海浪模式白浪耗散项的改进和海洋水体混合过程的研究

发布时间：2017-12-07 15:08

  本文关键词：海浪模式白浪耗散项的改进和海洋水体混合过程的研究

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【摘要】：海洋表明波浪受表面风、波波相互作用和波流相互作用的影响会产生破碎。在深水区,波浪破碎主要以“白浪”的形式存在,其对海气交换、波浪成长都起着至关重要的作用。尤其在极端天气条件下,深水波浪发生破碎的频率更高,会对波浪的传播和发展产生更加显著的影响。白浪耗散的改进研究是提高海浪模式计算精度的重要方法之一因此研究和分析波浪破碎特征,并以此为基础改进海浪模式中白浪耗散项的计算,无论对提高台风浪波要素的计算,还是对利用波流耦合模型分析台风影响下水体混合变化都有重要的意义。本研究主要开展了以下几方面工作：1、基于线性相位聚焦理论,在实验室水槽生成了深水破碎波浪,详细分析聚焦波浪传播过程中波浪变化特征和能量转移机制。利用实验手段详细分析了破碎强度、中心频率、频宽和谱型等参数对波面演化、波谱演化、特征参数演化的影响,并对聚焦波浪传播过程中的能量耗散和转移特征进行了详细分析。进一步对波浪破碎引起的平均流速和脉动流速变化特点做了简要分析。2、基于破碎引起的波能谱耗散规律和能量转移特点,改进了海浪模型中白浪耗散源项的计算,提高了模型模拟台风浪波要素的精度。波浪破碎时,能谱在频率间的得失变化存在一定的规律,基于此对海浪模型中的白浪耗散计算公式进行了改进,并应用于实际台风浪的计算,验证了改进模型的优越性和可靠性。3、基于实测和数值模拟手段,详细分析了潮流变化、温度分层、风速变化和旋转风场对海洋内部混合的影响规律和特点。混合特征参数呈现出显著的随流变化特征,垂向上分布受温度分层影响明显。风速变化对海洋内部混合的强度、深度和响应速度产生明显的影响。旋转风场对海洋内部混合的分布有其相应的影响规律。4、利用波流耦合模型,综合考虑潮流、温盐分层和台风带来的大风、降雨、蒸发及热通量等因素,详细分析了台风过程对南海海域局部水流结构、温盐结构和海洋内部混合特征的影响。台风影响存在着明显的右偏性,即对台风路径右侧的影响强度、深度和范围都比左侧显著。台风过境时,在时间尺度、水平尺度和垂向尺度上对局部水流状态、海洋上表层温度和内部混合变化都产生显著影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P731.22
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本文编号：1262789