“达维”台风作用下连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟"达维"台风过境期间连云港海域波浪场分布,采用Jelesnianski风场模式模拟的海面10m风速作为波浪模式MIKE-SW的驱动风场,再现1210号"达维"台风登陆连云港海域波浪变化过程。模拟计算结果表明,Jelesnianski风场模式成功复演了"达维"台风过境期间风动力变化过程,1210号"达维"台风与1209号"苏拉"台风形成明显的双台风效应;"达维"台风风暴潮期间,连云港海洋站最大风暴增水1.78m,连云港海域风暴增水现象十分明显;利用三重网格嵌套技术,考虑实时风暴潮增水效应的台风浪模型能够较好地模拟连云港近海波浪成长过程,台风过境期间徐圩海洋站处H1/3波高最大值为3.86m,近岸海域波高等值线分布较为密集,分布趋势与水下地形等深线基本一致,破波带以内水域衰减速度明显加快,与连云港海域属于淤泥质海岸类型的性质相吻合。     

珠江河口波浪—风暴潮耦合数值模拟

为提高珠江河口风暴潮增水的数值模拟精度,建立了珠江河口高分辨率的波浪—风暴潮耦合数值模型,该模型基于非结构三角形网格,对复杂岸形具有较好的适应能力.采用实测资料对模型计算结果进行验证,有效波高平均绝对误差为0.52 m,最大有效波高相对误差仅5.3％.运用该模型对1822号"山竹"台风风暴潮及波浪过程进行数值模拟,并分...     

大亚湾海域典型和可能最大台风冲淤数值模拟研究

基于MIKE 21建立大亚湾海域风暴潮海浪数值模型,利用实测资料对海域的潮位、潮流和悬沙浓度进行了验证,结果显示,模型计算与实测值吻合较好。由此表明,所建模型能正确反映大亚湾海域的潮流泥沙运动特征。在此基础上通过加入典型台风"山竹"与可能最大台风风暴潮,以此研究台风对大亚湾海域的冲淤状况。结果表明,"山竹"台风和可能最大台风风暴潮对大亚湾海域以微淤为主,仅在马鞭洲、芒洲、白沙洲和喜洲附近出现冲刷,最大冲刷为0.3 m左右。     

ELCIRC模型在番禺区台风暴潮数值模拟中的应用

基于水动力模型ELCIRC建立了珠江口天文潮与风暴潮耦合模型,风场计算采用QSCAT/NCEP混合风场和台风经验模型风场相加的方法,南中国海大范围模型提供外海边界,在对模型进行验证后,分别选取了"0313号"台风"杜鹃","0601号"台风"珍珠"和"0814号"台风"黑格比",代表登陆型、北进型和西进型路径的台风进行番禺区台风暴潮的数值模拟计算,计算结果表明能较准确地反映番禺区台风暴潮的增水值及出现时间。     

上海长江口风暴潮数值预报模型实例研究

风暴潮是一种灾害性的自然现象。为了有效提高风暴潮数值预报精度,以上海长江口沿海为研究对象,构建了长江口风暴潮数值预报模型。该模型能够模拟风暴潮与天文潮等多重因素作用下潮水位过程变化。为了验证模型,选取201718号超强台风"泰利"作为典型案例,并对该场台风过程引起的风暴增水进行了跟踪预报。经验证,台风"泰利"的中心位置距上海沿岸400 km以外,未造成超过1.00 m的风暴增水;且预报潮位精度良好,能够满足风暴潮预报要求。     

