濰坊沿海波浪和風(fēng)暴潮特征研究.pdf

《濰坊沿海波浪和風(fēng)暴潮特征研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、2017焦N01濰坊沿海波浪和風(fēng)暴潮特征研究楊帆，楊波+。王智峰，孫京(中國(guó)海洋大學(xué)，山東青島266100)摘要：本文首先利用高精度海面風(fēng)場(chǎng)，基于濰坊近岸的水深地形數(shù)據(jù)，運(yùn)行SWAN海浪模式得到了一15m等深線3個(gè)特征點(diǎn)的波浪參數(shù)，利用P一Ⅲ型極值分布推算得到了濰坊外海點(diǎn)不同方位波浪要素的重現(xiàn)期；分析了濰坊近海平均的4個(gè)季節(jié)的有效波高、波向及平均周期的分布特征。基于ADCIRC水動(dòng)力模式，對(duì)1994—2013年連續(xù)20年的風(fēng)暴過(guò)程進(jìn)行模擬分析，得到每個(gè)風(fēng)暴過(guò)程最大水位以及最大風(fēng)暴增水，并分別用GUMBEL方法和P-III方法推算了不同重現(xiàn)期的水

2、位和風(fēng)暴增水。本文可以為濰坊沿海波浪和風(fēng)暴潮特征研究提供參考，為海洋工程建設(shè)以及海岸建筑設(shè)計(jì)等提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：濰坊；波浪；風(fēng)暴潮；氣候特征；極值條件中圖分類號(hào)：P731．22文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003—6482(2017)01—029—09引言通常所說(shuō)的海浪，指海洋中由風(fēng)產(chǎn)生的波浪，包括風(fēng)浪、涌浪及混合浪。災(zāi)難性海浪是一種不可忽視的海洋災(zāi)害，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球范圍內(nèi)海浪引發(fā)的災(zāi)害損失可占自然災(zāi)害損失的10％，一般的，當(dāng)海浪的波高達(dá)到4～5m，就很容易造成重大海難事故[1]。海浪的研究可為近岸工程設(shè)計(jì)參數(shù)的確定提供參考資料，正確的海浪預(yù)報(bào)

3、則能為船舶航行及海上漁業(yè)活動(dòng)進(jìn)行預(yù)警。風(fēng)暴潮災(zāi)害居我國(guó)海洋災(zāi)害之首，對(duì)風(fēng)暴潮的模擬及預(yù)測(cè)對(duì)于沿海城市的防災(zāi)減災(zāi)有重要意義，對(duì)沿海城市近岸建筑設(shè)計(jì)以及海洋工程項(xiàng)目也有參考依據(jù)。因此，對(duì)海浪和風(fēng)暴潮的發(fā)生、發(fā)展及實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)進(jìn)行研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。SWAN模式是第3代海浪模式，該模式考慮了波浪折射、繞射、反射、淺化、深水波浪破碎與非線性相互作用等物理過(guò)程，適用于河口、湖泊以及海岸的近岸淺水波浪模擬。SWAN模式一經(jīng)發(fā)布，即被廣泛應(yīng)用到海浪的模擬計(jì)算，Gorman等[23用SWAN模式推算了澳大利亞、葡萄牙、美國(guó)等地的風(fēng)浪，國(guó)內(nèi)SWAN模式多應(yīng)

4、用于東海、南海及臺(tái)灣海峽的臺(tái)風(fēng)浪研究中，近些年來(lái)，SWAN開(kāi)始被應(yīng)用于渤海海域¨J，黃必桂H]運(yùn)用SWAN模式對(duì)渤海的海浪進(jìn)行了數(shù)值模擬，但對(duì)于濰坊近海波浪的模擬卻很少。而ADCIRC模型在風(fēng)暴潮的模擬中有較為廣泛的應(yīng)用，由于采用非結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格，可以靈活地處理開(kāi)邊界和陸邊界的空間分辨率，從而可以很好地刻畫(huà)港口、河口、島嶼等近岸地形。故本文分別利用SWAN淺海波浪模式和ADCIRC模型對(duì)濰坊近海海域的波浪和風(fēng)暴潮進(jìn)行模擬探究。1風(fēng)場(chǎng)簡(jiǎn)介本文所需驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的來(lái)源是WRF同化得到的高分辨率風(fēng)場(chǎng)，時(shí)間范圍是1995年1月1日0點(diǎn)至2014年12月3

5、1日21點(diǎn)，時(shí)間分辨率為3h，空間分辨率為0．1?！?．1。，空間范圍為32。N～410N，117。E～127。E。本文所使用的風(fēng)場(chǎng)是由有限區(qū)域中尺度模式WRF模式構(gòu)造的再分析風(fēng)場(chǎng)，針對(duì)本文的水平范圍需要，綜合考慮模擬區(qū)域、分辨率與計(jì)算時(shí)間，WRF模式設(shè)置為兩重雙向嵌套網(wǎng)格，其中較大區(qū)域的分辨率基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51509226)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(201513040)；2014年度海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)的評(píng)價(jià)體系研及應(yīng)用”資助第一作者簡(jiǎn)介：楊帆(1990一)，女，碩士研究生，研究方向；海浪與小尺度海氣相互

6、作用．E-mail：sherryl_young@163．tom*通訊作者：楊波，主要從事淺海動(dòng)力學(xué)研究，E—mail：yang．bo@OUC．edu．cn收稿日期：2016-05-09y曙O眥報(bào)虬n通”g沼山n湖嗽O(shè)洋“S海．m耐；芻m海洋湖沼通報(bào)相對(duì)較粗，約為30km，格點(diǎn)數(shù)為113×127，而較小區(qū)域的分辨率相對(duì)較高，約為10km，格點(diǎn)數(shù)是140×190，采用的數(shù)據(jù)同化方案是三維變分方法(3DVAR)，并且在模式中植入了臺(tái)風(fēng)信息，使結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠。數(shù)據(jù)后報(bào)輸出風(fēng)場(chǎng)結(jié)果為3h／次，最終得到了經(jīng)過(guò)同化后的高分辨率風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為波浪模擬的驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)

7、。近10a的WRF模式應(yīng)用表明，該模式在中尺度風(fēng)場(chǎng)的模擬和預(yù)報(bào)中具有優(yōu)越性和普適性。王澄海等哺3對(duì)WRF模擬風(fēng)場(chǎng)和實(shí)際觀測(cè)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證比較的實(shí)驗(yàn)表明：WRF模式在風(fēng)場(chǎng)的模擬中有很好的性能。對(duì)WRF模式得到的高分辨率風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果檢驗(yàn)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取濰坊港編號(hào)為W0101號(hào)的氣象浮標(biāo)數(shù)據(jù)，利用氣象浮標(biāo)4個(gè)季節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)時(shí)間段同化得到的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。檢驗(yàn)的內(nèi)容為平均風(fēng)速和風(fēng)向，波浪氣象浮標(biāo)和驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)結(jié)果的觀測(cè)高度均為海表面10m。對(duì)于風(fēng)速，考察的要素主要為平均誤差、絕均差、均方差和平均相對(duì)誤差；對(duì)于風(fēng)向主要考察的要素是風(fēng)向偏差。經(jīng)

8、檢驗(yàn)，風(fēng)速平均誤差僅為1．49m／s，絕均差為2．33m／s；風(fēng)向偏差平均值為40。左右。圖1為觀測(cè)站點(diǎn)的位置圖以及秋季觀測(cè)記錄與驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的對(duì)比結(jié)果，