台风过程中风浪、风暴潮及漫滩数值模拟研究

摘要

我国是世界上遭受台风灾害最严重的国家之一，台风引发的巨浪、风暴潮等每年都会对我国沿海地区造成巨大的生命和财产损失。因此，台风、风浪、风暴潮及漫滩过程准确模拟对沿海地区防护建筑物的建设、疏散路线设计、土地利用规划等具有重要的意义。利用 WRF中尺度大气模式模拟风场，运用SWAN+ADCIRC耦合模型模拟台风期间的波浪场、增水及漫滩过程，同时对未来气候变化和海平面上升对风暴潮的影响进行了研究。
　　首先应用WRF中尺度大气模式对201409“威马逊”台风进行了数值模拟，研究不同物理过程和参数选取对台风路径和强度的影响。对“威马逊”台风路径、中心最低气压、中心附近最大风速的模拟平均偏差分别为27.3KM、6hpa和4.69m/s，建议采用Ferrier微物理方案、K-F积云参数化方案，同时考虑SST的影响。另外，建议在模拟中采用nudging方法以提高路径模拟精度。
　　台风期间波浪及风暴潮过程模拟采用SWAN+ADCIRC耦合模型，波浪及增减水模拟结果与实测数据吻合较好，验证了模型的适用性。在此基础上，本文对“威马逊”台风期间南海特别是海南岛周边海域的风浪及风暴潮变化过程进行了研究，发现台风风眼右侧风速、波浪、增水均明显强于左侧。同时，本文还采用ASTER GDEM地形数据和土地利用数据，对“威马逊”台风造成的漫滩过程进行了模拟。
　　考虑全球气候变暖导致的台风强度变化，本文利用藤田-高桥台风模型和波流耦合模型，研究了不同台风强度对风暴潮增水的影响。针对全球海平面上升速率不断加快的情况，本文研究发现海平面上升对波浪影响较小，但对漫滩范围影响显著。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究意义

1.2 研究区域概况

1.3 国内外研究进展

1.4 本文主要研究工作

第2章 模型简介

2.1 中尺度WRF大气模式

2.2 风浪模式SWAN

2.3 潮流模型ADCIRC

2.4 SWAN+ADCIRC耦合模型

第3章 台风风场模拟

3.1 风暴过程简介

3.2 WRF大气模式应用

3.3 “威马逊”台风风场分析

3.4 本章小结

第4章 风浪、增减水及漫滩模拟

4.1 计算区域及网格划分

4.2 模式设置

4.3 模拟结果验证

4.4 波高分布

4.5 增减水分布

4.6 波浪对风暴潮增水影响研究

4.7 风暴潮漫滩数值模拟研究

4.8 本章小结

第5章 气候变化和海平面上升对风暴潮灾害影响评估

5.1 台风强度增加对风暴潮灾害影响评估

5.2 海平面上升对风暴潮灾害影响评估

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 问题和展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