印度洋区域海浪的数值模拟及涌浪传播耗散特性的研究

摘要

海浪是发生在海气界面的最常见的海洋现象。但海浪作为海面波动，在产生、传播和消衰等方面仍有大量值得研究的科学问题。近年来发展起来的第三代海浪模式对于风浪的模拟已可以达到相对较高的精度，但对于涌浪的模拟却仍存在具体物理过程不明、经验大于理论等一系列的缺陷。
　　印度洋是世界几大洋中唯一一个显著被规律季风所影响的大洋。在季风盛行和减弱的两种状态下，南部传来的涌浪对印度洋海浪场的影响也有弱和强两种状态。针对印度洋的风浪、涌浪特征，选取WAVEWATCHⅢ3.14版本中新加入的风输入和能量耗散WAM-4方案以及已有的TP方案，通过调试参数，对印度洋海浪特征进行模拟。应用谱分割技术，将所得的海浪全谱分割出风浪部分、第一涌浪部分和第二涌浪部分。将模拟结果的第一涌浪分量及海浪要素与ENVISATASAR波模式产品中主涌浪部分相对比。基于不同耗散参数化方案的模拟结果标明:BAJ方案无论是对波高、波向的模拟效果都最好;通过计算相关系数、均方根误差和角度偏差，平均来讲，印度洋2月份波高和波向要素的模拟结果在全年是最好的，而11月份的模拟结果是最差的。这是由于印度洋11月份处于西南季风和东北季风的“过渡季”，受南部传来的长涌浪的影响显著，导致了海浪模式的模拟效果下降。
　　为改善现有的WAVEWATCHⅢ3.14版本中风输入和能量耗散的参数化方案，本文利用ENVISAT ASAR海浪谱数据，使用涌浪源确定和涌浪提取技术对2003年全年全部符合条件的涌浪进行提取并进行衰减特征分析，模拟出其耗散率为-0.7-1.4×10-7 m-1，该结果将进一步阐明印度洋海浪的耗散特征并进而对海浪模式能量耗散项的改进提供支持。

目录

声明

摘要

0．前言

1．模式简介

1．1 谱分割

1．1．1 谱分割算法发展简介

1．1．2 谱分割算法步骤

1．1．3 谱分割示例

1．1．4 谱分割的应用

1．2 风输入以及能量耗散WAM-4组合方案

1．2．1 WAM-4组合方案

1．2．2 BAJ参数化方案介绍

1．2．3 ACC350参数化方案介绍

1．3 TC方案

2．实验中模式配置

2．1 研究区域

2．1．1 印度洋风浪场基本情况简介

2．1．2 模式计算区域选取

2．2 计算时间区间选取

2．3 模式输出

2．4 模式风场、地形及海冰数据的获取

3．卫星数据介绍

3．1 模式-卫星数据的对比技术

4．模式结果及比对

4．1 波高的比对结果

4．2 波向的比对结果

4．3 本章小结

5．涌浪能量耗散特性的研究

5．1 涌浪传播的特性

5．2 涌浪耗散率拟合

5．2．1 涌浪个例的提取

5．2．2 涌浪耗散率拟合

5．2．3 能量耗散机制总结

5．3 本章小结

6．结语

参考文献

致谢

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