南加州湾波浪的多尺度时空变化特征的研究

发布时间：2020-06-15 03:18

【摘要】：波浪是海气相互作用中主要动力因素之一,统计表明海洋上自然破坏力的百分之九十源自波浪,因此研究近岸波浪的分布及传播过程对航海事业及海洋工程具有重要意义。波浪模式发展至今已经开发到第三代模式,即基于能量平衡方程的计算模型。国内外已有许多学者利用第三代海浪模式对近海波浪进行模拟,但是在南加州湾建立长时序海浪数值模式,并利用模式数据分析南加州湾波浪的多尺度时空变化特征还很少。本文首先利用SWAN(Simulating WAvesNearshore)模式对美国南加州湾的波浪进行数值模拟研究,以WRF(Weather Research and Forecasting)风场和美国地球物理中心提供的ETOPO高程数据里精度为1弧分的水深作为初始场,考虑白帽效应、底摩擦、波-波相互作用和波浪破碎等物理机制,得到较传统资料更为精细的长时序波浪模拟数据,并利用实测数据对其进行验证,以确保模拟结果的可靠性。其次根据计算所得结果对南加州湾波浪的多尺度时空变化特征进行统计分析,此外模式还考虑了绕射等波浪浅水传播物理过程,对岛屿的掩蔽效应进行分析。最后利用ROMS(Regional Oceanic Model System)模拟的流场作为模式的初始条件之一,计算研究区域流速最强的一个月的波浪场,根据作用谱平衡方程,利用模式计算的参数,分析波能方程中的流项,探讨波流相互作用下流对浪的影响。研究结果表明南加州湾的波浪具有显著的季节和季节内特征,冬季波高和周期较大,夏季波高和周期值较小,波浪有效波高的变化存在7天振荡周期的季节内变化过程。ENSO的气候变化对海域波浪的年际变化具有调制作用。在南加州湾上升流季节,受当地大风影响在Point Conception处的有效波高会变大。水深地形和海流的变化对海域波浪传播过程影响显著。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.22
【图文】：

图１－１模拟区域示意图。背景颜色图为由ＥＴＯＰＯｌ提供水深（单位：ｍ）．图中红色五角星代表验证逡逑模式数据的浮标位置，红色三角形代表文章选取研究岛屿掩蔽效应的六个点。右上角小地图显示南逡逑加州位于东北太平洋，红色矩形框为本文研宄区域。逡逑

和北纬２５°－４０°Ｎ，空间水平分辨率为６ｋｍ，时间分辨率为ｌｈ。模式中采用的是Ｊａｎｓｓｅｎ逡逑准线性增长参数化方案，白浪破碎可调系数Ｃ＾＝４．５，彡＝０。５。逡逑图３－１为ＷＲＦ风场２００４－２０１３年的平均态分布特征，海表风速在外海较大，最大逡逑可达８．５ｍ／ｓ，沿岸风速较小，大致为３－４ｍ／ｓ，该海域在深水区常年吹西北风，到海域中逡逑炜度近岸区域吹西风，且风速风向在近岸有微弱变化。逡逑ｍ／ｓ逡逑３５°Ｎ邋％—邋１邋￣￣＝——＝１＝＝＝—＾—－逦—■邋９逡逑ｆ邋厂逦＾逡逑｜邋Ｖ逦＼逦邋６ｍ／ｓ逦８逡逑ｖｖ．＇■逡逑３３°Ｎ邋奸：＿？表邋、Ｖ．Ｖ＇邋＜邋／邋ｔ邋ｖ邋－邋＞邋Ｉ邋５逡逑３２0．邋Ｉｘ＾ｉ邋＼Ｕ＼ｗ邋＼ａａ；邋＼邋＼邋＼邋＼邋＼逦１３逡逑１２１°Ｗ逦１２０°Ｗ逦１１９°Ｗ逦１１８°ｗ逦１１７°Ｗ逡逑图３－１邋２００４－２０１３年模式驱动风场的平均态，图中地图代表该海域风速，图中矢量箭头代表风场逡逑的方向，箭头长短代表风速大小逡逑１６逡逑

【参考文献】

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本文编号：2713812