海浪模式白浪耗散項的改進(jìn)和海洋水體混合過程的研究.pdf

1、海洋表明波浪受表面風(fēng)、波波相互作用和波流相互作用的影響會產(chǎn)生破碎。在深水區(qū)，波浪破碎主要以“白浪”的形式存在，其對海氣交換、波浪成長都起著至關(guān)重要的作用。尤其在極端天氣條件下，深水波浪發(fā)生破碎的頻率更高，會對波浪的傳播和發(fā)展產(chǎn)生更加顯著的影響。白浪耗散的改進(jìn)研究是提高海浪模式計算精度的重要方法之一，因此研究和分析波浪破碎特征，并以此為基礎(chǔ)改進(jìn)海浪模式中白浪耗散項的計算，無論對提高臺風(fēng)浪波要素的計算，還是對利用波流耦合模型分析臺風(fēng)影響下水

2、體混合變化都有重要的意義。
　　本研究主要開展了以下幾方面工作:
　　1、基于線性相位聚焦理論，在實驗室水槽生成了深水破碎波浪，詳細(xì)分析聚焦波浪傳播過程中波浪變化特征和能量轉(zhuǎn)移機(jī)制。利用實驗手段詳細(xì)分析了破碎強(qiáng)度、中心頻率、頻寬和譜型等參數(shù)對波面演化、波譜演化、特征參數(shù)演化的影響，并對聚焦波浪傳播過程中的能量耗散和轉(zhuǎn)移特征進(jìn)行了詳細(xì)分析。進(jìn)一步對波浪破碎引起的平均流速和脈動流速變化特點(diǎn)做了簡要分析。
　　2、基于破碎引

3、起的波能譜耗散規(guī)律和能量轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，改進(jìn)了海浪模型中白浪耗散源項的計算，提高了模型模擬臺風(fēng)浪波要素的精度。波浪破碎時，能譜在頻率間的得失變化存在一定的規(guī)律，基于此對海浪模型中的白浪耗散計算公式進(jìn)行了改進(jìn)，并應(yīng)用于實際臺風(fēng)浪的計算，驗證了改進(jìn)模型的優(yōu)越性和可靠性。
　　3、基于實測和數(shù)值模擬手段，詳細(xì)分析了潮流變化、溫度分層、風(fēng)速變化和旋轉(zhuǎn)風(fēng)場對海洋內(nèi)部混合的影響規(guī)律和特點(diǎn)?；旌咸卣鲄?shù)呈現(xiàn)出顯著的隨流變化特征，垂向上分布受溫度分層影

4、響明顯。風(fēng)速變化對海洋內(nèi)部混合的強(qiáng)度、深度和響應(yīng)速度產(chǎn)生明顯的影響。旋轉(zhuǎn)風(fēng)場對海洋內(nèi)部混合的分布有其相應(yīng)的影響規(guī)律。
　　4、利用波流耦合模型，綜合考慮潮流、溫鹽分層和臺風(fēng)帶來的大風(fēng)、降雨、蒸發(fā)及熱通量等因素，詳細(xì)分析了臺風(fēng)過程對南海海域局部水流結(jié)構(gòu)、溫鹽結(jié)構(gòu)和海洋內(nèi)部混合特征的影響。臺風(fēng)影響存在著明顯的右偏性，即對臺風(fēng)路徑右側(cè)的影響強(qiáng)度、深度和范圍都比左側(cè)顯著。臺風(fēng)過境時，在時間尺度、水平尺度和垂向尺度上對局部水流狀態(tài)、海洋上表