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渤海海浪数值预报模式的研究

杨德周  
【摘要】:本文基于 SWAN(Simulating Wave Nearshore),在渤海建立了浅海波浪数值预报模式。运用此模式对风输入的两种表达式和耗散的三种白帽破碎表达式,在三种风场情况下对由风引起的波浪的成长和耗散进行了研究。 为了获得最适合渤海的参数设置,以便能更准确的对波浪进行预报,我们对模式中的两种风输入表达式、三种白帽破碎表达式、水深引起的波浪破碎机制以及底摩擦等等,分别进行了试验。实验结果表明风输入机制和白帽破碎机制对波浪成长和消耗起主要作用,对模式的计算结果有较大影响。 在波浪白帽破碎机制中,发现波浪的破碎和波数有关系,在Komen的模式默认情况下认为白帽破碎和波数无依赖关系(选定系数 =0.0)。对SWAN中最新引入的一个白帽破碎表达式进行了实验,发现此最新的波浪白帽破碎表达式给定的系数太大,致使波浪能量消耗过多,本文中调整了此种机制的比例系数。 在模式的调试的过程中,发现SWAN中所采用的Phillips线性增长部分的比例系数和波浪成长有较大的关系,此比例系数反映了风输入公式中拖曳系数的影响。当我们利用模式默认的参数在渤海进行计算时发现,计算所得的最大波高和实测值相差较大,特别是对不是很强的天气过程。基于模式试验,我们引入了一个新的Phillips线性增长部分的比例系数公式。 利用三个风过程对模式的两种风输入机制和三种白帽破碎机制的改进进行了验证。三个风过程(两个寒潮过程和一个南风过程,其最大风速都小于30米/秒)的计算结果和实测值比较表明改进模式的计算结果在三个过程当中都得到了明显的改进。研究结果为建立适应渤海的浅水海浪数值预报模式打下了基础。


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