湍黏系数对浅滩海域三维风暴潮的影响

利用WRF大气模式和基于有限体积法的三维海洋数值模型FVCOM,建立了连云港及其附近浅滩海域的三维风暴潮流数学模型。运用k-ε和MY-2.5两种不同的湍流模型,对"韦帕"台风作用下的三维风暴潮流进行了数值模拟,并对计算得到的三维风暴潮流流场结果和垂向湍流黏性系数结果进行了对比分析。计算分析结果表明,两种不同湍流模型计算所得的风暴潮增水差别很小,可以忽略;但在风生流较强的时间段内,MY-2.5湍流模型计算所得的水平流速流向沿垂向分布并不一致,而k-ε湍流模型的计算结果较好,与实测分层潮流资料更为符合。研究结果表明,垂向湍流黏性系数沿水深的垂向分布对浅滩海域风暴潮流水平流速的垂向结构至关重要,建议选用k-ε湍流模型计算垂向湍流黏性系数和湍流扩散系数。     

潮汐河口闸下风暴潮特征模拟

潮汐河口闸下风暴潮水位对于河道防洪排水至关重要。以苏北里下河主要入海通道射阳河、黄沙河、新洋河和斗龙河等建闸河口为例,采用模型嵌套的方法,以平面二维数学模型模拟了里下河地区“9711”台风风暴潮期间闸下河段的潮汐水流和风暴潮运动过程,研究了闸下风暴潮水位相对河口风暴潮水位的变化特征。模拟结果显示,底摩擦、浅水变形、边界反射等相互作用影响,闸下风暴潮水位和潮汐水位存在一致的变化特性,即高潮位抬升,低潮位下降,潮差(增水)增加;涨潮历时缩短,落潮历时延长;风暴潮水位的变化幅度大于同时期的潮汐水位,风暴潮过程对于闸下排水具有显著影响。在与闸顶高程一致的上游水位条件下,相比天文潮过程,“9711”风暴潮过程可减少闸门过流流量的20%~25%。     

基于ADCIRC模式的宁波沿海风暴潮预报

宁波海域岛屿众多、海岸线曲折,每年受风暴潮灾害影响严重,但前人针对此海域风暴潮预报研究较少。基于ADCIRC模式,以宁波近海为研究区域,采用大范围网格为区域精细化网格提供边界条件的方式,建立了高分辨率的天文潮、风暴潮耦合数值预报模型,对该地区的风暴潮预报模式进行了探索研究。对8场典型台风模拟计算所得的潮位数据结果与实测数据进行了比对,相对误差平均值小于5%,表明了此模型计算精度较高,适用于宁波近海地区的台风风暴潮数值模拟预报,能为宁波近海海堤预报预警提供技术参数。     

珠江三角洲大系统风暴潮数学模型建立与验证

为了较准确地模拟珠江三角洲河网区及口外海域风暴潮的过程,建立了珠江三角洲大系统全二维风暴潮数值模拟模型。以2008年14号强台风“黑格比”为例,对台风场的构造、风暴潮模型的建立与验证、研究区域的划分以及风暴潮的模拟计算过程等作了介绍。验证结果显示,数值模拟结果与实测值吻合良好,表明所建立的风暴潮模型能较好地模拟珠江三角洲河网区及口外海域风暴潮的过程。     

杭州湾及舟山海域可能最大台风风暴潮增水的数值研究

基于有限体积海洋模型(FVCOM)构建了一个覆盖中国渤海、黄海和东海的高分辨率风暴潮模型,模拟了1509号台风“灿鸿”引发的风暴潮事件,风暴潮水位模拟结果与实测数据吻合良好。基于最佳台风路径集数据集提供的风场和气压数据,建立了中国近海台风最大风速和最低中心气压的线性回归联系,相关系数达到0.96。在此基础上,以可能最大热带气旋参数为基础,构造了多种假想台风路径,计算了杭州湾和舟山海域的可能最大风暴潮增水。结果表明,沿垂直于海岸线方向登陆的台风在杭州湾和舟山海域引起的风暴潮增水极值最高。杭州湾湾顶可能最大风暴潮水位达8.76 m,舟山海域可能最大风暴潮水位达2.62 m。结果可为杭州湾和舟山海域海洋工程的风险评估和防灾减灾提供参考。     

