Stokes漂流近似公式对海洋表层流场估算的影响 .pdf
Stokes漂流近似公式对海洋表层流场估算的影响
柏川棋;宋金宝;陈辉
【摘要】本文采用波浪订正的Ekman模型,研究分析了三种Stokes漂流近似公式
(单波公式、e指数公式、Phillips谱近似公式)对海洋表层流场估算的影响.海表总
流场由海表面高度(SSH)数据计算的地转流和海浪模式WAVEWATCHⅢ输出结果
计算的非地转流组成,并采用拉格朗日浮标观测数据对计算结果进行了验证.研究表
明,随着Stokes漂流近似公式精度的提高,其计算的拉格朗日流速更接近于谱积分
公式的计算结果,更贴近拉格朗日浮标观测数据.与谱积分公式计算的海表拉格朗日
流速相比,单波公式的平均相对偏差为0.0834,e指数公式的平均相对偏差为
0.0392,Phillips谱近似公式的平均相对偏差为0.0101,说明Phillips谱近似公式在
不同风速下均能对谱积分公式有良好的近似效果.在低风速条件下,由Stokes漂流
近似公式精度引起的海洋表层流场估算误差可以忽略不计,但随着风速增加,由近似
公式精度引起的偏差逐渐变大,此时应该选择Phillips谱近似公式计算Stokes漂流,
来减小误差.
【期刊名称】《海洋与湖沼》
【年(卷),期】2019(050)001
【总页数】12页(P12-23)
【关键词】波浪订正的Ekman模型;WAVEWATCHⅢ;Stokes漂流近似公式;海洋
表层流场
【作者】柏川棋;宋金宝;陈辉
【作者单位】浙江大学海洋学院舟山316000;浙江大学海洋学院舟山316000;浙
江大学海洋学院舟山316000
【正文语种】中文
【中图分类】P731
海洋表层是海气动量、热量、水汽交换的主界面,在气候变化、环境污染等
研究中具有重要的地位。Ekman(1905)从理论上解释了由恒定风场驱动的海表洋
流偏向主风向右侧这一现象(北半球),由此开启了对于海洋表层流场的研究。但传
统Ekman理论与实际观测数据存在不小的偏差,Huang(1979)认为Ekman流场
与风应力的夹角在10°到20°之间,但Cushman-Roisin(1994)得到的偏角在5°到
10°之间,为了解决传统Ekman理论与观测资料的差异,后来的研究者对传统的
Ekman模型进行了修正。
海浪对于海洋上层和大气边界层的动力结构有直接影响,因此海浪对海洋环流影响
一直是研究的焦点。Perrie等(2003)发现在快速发展的强风暴天气下,由波浪引起
的表层海洋流场在传统Ekman流场中的比重超过了40%;Polton等(2005)在传统
Ekman模型中加入了Stokes-Coriolis力项,并用大涡模拟和实测数据进行了检验,
发现该项是上层海洋动力过程的一个重要组分;Tang等(2007)采用GrandBanks
的海洋表层浮标数据和浪流耦合模型研究了海表波浪对于表层流场的影响,发现考
虑波浪效应能够极大地改善模型计算效果;Song(2009)研究了不同垂向涡黏系数
结构下海洋随机波浪对于Ekman流场的影响,认为波浪对Ekman流场有重要影响。
传统的波浪数据主要由浮标观测获得,相对整个海洋而言,观测资料十分有限,因此,
研究者们转而采用近似公式通过波浪要素计算Stokes漂流,这些波浪要素来源于
海洋卫星遥感观测资料或海浪模式输出结果,具有非常高的时间和空间分辨率。
Breivik等(2016)基于Phillips谱提出了新的Stokes漂流近似公式,并与单波近似
公式和其以前提出的e指数近似公式对比,发现新的近似公式计算的海表Stokes
漂流剪切项比后两者大得多,而且新公式计算的Stokes漂流剖面更接近于实际情
况。然而,到目前为止还没有人研究过Stokes漂流近似公式精度对海洋表层流场
估算的影响,与谱积分公式计算结果相比,各种Stokes漂流近似公式的偏差有待验
证。
第3代海浪数值模式WAVEWATCHIII(简称WW3),由NOAA/NCEP开发用于研
究大尺度空间波浪的传播过程,其考虑了波浪传播过程中地形和海流的空间变化所
引起的波浪折射和浅水形变。模式在波浪成长和衰减的能量变化过程中考虑了风生
浪作用、白冠的消减作用、海底摩擦和波-波非线性能量传递
相关知识
Stokes漂流近似公式对海洋表层流场估算的影响 .pdf
Stokes漂流对海洋上混合层影响程度的确定方法研究
海洋层化和海冰漂移速度变化对北极冰下海洋Ekman漂流的影响及北极次表层暖水的热通量与维持机制
海洋科学—物理海洋学 第五章 海洋环流
海洋漂流浮标轨迹的三维变分同化方法研究
设计指南车的基本公式△S=Lθ的证明
水上游乐设施 海洋漂流(花果山漂流)厂家直供
海洋漂流浮标
遥感NDVI估算植被覆盖度
LTO研究团队揭示近惯性振荡调制海洋漂流浮标产生不同轨迹
网址: Stokes漂流近似公式对海洋表层流场估算的影响 .pdf https://m.huajiangbk.com/newsview1666063.html
| 上一篇: 漂浮物的轨迹 |
下一篇: 穿越洋流：小黄鸭的探险与海洋污染 |
