风浪与台风海气相互作用过程数值模拟

【摘要】：海气交界面活动是影响地球空间环境的一个重要因素,风生海浪特别是台风浪是海气相互作用的核心表现形式。本文通过利用SWAN模式数值模拟以及与ECMWF再分析数据的对比来研究台湾海峡、中国近海以及台风经过区域的海浪场发展过程,细致展示了在这一海气相互作用过程中,能量的转移及空间分布特性。本文对东北季风期的中国近海区域海浪进行了数值模拟,分别对SWAN模式数值模拟的结果和ERA-Interim再分析数据的结果与浮标实测数据进行了对比。结果显示:在浮标点,SWAN模拟结果及ERA-Interim再分析数据与浮标结果的相关系数分别为0.98和0.93,有效波高偏差的均值分别是0.25 m和0.67 m,ERA-Interim数据的浪高均值约为浮标的51%,为SWAN模拟数据的70%。台湾海峡区域有效波高的SWAN模拟结果与ERA-Interim再分析数据的空间异常相关系数(ACC)月均值大于0.5。强弱海况下的海浪谱峰值频率均在0.2Hz以下。相关结果表明:一般情况下数值模拟得到的有效波高比再分析数据更大,无台风经过时风向与浪向之间的差值在10°以内,台湾岛、澎湖列岛等地形对中国近海区域海浪的空间分布有较大的影响;台风期间,有效波高最大值中心和浪场涡旋中心分别处于台风移动路径的右侧和左后方,且台湾岛对台风进入台湾海峡后的强度具有削弱作用。本文获得的中国近海区域强弱海况下的海浪数据为高频雷达提供了有效的大面积风浪场对比资料,为深入研究海气相互作用过程提供了数据支撑。