基于SWAN模式和折绕射模式的近岸海浪数值模拟

作者:李煊;李庆杰;周良明;王智峰; 刊名:海洋湖沼通报 上传者:陈翠霞

【摘要】基于SWAN模式和折绕射模式,本文对台湾海峡和平潭岛附近海域的海浪要素进行数值模拟.首先通过SWAN模式得到实时预报的高时空分辨率的波高、周期和波向等海浪要素数据,为折绕射模型提供波浪边界,进而对重点海区近岸波浪进行折绕射计算,最后对数值预报结果进行统计检验及预报分析.经过验证,预报结果与实测数据基本一致,预报效果较好.研究成果可为平潭海浪预警报业务提供技术支撑,也可为海浪灾害应急管理及沿海规划等提供参考依据.

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2017年 海 洋 湖 沼 通 报 Transactions of Oceanology and Limnology №4 基于SWAN 模式和折绕射模式的近岸海浪数值模拟*李 煊1,李庆杰2,周良明1* ,王智峰3 ( 1.中国海洋大学 海洋与大气学院,山东 青岛266100;2.国家海洋局烟台海洋环境监测中心站山东烟台264000; 3中国海洋大学 工程学院,山东 青岛266100) 摘 要:基于SWAN模式和折绕射模式,本文对台湾海峡和平潭岛附近海域的海浪要素进行数值模拟。首先通过SWAN模式得到实时预报的高时空分辨率的波高、周期和波向等海浪要素数据,为折绕射模型提供波浪边界,进而对重点海区近岸波浪进行折绕射计算,最后对数值预报结果进行统计检验及预报分析。经过验证,预报结果与实测数据基本一致,预报效果较好。研究成果可为平潭海浪预警报业务提供技术支撑,也可为海浪灾害应急管理及沿海规划等提供参考依据。 关键词:SWAN;折绕射模型;平潭岛;缓坡方程中图分类号:P731.2   文献标志码: A   文章编号:1003-6482(2017)04-033-12 引 言 波浪是海洋环境要素中非常要重要的一种,灾害性海浪更是一种不可忽略的海洋灾害,研究海浪的传播变形对海洋工程、渔业捕捞、海上运输以及海上军事活动等方面都有重要意义。平潭岛位于台湾海峡西北部,岸线曲折,海况复杂,其面临的的西北太平洋台风活动频繁,台风导致的巨浪对平潭乃至福建省都会产生较大的影响,因而在平潭附近海区建立完整的海浪数值预报系统对于平潭附近海域海浪要素的研究和预报具有重要意义。 海浪模拟预报数值模型的建立经历了一个漫长的发展过程。早在1944年,Sverdroup和 munk[ 1]在二战期间为诺曼底登陆进行了早期海浪预报。1957年 Gelci等人最先开展了基于能量平方程的海浪数值预报模式研究,在此基础上形成第1代海浪模式。1960年 Hasselmann[ 2-4]严格推导出了描述组成波成 长的普遍方程,之后证实了波-波间非线性能量转换的存在和重要性,发展出了第2代海浪模式。1985 年 WAN小组[ 5]开发出第3代海浪模式 WAN 模式,在此基础上 Risetal和 Booijetal [ 6]发展出了适用于 海岸湖泊及河口地区的浅水波浪数值预报模式SWAN。 海浪由外海传入近岸地区时,受地形变浅和岛屿的影响,会发生折射、绕射和破碎等现象。1972年, Berkhoff [ 7]在前人基础上推导出了二维线性传播方程,在此缓坡方程的基础上折绕射模型逐渐发展起 来。1980年,Lozano等人[ 8]导出了线性的折射方程和抛物近似下的绕射方程,Kirby[ 9]给出缓坡上 Stokes波的联合模型。1985年,Liu等[10]给出抛物近似法线性波的联合模型,同年Ebsole [ 11]给出线性波在缓坡上传播的联合模型。1989年,尹宝树[12]等针对 Lozano模式中理论进行了改进,给出了更为完善的抛物金丝峡的折绕射联合模式。以此为基础,蒋德才[13-15]在1993年建立了折绕射数值模型并进行了数值实验。1995年,李孟国[16]指出应在浅水区考虑底摩擦作用,并将此联合折绕射数学模型应用于瓯江口海区。2000年喻天罡[17]引入破碎概率修正缓坡方程,建立了近岸波浪折射-绕射-破波耗散的有限元数值模式。 * 第一作者简介:李煊 (1992-),女,在读硕士,主要研究方向为海浪与小尺度海气相互作用。E-mail:153476520 @qq.com *通讯作者:周良明,男,副教

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