基于ADCIRC水动力模型构建南海海域风暴潮预报模型与典型台风暴潮数值模拟

基于ADCIRC水动力模型构建了一个适用南海海域的精细化风暴潮预报模型,选用Holland模型提供强迫风场和气压场,开边界潮位采用OTIS(Oregon State University Tidal Inversion Software)的全球潮汐数据结果。选取造成广东省沿海产生严重风暴潮的201319号“天兔”、201415号“海鸥”和201713号“天鸽”等5个典型台风,利用该模型计算台风登陆期间严重影响岸段潮位站的逐时潮位过程,并与实测水位进行比对分析。结果显示：总体上各岸段潮位过程预报平均绝对误差在30 cm以内,计算与实测的高潮位绝对误差满足规范许可误差要求,可为广东省沿海台风暴潮的预警预报提供技术支撑。     

汕头南澳海域典型台风过程水动力数值分析

基于MIKE 21数值模式,采用无结构三角形网格,对南澳海域的潮汐潮流的变化情况进行高分辨率的数值模拟,模拟结果同2个沿岸验潮站和2个连续测流站的实测资料符合良好,选取2016年直接影响该海域的典型台风过程,分析台风过程对该海域水动力(主要是增水和潮流)影响,影响程度与台风路径、台风强度以及影响时间等密切相关,"海马"相对于台风"莫兰蒂"对海域水动力影响更显著一些,"海马"台风期间实测增高增水达到了74 cm,"海马"台风对流速的影响主要体现在对落潮时间段的增长作用和对涨潮时间段的抑制作用。     

风拖曳力系数和曼宁系数对风暴潮流模拟的影响

利用0205号威马逊台风期间实测风暴增水和风暴潮流数据,采用NCEP FNL和台风模型风场的融合风场作为驱动项,建立了覆盖东海的三维风暴潮流数值模型,研究风拖曳力系数和曼宁系数对风暴增水和风暴潮流的影响。计算结果表明:(1)风拖曳力系数取值应考虑随风速变化。表层风暴潮流受风拖曳力系数影响较大,中层和底层风暴潮流基本不受影响。(2)风暴潮流结构在一定程度上取决于曼宁系数;曼宁系数对中层和底层风暴潮流影响大于表层,曼宁系数越大,底摩擦阻力越大,风暴潮流垂向分层越明显。(3)风暴增水和风暴潮流对曼宁系数的响应不同,建立模型时,应同时率定风暴增水和风暴潮流。     

基于风浪-天文潮-风暴潮耦合与非耦合模型的孟加拉湾浅水区波要素变化响应机制研究

该文基于ERA-5再分析数据给出的强气旋风暴“安攀”期间孟加拉湾海域的风场及气压场相关数据，利用三重嵌套方式，研究了风暴“安攀”穿越孟加拉湾海域期间浅水区波浪要素在风浪模式与天文潮及风暴潮模式耦合和非耦合情况下波要素计算结果的差异及其变化过程：两模型在计算有效波高差值时，基本上呈现出与水位同步变化的特征，差值总体表现为负值，而在高水位附近及在风暴潮高水位期间，耦合模型计算的有效波高比非耦合模型计算的有效波高要大；两模型在计算平均波周期差值时，基本上呈现出与水位反相的变化趋势，差值总体表现为正值，而在高水位附近及其在风暴潮高水位期间，耦合模型计算的平均波周期比非耦合模型计算的平均波周期要小。并利用交叉谱方法对非风暴潮期间及风暴潮期间，风浪耦合模型及非耦合模型计算波要素变化及其水流、水位和风场耦合影响机制进行了分析，研究发现：各模型计算波要素及其相应差值具有响应于水流、水位和风场的复杂的周期性变化特征，在非风暴潮期间，水流流速对有效波高是更为重要的影响因子，在风暴潮期间水位上升阶段，水流流速对有效波高作用相对较弱，而水位作用则逐渐占主导作用。水位的大小和涨落，以及水流的流速和流向对波浪的平...     

