黑潮和风生流作用下WAVEWATCH-III模型模拟台风浪分析 | JOL论文推荐

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当海表流速大于0.5m/s时，海表流场影响台风浪模拟；而当流速低于0.2m/s时，海表流场对于台风浪模拟的影响可忽略。

在台风浪模拟过程中，流场主要作用于台风浪的风浪部分。

黑潮是西北太平洋的重要洋流，对沿途海域的海洋气象与水文现象有重要影响。台风浪是台风形成和移动过程中形成的巨型海浪，具有极强的破坏力，是引发海洋灾害的主要原因之一，对沿海地区的影响尤为严重。台风移动过程中会形成巨大的台风浪以及表层海水运动，但是对于海水表层流和黑潮对台风浪的作用有待研究。

2017年9月13日至9月16日期间台风泰利与黑潮的运动轨迹有一定的重合（如图1），针对这个现象，邵伟增课题组进行了案例分析，研究海水表层流以及黑潮对台风浪的作用。研究论文“Analysis of the typhoon wave distribution simulated in WAVEWATCH-III model in the context of Kuroshio and wind-induced current”发表于Journal of Oceanology and Limnology 2020年第6期“Indo-Pac Project”专题，文章第一作者为浙江海洋大学胡宇逸，通讯作者为上海海洋大学邵伟增教授。

图1 模拟区域的水深图像以及台风泰利路径(日本气象厅的路径数据)(a),来自NCEP的CFSV2的海表流速数据(b)

图中黑线表示台风泰利的轨迹。

研究结果

本研究采用WAVEWATVH-Ⅲ海浪数值模式，以ECMWF(European Centrefor Medium-Range Weather Forecasts)再分析风场数据作为输入风场，模拟了台风泰利时期的台风浪数据。作者将模拟结果与Jason-2高度计数据进行对比，均方根误差(RMSE)为0.34m，模拟结果适用于本次研究。此外，作者将CFSv2(NCEP Climate Forecast System Version 2)作为海表面流速场数据，用于研究流场与台风浪之间的作用，发现黑潮流速区域内包涵台风泰利的最大风速。

针对台风泰利与黑潮路径相吻合的时期(2017年9月13-16日)，作者对台风浪模拟结果(有效波高(如图2)、海表涡度、谱峰波长、谱峰波速、波陡）与海表流速场(如图3)进行了分析。结果显示在海表流速大于0.5m/s时，海表流速与台风浪有效波高具有一致的变化趋势。为了进一步探究两者之间的关系，作者在黑潮区域内选择了6个位点来分析不同流速位置以及区域对台风浪有效波高的作用。结果显示，当流速大于0.5m/s时，在台风浪数值模拟时需要考虑流场的作用。

为更进一步探究海表面流场对于台风浪分布的作用，作者将台风浪分为风浪与涌浪两个部分，结果显示，风浪有效波高的分布(图4)与海水表面流场的分布基本一致。所以，台风浪的分布主要是由于海表面流场与风浪部分相互作用形成的。

图2 2017年9月13-16日台风浪的有效波高日平均图

图3 2017年9月13-16日CFSv2海表流场流速日平均图

图4 2017年9月13-16日台风浪中风浪有效波高日平均图

Citation:

HU Yuyi, SHAO Weizeng, SHI Jian, SUN Jian, JI Qiyan, CAI Lina. 2020. Analysis of the typhoon wave distribution simulated in WAVEWATCH-III model in the context of Kuroshio and wind-induced current. Journal of Oceanology and Limnology, 38(6): 1692-1710. https://doi.org/10.1007/s00343-019-9133-6

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