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Effects of tidal currents on winter wind waves in the Qiongzhou Strait:a numerical study

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Acta Oceanologica Sinica 2020年第11期39卷 33-43页

作者： Peng Bai Zheng Ling Cong Liu Junshan Wu Lingling Xie Marine Resources Big Data Center of South China Sea Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Zhanjiang)Zhanjiang 524025China Guangdong Province Key Laboratory for Coastal Ocean Variation and Disaster Prediction College of Ocean and MeteorologyGuangdong Ocean UniversityZhanjiang 524088China Ocean College Zhejiang UniversityZhoushan 316021China East China Sea Bureau of Ministry of Natural Resources Shanghai 200137China

Effects of currents on winter wind waves in the tide-dominated Qiongzhou Strait(QS)were numerically evaluated via employing the coupled ocean-atmosphere-wave-sediment transport(coawst)modeling *** showed satisfactory model performance in simulating the intense tidal currents in the *** effects of sea level variations and tidal currents on waves were examined under the maximum eastward(METC)and westward(MWTC)tidal *** the east entrance area of the QS,the positive sea levels under the MWTC deepened the water depth felt by waves,benefiting the further propagation of wave energy into the inner strait and causing increased wave *** METC and the MWTC could both enhance the wave height in the east entrance area of the QS,mainly through current-induced convergence and wavenumber shift,*** current-induced refraction,the METC(MWTC)triggered counterclockwise(clockwise)rotation in peak wave directions in the northern part of the QS while clockwise(counterclockwise)rotation in the southern part.

关键词： Qiongzhou Strait coawst significant wave height peak wave direction

Effects of wave-current interaction on the waves, cold-water mass and transport of diluted water in the Beibu Gulf

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Acta Oceanologica Sinica 2020年第1期39卷 25-40页

作者： Jingling Yang Shaocai Jiang Junshan Wu Lingling Xie Shuwen Zhang Peng Bai Guangdong Province Key Laboratory for Coastal Ocean Variation and Disaster Prediction College of Ocean and MeteorologyGuangdong Ocean UniversityZhanjiang 524088China Marine Resources Big Data Center of South China Sea Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Zhanjiang)Zhanjiang 524025China Beihai Marine Environmental Monitoring Center South China Sea Bureau of Ministry of Natural ResourcesBeihai 536000China East China Sea Bureau of Ministry of Natural Resources Shanghai 200137China Institute of Marine Science College of ScienceShantou UniversityShantou 515063China

Wave-current interaction and its effects on the hydrodynamic environment in the Beibu Gulf(BG) have been investigated via employing the Coupled Ocean–Atmosphere–Wave–Sediment Transport(coawst) modeling system. The model could simulate reasonable hydrodynamics in the BG when validated by various *** tidal currents refract the waves efficiently and make the seas off the west coast of Hainan Island be the hot spot where currents modulate the significant wave height dramatically. During summer, wave-enhanced bottom stress could weaken the near-shore component of the gulf-scale cyclonic-circulation in the BG remarkably, inducing two major corresponding adjustments: Model results reveal that the deep-layer cold water from the southern BG makes critical contribution to maintaining the cold-water mass in the northern BG ***, the weakened background circulation leads to less cold water transported from the southern gulf to the northern gulf, which finally triggers a 0.2℃ warming in the cold-water mass area;In the top areas of the BG, the suppressed background circulation reduces the transport of the diluted water to the central gulf. Therefore, more freshwater could be trapped locally, which then triggers lower sea surface salinity(SSS) in the near-field and higher SSS in the far-field.