长江口登陆台风增水数值模拟——以“安比”为例

1810号强台风"安比"是1990年以来直接登陆上海的最强台风,却并未诱发较大风暴增水。采用ERAInterim数据集作为背景风场资料建立了双重嵌套的高分辨率风暴潮与天文潮耦合数学模型,研究了台风"安比"在长江口地区风暴潮增水特征及成因。结果表明:台风期间增水主要集中在长江口北支出口沿岸,而长江口南支在台风登陆后出现明显的减水过程,台风登陆位置导致了长江口南、北支增水分布的差异;移行风对台风路径右侧增水影响更大,除梯度风场的向岸风作用外,落潮期间移行风场的作用致使连兴港附近岸段风暴增水平均增幅26.8%;除台风强度外,台风路径也是影响长江口地区风暴增水大小的重要因素之一。     

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅱ:模型验证与应用

简述了在我国珠江口应用实测潮位过程、海表温度以及冬、夏季盐度分布资料对模型的验证与参数率定。在此基础上应用中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST),对我国沿海冬季东北季风作用下的环流进行了模拟计算,并对环流特征进行了分析。模型被进一步用来模拟在9316号台风影响下珠江口的风暴潮位、海流过程及分布结构的变化。     

琼州海峡附近海域2014年强台风下潮位的数值模拟与特征分析

建立了天文潮与风暴潮耦合模型,对2014年经过琼州海峡的1409号与1415号台风进行风暴潮数值模拟,比较表明,模拟结果与实测结果相吻合,数学模型具有较好的天文潮和风暴潮耦合计算适应性。结果表明:台风经过琼州海峡时,雷州半岛东部会出现最大增水,琼州海峡东部增水较为显著。1415号台风经过琼州海峡时,海口秀英站最高水位超警戒水位1.57 m,为有记录以来历史最高水位。     

风暴潮变分同化模型

为了消除经验参数的不确定性所带来的误差,进一步提升风暴潮预报性能,建立了高分辨率非结构网格风暴潮数值模型,利用变分同化技术自动识别模型参数,有效改善风暴潮预报精度。通过人工合成数据试验验证了变分同化模型理论上的准确性,并进行了0515号卡努台风的模拟证明了变分同化模型实际运用的可行性。     

珠江河口地区风暴潮增水过程数值模拟

1713号台风"天鸽"是53 a来对港、珠、澳地区影响最大的台风。通过对"天鸽"风暴潮的模拟,验证了MIKE21模型和Holland风场构建的天文潮以及二维风暴潮模模型的可靠性,在此基础上探究了珠江河口在不同路径、不同中心气压以及不同最大风速半径下的风暴潮作用的增水极值。结果表明,不同风暴潮路径对登陆沿岸不同验潮测站的影响不同,其中珠江河口东南角较易受到风暴潮影响且风暴潮的沿岸增水极值较大;当风暴潮中心气压下降10 h Pa时,珠江河口处各测站增水极值增幅大约为2%至3%;最大风速半径减小则对距离风暴潮行进路线较远的地区影响较大。     

琼州海峡台风风暴潮增水过程的数值分析

建立琼州海峡风暴潮与天文潮耦合数值模型,并通过1409号"威马逊"台风实测数据验证模型的可靠性,随后通过多组数值试验研究琼州海峡风暴潮与台风移动路径、最大风速半径及中心气压的关系。结果表明:台风移动路径与增水分布关系密切;随着台风最大风速半径的增大,琼州海峡区域风暴增水达到增水极值的时间提前且增水极值增大,但增水极值增加幅度逐渐减小,距离台风中心路径较近区域其增水极值受半径变化的影响相对较小。琼州海峡风暴增水极值随台风中心气压的降低而增大,台风中心气压降低10 h Pa,增水极值增加10%左右。