UMWM模式在全球海浪数值模拟及海气界面通量研究中的应用

发布时间：2021-12-02 04:00

　　海浪的数值计算方法是关系到海洋经济、海洋保护、海洋安全的一项重要内容,海浪数值模式是目前海浪计算中最常用的方法。美国迈阿密大学Donelan等人于2012年发展的UMWM（University of Miami Wave Model）模式是现今最新的第三代海浪模式程序。UMWM模式目前主要应用于墨西哥湾日常浪场、飓风浪场以及海-气-浪耦合研究,而该模式在其他方面的研究和应用还很少。本文的目标之一是尝试将该模式应用于全球尺度的海浪模拟,利用卫星高度计和浮标资料对模式开展系统的验证工作,为海浪预报技术和有关物理过程研究提供参考;本文的第二个目标是充分发挥UMWM模式在海气界面通量计算方面的特点和优势,利用该模式开展全球风应力和波致Stokes漂流方面的诊断分析工作。本文在原UMWM模式源项参数化的基础上,通过对比实验和卫星资料验证对参数化系数进行了改进。为检验模式改进后的模拟效果,采用QuikSCAT/NCEP混合风场风场数据驱动模式进行了9年的积分,并利用Jason-1卫星高度计、NDBC浮标资料以及国家海洋环境预报中心的业务化预报产品对模式模拟结果进行了系统地验证。结果表明,改进后的U... 

【文章来源】：国家海洋环境预报中心北京市

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 国外海浪预报技术的发展及现状
    1.2 国内海浪预报技术的发展及现状
    1.3 海气界面通量研究的发展及现状
        1.3.1 海气界面动量通量
        1.3.2 波浪质量输运
    1.4 本文拟解决的问题
第二章 UMWM模式及数据资料介绍
    2.1 UMWM模式介绍
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 源函数项
            2.1.2.1 风能输入项S_(in)
            2.1.2.2 波浪破碎耗散项S_(ds)
            2.1.2.3 粘性耗散项S_(dv)
            2.1.2.4 湍流耗散项S_(dt)
            2.1.2.5 非线性波-波相互作用项S_(nl)
        2.1.3 风应力
        2.1.4 UMWM模式的数值方法
            2.1.4.1 空间离散化
            2.1.4.2 时间离散化
        2.1.5 模式安装和驱动
            2.1.5.1 模式安装和基本运行过程
            2.1.5.2 模式输出结果
    2.2 数据资料简介
        2.2.1 地形资料
        2.2.2 风场资料
        2.2.3 NDBC浮标资料
        2.2.4 卫星高度计资料
第三章 全球海浪模拟及误差分析
    3.1 资料验证和误差分析方法
    3.2 原模式模拟性能检验
    3.3 全球海浪模拟改进及验证
        3.3.1 全球海浪模拟实验
        3.3.2 全球海浪模拟的卫星高度计检验
        3.3.3 各大洋的卫星高度计检验
        3.3.4 全球海浪模拟的浮标检验
    3.4 业务化全球海浪预报模式比较
        3.4.1 验证资料介绍
        3.4.2 卫星高度计检验
        3.4.3 NDBC浮标检验
        3.4.4 UMWM与SWAN模式全球检验结果对比
    3.5 小结
第四章 全球海浪要素时空分布特征
    4.1 全球海表面风场分布
    4.2 全球有效波高和平均波向分布
    4.3 全球平均波周期分布
    4.4 小结
第五章 全球海-气界面通量研究
    5.1 风应力
    5.2 斯托克斯漂流
    5.3 小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 主要创新点
    6.3 讨论与展望
参考文献
个人简历及发表的学术论文
致谢



本文编号：3527686