关键词： wave-current interaction Beibu Gulf river plume cold-water mass coawst

Development of a fine-resolution atmosphere-wave-ocean coupled forecasting model for the South China Sea and its adjacent seas

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Acta Oceanologica Sinica 2019年第4期38卷 154-166页

作者： Junchuan Sun Zexun Wei Tengfei Xu Meng Sun Kun Liu Yongzeng Yang Li Chen Hong Zhao Xunqiang Yin Weizhong Feng Zhiyuan Zhang Yonggang Wang Key Laboratory of Marine Science and Numerical Modeling First Institute of OceanographyMinistry of Natural Resources Laboratory for Regional Oceanography and Numerical Modeling Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology National Marine Environmental Forecasting Center Ministry of Natural Resources South China Sea Marine Prediction Center Ministry of Natural Resources Hydro-Meteorological Center of Navy PLA

A 72-h fine-resolution atmosphere-wave-ocean coupled forecasting system was developed for the South China Sea and its adjacent seas. The forecasting model domain covers from from 15°S to 45°N in latitude and 99°E to135°E in longitude including the Bohai Sea, the Yellow Sea, the East China Sea, the South China Sea and the Indonesian seas. To get precise initial conditions for the coupled forecasting model, the forecasting system conducts a 24-h hindcast simulation with data assimilation before forecasting. The Ensemble Adjustment Kalman Filter(EAKF) data assimilation method was adopted for the wave model MASNUM with assimilating Jason-2 significant wave height(SWH) data. The EAKF data assimilation method was also introduced to the ROMS model with assimilating sea surface temperature(SST), mean absolute dynamic topography(MADT) and Argo profiles data. To improve simulation of the structure of temperature and salinity, the vertical mixing scheme of the ocean model was improved by considering the surface wave induced vertical mixing and internal wave induced vertical mixing. The wave and current models were integrated from January 2014 to October 2015 driven by the ECMWF reanalysis 6 hourly mean dataset with data assimilation. Then the coupled atmosphere-wave-ocean forecasting system was carried out 14 months operational running since November 2015. The forecasting outputs include atmospheric forecast products, wave forecast products and ocean forecast products. A series of observation data are used to evaluate the coupled forecasting results, including the wind, SHW, ocean temperature and *** forecasting results are in good agreement with observation data. The prediction practice for more than one year indicates that the coupled forecasting system performs stably and predict relatively accurate, which can support the shipping safety, the fisheries and the oil exploitation.

关键词： South China Sea coawst model MASNUM model atmosphere-wave-ocean forecasting system data assimilation

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南海上层盐度对台风“莎莉嘉”的响应研究

海洋湖沼通报 2020年第4期 7-13页

作者：毛锴刘春笑李自强孟昭祎韩树宗中国海洋大学山东青岛266100 军委联参战场环境体系论证中心北京100088 61741部队北京100094

"莎莉嘉(1621号)"是2016年的超强台风,本文利用高分辨率下的海气耦合模式coawst再现了这个台风过程,并结合台风过境时间段内5d一次的ARGO数据综合分析了台风过境所引起的南海上层盐度的变化规律。研究结果表明,台风对海洋的影响作用具... 详细信息

"莎莉嘉(1621号)"是2016年的超强台风,本文利用高分辨率下的海气耦合模式coawst再现了这个台风过程,并结合台风过境时间段内5d一次的ARGO数据综合分析了台风过境所引起的南海上层盐度的变化规律。研究结果表明,台风对海洋的影响作用具有一定的延迟性和持续性,约在台风中心过境1d后盐度变化达到最大值。台风过境总体上会使海区内上层盐度升高,最高可达0.4左右,台风路径右侧盐度升高幅度大于左侧,具有明显的右偏性,盐度变化中心相对台风路径偏移距离约50km。影响海洋上层盐度变化的因素有:台风强度、盐度分布结构和降水。台风强度越大,蒸发、抽吸和混合作用越强,盐度变化越大。台风会引起海洋盐度分布结构水平和垂向的显著改变,使高盐区或低盐区发生显著转变。而降水则会使上层盐度降低,所以台风过境海区内的盐度变化是多种因素共同作用的结果。

