台湾海峡台风浪及寒潮浪的数值模拟和数值实验

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本文运用第三代近岸海浪模式SWAN对三场台风在三种不同台风模型风场下引起的台风浪进行数值模拟;通过两个数值实验得到台风中心分别停留在福建沿岸或台湾岛中部时,台风浪有效波高的分布规律;利用经实测资料校正的卫星遥感数据模拟2013年初2次寒潮浪。运用SWAN对0813号“森拉克”、0815号“蔷薇”和0908号“莫拉克”三场台风的台风浪数值模拟结果显示:用“台湾海峡台风风场模型(陈德文,2006)”计算的有效波高与实测的有效波高符合最好,三场台风浪有效波高的平均绝对误差为0.65m,其中灾害性海浪峰值的平均绝对误差为0.16m,说明该模拟方案对台风浪尤其是灾害性台风浪的模拟是成功的。进而运用该方案对2013年“天兔”台风所引起的台风浪进行了后报检验,后报结果与海上浮标实测值符合较好,表明该模拟方案可用于台湾海峡台风浪预报的参考。通过台风中心停留于福建海岸的数值实验,得到有效波高在福建沿岸的分布规律:①有效波高最大值出现在台风中心右侧(即由海向陆方向的右侧)最大风速半径处,这正好与向岸风最大值出现位置相一致;②右侧的最大风速半径之外,有效波高随距离缓慢减小;③从右侧的最大风速半径处到台风中心,有效波高迅速减小;④从台风中心到左侧最大风速半径处,有效波高仍有一定的值;⑤在左侧最大风速半径之外,有效波高几乎为零。该规律可等同台风在平直海岸停留时台风浪的有效波高分布规律。通过台风中心停留在台湾岛中部数值实验,得到有效波高在沿海峡中线的分布规律:陈德文台风模型风场和Holland台风模型风场引起的有效波高,其最大值均出现在海峡中部附近,沿两侧随距离的增大而减小。陈德文台风模型风场在各站引起的有效波高都比Holland台风模型风场引起的有效波高大1m左右。对台湾海峡两次寒潮大风过程在两个浮标站引起的有效波高的数值模拟结果显示:有效波高模拟值与实测值较符合,平均绝对误差为0.30m,峰值平均绝对误差为0.23m。这对于台湾海峡寒潮浪的预报具有参考价值。
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