东中国海浪-流相互作用初步数值模拟

近十年，国内外学者从不同的角度对浪流相互作用进行了研究，但由于问题本身的复杂性，仍然存在很大的探讨空间。特别是在我国，这一领域的研究并不多见，且现有的研究成果多是单向耦合。本文从风应力、底摩擦应力、波致辐射应力三方面入手尝试研究浪流相互作用。利用海浪模式SWAN和海流模式POM构建的浪-流耦合模式，对1994年8月上中旬渤海、黄海、东海区域两次台风过程下的部分海洋要素进行了对比模拟实验。经过初步的研究，得到了一些有价值的认识。结果表明： （1）在台风中心外围的大风区，Donelan公式的计算结果要高于POM原有的计算结果，最大增幅可达30%，拖曳系数高值区的范围也明显增大。 （2）Signell方案给出的底摩擦系数计算结果随时间有明显变化的区域集中在水深50米以浅的海域。 （3）三项应力共同给浪流耦合模式带来的水位变化与三项应力中的任意两项组合带来的水位变化有相似的空间分布型。福州沿岸最大增幅0.25m以上，温州沿岸最大增幅0.3m，长江入海口处最大增幅0.25m左右，仁川沿岸最大增幅则达到0.4m。 （4）耦合后的结果与岸边站点实测水位的对比结果显示，基隆、坎门站的水位在台风经过前后时段更接近于观测值，特别是极值水位处。 （5）流的存在显著的影响有效波高的计算结果。在黄渤海区域，潮流对有效波高的增减在极值处可达0.2m。在台湾岛东北海域黑潮流系附近，流对有效波高的增加最大可达1.8m。 上述结果对近岸风暴潮和海浪的预报具有指示意义。