关键词：台风盐度 coawst ARGO

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台风“杜鹃”对西太平洋上层温度的影响研究

海洋湖沼通报 2020年第3期 24-30页

作者：李自强孟昭祎刘春笑毛锴韩树宗 61741部队北京100094 中国海洋大学山东青岛266100 军委联参战场环境体系论证中心北京100088

本文利用海气耦合模式coawst模拟了2015年的1521号超强台风"杜鹃",并结合再分析资料综合分析了台风过境期间西太平洋上层温度的变化规律。研究结果表明台风过境会使海区内上层温度降低,最大降温可达5-6℃,降温范围直径可达上百千米,台... 详细信息

本文利用海气耦合模式coawst模拟了2015年的1521号超强台风"杜鹃",并结合再分析资料综合分析了台风过境期间西太平洋上层温度的变化规律。研究结果表明台风过境会使海区内上层温度降低,最大降温可达5-6℃,降温范围直径可达上百千米,台风路径右侧温度降低幅度大于左侧,具有明显的右偏性,路径两侧降温最大差异可达4-5℃。台风过境的引起了海水的垂直混合,"冷抽吸"作用将下层温度低的海水混合到海洋上层,影响深度可达200m。海洋上层温度对台风的响应速度与深度密切相关,深度越小,响应速度越快。台风经过后造成的降温区,约在7-15d内恢复到台风经过前的温度。

关键词：台风温度 coawst

2016年苏北近海海表风场和波浪场多尺度变化及耦合机制的数值模拟研究

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2016年苏北近海海表风场和波浪场多尺度变化及耦合机制的数值模拟...

作者：徐瑾南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文通过非耦合以及耦合模式研究风场和波浪场多尺度变化及耦合机制。首先利用非耦合高分辨率的大气和波浪数值模式:WRF（Weather Research and Forecast）和SWAN（Simulating Waves Nearshore）,模拟了2016年苏北近海的风场和波浪场,... 详细信息

本文通过非耦合以及耦合模式研究风场和波浪场多尺度变化及耦合机制。首先利用非耦合高分辨率的大气和波浪数值模式:WRF（Weather Research and Forecast）和SWAN（Simulating Waves Nearshore）,模拟了2016年苏北近海的风场和波浪场,并与卫星高度计资料、散射计风场、再分析资料以及实测浮标资料进行了比较,验证了模式的准确性。基于这套模式结果,系统地分析了江苏近海的风场和波浪场的多时间尺度变化:季节变化、日变化以及季节内变化（台风、寒潮）。分析结果表明:苏北近海海表的风速、波浪有效波高和涌浪波高具有明显的季节特征,三个参数均表现为在冬季和秋季较大、春季和夏季较小;海域冬季盛行西北风,常浪向为西北向,夏季盛行东南风,常浪向为东南向。风场和波浪场还具有显著地日变化特征,且日变化存在季节变化规律,离岸越近海域日变化特征越明显。同时,江苏近海还受到季节内尺度的强天气过程的影响,比如台风和寒潮。通过分析风和波浪的多尺度变化,得到结论:非耦合模式下模拟的风生浪过程,风的多尺度变化决定了波浪的多尺度变化,大气通过海表风场对波浪场产生影响,波浪场会快速响应风场的变化。其次,利用考虑了波致应力的两个参数化方案的耦合模式coawst（Couple-Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment transport）,模拟了2016年苏北近海海域1月和7月的风场和波浪场,并与卫星高度计资料、散射计风场、再分析资料以及实测浮标资料进行了比较,验证了模式的准确性,发现耦合模式中添加波致应力的参数化过程对模拟结果有所改进,但不能完全改进,还有待于改善。基于这套模式结果,系统地分析了耦合模式下波浪对大气不同的影响:波浪对大气的影响存在季节变化,冬（夏）季波浪会在低层增加（减少）气压、减少（增加）位温,在高层增加（减少）风速;波浪对大气的影响自下而上逐渐减小,主要分布在3000米以下;DRENNAN参数化方案模拟的大气对波浪的影响大于TAYLOR＿YELLAND参数化方案。同时分析了耦合模式下大气对波浪的影响和分析了耦合模式中的大气与波浪耦合机制。

