海气界面动量通量算法的改进

作     者：王晨迪 费建芳 丁菊丽 胡瑞卿 周祖刚 田斌 无

作者机构：山西省气象台山西太原030006 国防科技大学气象海洋学院江苏南京211101 北京市气象局北京100089 海军工程大学海洋电磁环境研究所湖北武汉430033 

出 版 物：《热带气象学报》 (Journal of Tropical Meteorology)

年 卷 期：2017年第33卷第5期

页      面：627-636页

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41205004 41230421 41105065 41105075 41405009)共同资助 

主　　题：有效波高 谱峰周期 COARE 3.0算法 动量通量 摩擦速度 

摘      要：COARE(Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment)算法是国际上较先进的计算海气界面通量的算法。最新的COARE 3.0算法包含TY01方案和O02方案两种考虑真实海浪状态的海面空气动力学粗糙度方案;当有效波高和谱峰周期缺省时,利用Taylor01风浪特征量参数化方案可对它们进行参数化。在此基础上引入自主设计的WHP(Wind-wave significant wave Height and dominant wave Period)风浪特征量参数化方案和三种海面空气动力学粗糙度方案,即SCOR方案、GW03方案、PYP07方案以及更简单的Andreas12、Vickers15摩擦速度算法,利用NDBC(National Data Buoy Center)浮标数据、解放军理工大学风浪流水槽实验数据,针对中高风速条件(10 m/s≤U10≤25 m/s)比较上述方案对摩擦速度的预测效果。结果表明:WHP方案在COARE 3.0算法中的应用效果优于Taylor01方案,且新引入的SCOR、GW03、PYP07海面粗糙度方案对风浪特征量的观测误差敏感性更小、稳定度更高;水槽实测数据的对比结果表明,WHP方案结合SCOR海面粗糙度方案计算的摩擦速度与实测值最接近;引入其他三种实测数据的检验结果表明,原始COARE 3.0算法会低估摩擦速度,而WHP方案结合SCOR海面粗糙度方案能更准确地预测摩擦速度随10 m风速的增长趋势。