稍大,为22%,平均相关系数相对稍小,为0.83。整体上,模式模拟有效波高和浮标测量有效波高的均方根相对误差基本控制在20%左右,最小仅为16%;关系数基本控制在0.80以上,最大相关系数为0.92,且相关系数在0.80以下的仅有两个。基于对图2和表1的分析结果,可以得出,NCEP再分析风场资料可以作为WW3海浪模式的驱动风场,其模拟出来的北太平洋有效波高等海浪要素准确度较高。2.2环流模式数值试验结果分析图3分别给出了4个月份的未考虑海浪破碎模拟月平均SST和ECMWF(europeancenterformediumrangeweatherforecasts)再分析月平均SST之差在北太平洋的空间分布图。从图中可以得出,在未引入海浪破碎的情况下,环流模式sbPOM已经能够较为准确的模拟出北太平洋的海表面温度。在空间尺度上,环流模式sbPOM对北太平洋中心海区模拟效果较好,误差范围基本控制在±1℃左右,而对近大陆海区模拟效果较差,误差范围在±3℃左右。赤道地区多呈现模拟SST较ECMWF再分析SST偏低的趋势。在时间尺度上,2月份和11月份北太平洋西部海区,亚洲东岸邻近海区呈现模拟SST较ECMWF再分析SST图3未考虑海浪破碎模拟月平均SST和ECMWF再分析资料月平均SST之差在北太平洋的空间分布Fig.3ThespatialdistributionsofmonthlymeanSSTdeviationsfromsimulationexperimentswithoutintroducingwavebreak-ingandECMWFreanalysisdatainthenorthernPacific
126海洋科学/2017年/第41卷/第3期偏高的趋势,5月份和8月份北太平洋东部海区,美洲西岸邻近海区呈现模拟SST较ECMWF再分析SST偏低的趋势,且赤道地区西部海区常年呈现出模拟SST较ECMWF再分析SST偏高的趋势,赤道地区东部海区常年呈现出模拟SST较ECMWF再分析SST偏低的趋势。为初步了解海浪破碎不同月份对北太平洋海表面的作用情况,图4给出了海浪破碎导致的湍动能通量在北太平洋不同月份的月平均空间分布图。从图中可以看出,在时间尺度上,2月份和11月份海浪破碎导致的湍动能通量较大,而5月份和8月份海浪破碎导致的湍动能通量较小;在空间尺度上,中高纬度地区海浪破碎导致的湍动能通量较大,而在低纬度地区导致的湍动能通量较校选取美国全球海洋数据同化实验室(USAGlobalOceanDataAssimilationExperiment,USGODAE)2014年2月27日如图5所示的9个浮标站点作为验证点,将Argo浮标资料测量SST、未考虑海浪破碎模拟SST与考虑海浪破碎模拟SST的对比结果进行统计分析,主要比较表中给出的绝对误差和相对误差,其定义分别为:RofE|HH|(7)AofoE|HH|/H(8)式中,RE代表绝对误差,AE代表相对误差,oH和fH分别代表实测SST和模拟SST。图4海浪破碎导致的湍动能通量在北太平洋的空间分布Fig.4ThespatialdistributionoftherateofdissipationduetowavebreakingintheNorthernPacific图5Argo浮标北太平洋分布图Fig.5ThepositionofselectedArgobuoyinthenorthernPacific自沉浮式剖面探测浮标又称Argo浮标,因首先应用于国际Argo计划而被称为Argo浮标,专门应用于海洋次表层温、盐、深剖面测量。Argo浮标每7d或10d浮出一次海面,向卫星传输经度、纬度、深度、温度和盐度等资料,然后再次潜入预定深度,一般为2000m左右,其经度、纬度、盐度和温度资?
【参考文献】：
期刊论文
[1]海浪搅拌混合对北太平洋海表面温度模拟的影响[J]. 刘子龙,史剑,蒋国荣,陈奕德,张成成. 海洋科学. 2016(12)
[2]上层海洋中浪致混合研究评述——研究进展及存在问题[J]. 管长龙,张文清,朱冬琳,魏来. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(10)
[3]Numerical simulation and preliminary analysis on ocean waves during Typhoon Nesat in South China Sea and adjacent areas[J]. 王际朝,张杰,杨俊钢. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2014(03)
[4]热带气旋与海洋暖涡间的海-气相互作用[J]. 刘欣,韦骏. 北京大学学报(自然科学版). 2014(03)
[5]利用WAVEWATCH和SWAN嵌套计算珠江口附近海域的风浪场[J]. 张洪生,辜俊波,王海龙,王乐铭. 热带海洋学报. 2013(01)
[6]Effect of oceanic current on typhoon-wave modeling in the East China Sea[J]. 崔红,何海伦,刘晓辉,李熠. Chinese Physics B. 2012(10)
[7]波浪破碎湍流混合研究综述[J]. 张书文,曹瑞雪,朱风芹. 物理学报. 2011(11)
[8]Wave breaking on turbulent energy budget in the ocean surface mixed layer[J]. 孙群,管长龙,宋金宝. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2008(01)
[9]大气-海浪-海洋环流耦合数值模式的建立及北太平洋SST模拟[J]. 宋振亚,乔方利,雷晓燕,杨永增. 水动力学研究与进展A辑. 2007(05)
[10]波致混合对热带太平洋海气耦合模式中冷舌模拟的改进[J]. 宋振亚,乔方利,杨永增,袁业立. 自然科学进展. 2006(09)
博士论文
[1]海浪破碎对海洋上混合层影响的数值研究[D]. 孙群.中国海洋大学 2003
本文编号：3604618
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3604618.html
