珠江口至长江口高精度高分辨率台风浪与潮汐风暴潮耦合嵌套数值模拟研究

珠江口至长江口是我国经济最发达地区之一，也是我国频繁遭遇强烈的外海台风浪与风暴潮袭击的地区。本项目依托珠江口至长江口台风浪与风暴潮耦合嵌套数值模型（POM-SWAN），研究珠江口至长江口台风浪与风暴潮的相互作用机理以及高精度高分辨率数值模拟技术，解决国内外物理海洋学界关心的共性学术问题：高精度高分辨率输入台风场的确定模式；实现国际通用数学模型POM模型与SWAN模型的耦合计算；研究台风浪浅化机制中至关重要的由水深变浅引起的破碎模式，以提高台风浪数值模拟的精度；研究台风浪影响风暴增水的各种机制及影响量级，提高预报风暴增水的精度；风暴潮对台风浪的影响机制及影响量级。改进算法在保证计算速度的前提下提高模拟的分辨率与精度。采用实测数据验证和计算结果分析相结合的方法，研究入侵珠江口至长江口的台风浪特性以及沿岸增水沿台风路径的分布变化。

台风浪与潮汐风暴潮的相互作用机理研究是国内外物理海洋学界关心的共性学术问题，本项目依托珠江口至长江口台风浪与风暴潮耦合嵌套数学模型对其进行了研究。本项目对风场的模式进行了讨论与分析，通过资料分析，得到了适合东中国海的Takahashi模型中的有关参数。台风浪与风暴潮的相互作用机制方面：重点研究了辐射应力对潮汐风暴潮水位的影响；波浪对表面拖曳系数的影响；波浪对底摩擦应力的作用以及潮汐风暴潮对波浪的作用。结果表明：辐射应力对水位的影响不容忽视，辐射应力能增水25cm左右，在数值模拟中必须考虑辐射应力的存在。波浪对表面拖曳系数的影响是明显的，特别是在浪大的时候，拖曳系数可以增大到原来的1.5倍；拖曳系数的改变也改变了水位场，引起的增水有20cm左右。在近岸浅水地区，考虑波浪作用后的底摩擦应力明显增加，引起流速的减少及水位的减小，引起的减水有15cm左右。水位的变化对波高有一定的影响，能增加波高50cm左右；水位与流速对波向的影响较小。