关键词：苏北近海风场波浪场多尺度变化 coawst 大气与波浪耦合

高分辨率区域海气浪耦合模式在南海地区台风过境模拟中的应用

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高分辨率区域海气浪耦合模式在南海地区台风过境模拟中的应用

作者：范茂廷国防科技大学

学位级别：硕士

海气相互作用是影响台风发生、发展最重要的物理过程。当前,由于海上观测相对匮乏,远达不到台风精细化研究及预报的要求,高精度海气耦合模拟是其中最为有效的一种手段。针对南海台风研究中强度与路径的模拟的不足,本文基于coawst数值耦... 详细信息

海气相互作用是影响台风发生、发展最重要的物理过程。当前,由于海上观测相对匮乏,远达不到台风精细化研究及预报的要求,高精度海气耦合模拟是其中最为有效的一种手段。针对南海台风研究中强度与路径的模拟的不足,本文基于coawst数值耦合模式,建立并优化南海区域高分辨率海气浪耦合方案,用于南海台风条件下的大气、海洋和海浪场等的高精度模拟。主要工作如下:1)台风过程的模拟。采用Bogus方案与谱逼近方法相结合,优化模式初始场,解决了台风初始场强度偏弱、定位偏差较大以及模式在台风突然转向路径模拟上的困难。通过实测数据对比,发现新方案显著改善了台风“鲇鱼”强度和路径模拟效果。从10m最大风速来看,全耦合模式coawst平均绝对误差相对于WRF单独模式减少了30.96%,均方根误差相对于WRF单独模式减少了17.85%。2)台风过程中耦合模式对海洋状态的模拟。对比实测数据,结果表明耦合模式能更好模拟海洋基本要素场,尤其是在上层0-400m温度模拟中优势明显,相对于ROMS单独模式,coawst耦合模式温度平均绝对误差减少55%以上。在内波的模拟中耦合模式与实测情况更为接近,在混合层模拟中耦合模式能够更好的模拟出台风过后由于Ekman抽吸导致混合层变浅的情况。3)台风过程中的波浪场模拟及其对海洋与大气的影响。耦合模式能够更好的模拟海浪场,有效波高平均绝对误差和均方根误差分别减少30.34%、34.65%。分析了台风天气下海浪对海洋上混合层、大气温湿廓线的影响,指出海浪的正反馈增强了台风强度导致更强的Ekman抽吸可能使得台风过后混合层变得更浅,海浪在台风冷尾迹区域减弱了热通量,在非冷尾迹区域增强了热通量,二者大致平衡,使得总体来看海浪在台风条件下对大气温度廓线影响不显著。

关键词：南海耦合模式台风 coawst

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海浪过程对短期天气模拟的影响分析

山东科学 2018年第5期31卷 1-6页

作者：邹靖占车生胡桐孙佳王中秋齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院海洋仪器仪表研究所山东青岛266001 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

利用海洋-大气-海浪耦合模式coawst进行了两组以东海区域为中心的72 h模拟试验。通过对比考虑动态海浪过程与未考虑该过程的试验结果,分析动态海浪过程对短期天气模拟的影响。结果表明,考虑动态海浪过程后将增强海表感热、潜热通量的模... 详细信息

利用海洋-大气-海浪耦合模式coawst进行了两组以东海区域为中心的72 h模拟试验。通过对比考虑动态海浪过程与未考虑该过程的试验结果,分析动态海浪过程对短期天气模拟的影响。结果表明,考虑动态海浪过程后将增强海表感热、潜热通量的模拟,造成海表大气增暖增湿。这一暖湿差异将促进大气垂向运动的发展,造成海平面低压发展,并进一步影响大气流场的变化,增强局地升温效果,有利于形成正反馈。该暖湿差异在南海西北部与菲律宾海域最为明显,且随高度上升逐渐减弱,至500 h Pa高度时差异基本消失。

关键词：海浪过程天气模拟敏感性分析 coawst

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海气耦合模式在蒸发波导预报中的应用分析

海气耦合模式在蒸发波导预报中的应用分析