本文的工作主要分為三部分——南海北部臺(tái)風(fēng)浪的數(shù)值模擬，適合南海北部的海浪譜，南海北部海浪的時(shí)空分布及其動(dòng)力機(jī)制。 首先，我們采用Holland模型將2009年6號(hào)臺(tái)風(fēng)莫拉菲參數(shù)化，通過(guò)一個(gè)權(quán)重系數(shù)將模型風(fēng)場(chǎng)和背景風(fēng)場(chǎng)（CCMP風(fēng)場(chǎng)）疊加起來(lái)，構(gòu)造了南海北部臺(tái)風(fēng)過(guò)境時(shí)的風(fēng)場(chǎng)。隨后通過(guò)時(shí)空插值，將該風(fēng)場(chǎng)以空間分辨率5′×5′、時(shí)間步長(zhǎng)1h的精度輸入到SWAN模式中，模擬了莫拉菲臺(tái)風(fēng)通過(guò)時(shí)南海北部的海浪場(chǎng)。最后使用Jason-2衛(wèi)星波高數(shù)據(jù)對(duì)模式進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明模式結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合良好。利用模式結(jié)果我們分析了臺(tái)風(fēng)中心和海浪場(chǎng)的最大有效波高中心的位置關(guān)系，以及臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)和海浪場(chǎng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。最后，通過(guò)計(jì)算海浪場(chǎng)的能量并將其與風(fēng)要素和浪要素對(duì)比，我們研究了臺(tái)風(fēng)過(guò)境期間海浪場(chǎng)的動(dòng)力機(jī)制。 其次，我們利用波浪騎士數(shù)據(jù)和模式輸出的譜數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建了普通海況和高海況下適合南海北部的海浪譜。由于缺乏風(fēng)區(qū)觀測(cè)資料，本文首先利用已有的譜參量對(duì)風(fēng)區(qū)的依賴(lài)關(guān)系，反演了南海北部的風(fēng)區(qū)。隨后通過(guò)最小二乘擬合，修正了原有的譜參量對(duì)風(fēng)區(qū)的依賴(lài)關(guān)系，并得到新的譜寬度對(duì)風(fēng)區(qū)的依賴(lài)關(guān)系，將這些關(guān)系帶入到三參量頻譜中，我們得到了適合南海北部的海浪譜。 最后，本文利用AVISO提供的衛(wèi)星波高數(shù)據(jù)分析了南海北部海浪場(chǎng)的空間分布特征和季節(jié)變化情況，并給出了他們的動(dòng)力機(jī)制。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類(lèi)】：P731.2
【部分圖文】：

輸入?yún)?shù)或者在不同的時(shí)刻進(jìn)行輸出。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)、流場(chǎng)等輸入?yún)?shù)是隨時(shí)間變化的量時(shí)，我們可以采用“時(shí)窗”的方式將這些參量提供給 SWAN，以保證在不同的時(shí)間段輸入?yún)?shù)取不同的值。SWAN 假定，在輸入?yún)?shù)開(kāi)始時(shí)刻之前的時(shí)間，輸入?yún)?shù)的值為 0；而在輸入?yún)?shù)最后輸入時(shí)刻之后的時(shí)間，輸入?yún)?shù)的值為常數(shù)，其大小等于最后時(shí)刻的那個(gè)值。2.2.5 模式的整體架構(gòu)及其數(shù)據(jù)走向SWAN 模式的數(shù)學(xué)本質(zhì)是一個(gè)偏微分方程定解問(wèn)題，其中方程表征了海浪過(guò)程的基本規(guī)律，非齊次項(xiàng)代表影響海浪的各個(gè)物理過(guò)程，初始條件和邊界條件分別刻畫(huà)海浪的初始狀態(tài)和模擬區(qū)域的周邊情況。在應(yīng)用中，SWAN 模式是一個(gè)程序集，也就是說(shuō)，它是海浪數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。我們通過(guò)輸入文件給定問(wèn)題的初始條件，邊界條件及相關(guān)物理過(guò)程，輸入到模式以后，經(jīng)過(guò)模式主程序的計(jì)算，輸出我們需要的結(jié)果。

圖 3 Holland 模型臺(tái)風(fēng)風(fēng)速隨風(fēng)速半徑的變化情況從圖中可以看出，隨著距離臺(tái)風(fēng)中心點(diǎn)的距離增大，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速先急劇增大，達(dá)到最大風(fēng)速后，再相對(duì)緩慢的減小。為了更直觀的看出，Holland 模型風(fēng)場(chǎng)在空間的分布情況及其幾何結(jié)構(gòu)，我們以2009 年6號(hào)臺(tái)風(fēng)莫拉菲在7月17日12:00至 19 日 18:00（GMT 時(shí)間）的參數(shù)為例，構(gòu)造 Holland 模型風(fēng)場(chǎng)的實(shí)例。下圖給出了 Holland 模型風(fēng)場(chǎng)的空間結(jié)構(gòu)及其隨時(shí)間變化情況。

15圖 4 Holland 模型風(fēng)場(chǎng)其中藍(lán)色箭頭代表臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)，顏色不同的圓圈代表 Holland 風(fēng)場(chǎng)的等值線。從圖中可以看出，Holland 模型構(gòu)造出來(lái)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)為圓形對(duì)稱(chēng)風(fēng)場(chǎng)。該風(fēng)場(chǎng)在離臺(tái)風(fēng)中心較近時(shí)，對(duì)臺(tái)風(fēng)的模擬效果較好，而在遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)中心的地方，偏差較大。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們將對(duì)該風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行改進(jìn)，以使之適用于模式輸入風(fēng)場(chǎng)。2.3.2 背景風(fēng)場(chǎng)隨著衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了越來(lái)越多的風(fēng)場(chǎng)散射計(jì)資料。本文選用 CCMP （Cross-Calibrated Multi-Platform）海洋表面風(fēng)場(chǎng)，它是由 APDRC（Asia-Pacific Data-Research Center）提供的，其空間分辨率為 0.25°×0.25°，
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2839769