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浅水波浪的数值模拟和高频地波雷达资料同化

作　者: 叶钦
导　师: 赵栋梁
学　校: 中国海洋大学
专　业: 物理海洋
关键词: 海浪 SWAN 最优插值法(OI) 地波雷达
分类号: P731.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 235次
引　用: 2次
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内容摘要

目前国际上非常流行的SWAN 海浪模式,是近年来发展起来的第三代浅水海浪模式,除具有第三代海浪模式的优点之外,该模式还考虑了三波非线性相互作用和深度破碎等浅水效应,可成功地模拟近岸海浪的生成和发展,得到越来越广泛的应用。本文首先介绍了SWAN模式及其特点,并利用浅水实测资料作了进一步验证和比较。在此基础上,利用SWAN模式模拟了波浪爬坡情形,与传统的浅水波浪理论关系进行了比较,当不考虑能量耗散和三波非线性相互作用时,数值模拟结果与理论关系符合得很好,与坡度大小无关。在考虑三波相互作用时,模拟结果与理论关系式变化趋势一致,当水深较深时,两者完全一致,随着水深变浅,在同样水深条件下,坡度越小,波高增大越快,同时波长和周期减小越快。考虑深度破碎时,波高则随水深变浅而迅速减小,而对周期和波长的影响比较小。为提高模式数值模拟的精度,数据同化技术受到越来越多的重视,本文利用最优插值法对模拟波高进行了同化。由优化的波高得到新的海浪谱可采用不改变谱形结构和利用JONSWAP谱构造新的海浪谱两种方法,研究表明,后者给出的结果更为合理。本文分别利用高度计资料和地波雷达资料对模拟波高进行了优化,同化后模拟结果与观测值的均方差分别由0.11m和0.16m降低为0.06m和0.11m,大大提高了模式的精度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章引言  7-11
  1．1．研究背景  7-10
    1．1．1．海域概况  7
    1．1．2．近岸波浪研究现状  7-8
    1．1．3．海浪数值模拟研究的发展及现状  8-9
    1．1．4．数据同化技术的发展和现状  9-10
  1．2．本文的工作  10-11
第2章近岸波浪特性的数值模式研究  11-27
  2．1．SWAN模式  11-17
    2．1．1．模式介绍  11
    2．1．2．基本方程  11-17
  2．2．斜坡上波浪的模拟  17-21
    2．2．1．浅水海浪理论关系  17-18
    2．2．2．SWAN 模式结果与实测资料比较  18-20
    2．2．3．SWAN 模式的斜坡模拟  20-21
  2．3．小结  21-27
第3章应用地波雷达资料同化海浪波高  27-55
  3．1．同化技术在海浪研究中的应用  27-28
  3．2．最优插值方法  28-30
  3．3．海浪谱的构造  30-33
  3．4．卫星高度计资料同化  33-38
  3．5．利用高频地波雷达观测海浪  38-41
  3．6．利用地波雷达资料同化浪场  41-54
    3．6．1．方案设计  41-44
    3．6．2．模拟结果和分析  44-54
  3．7．小结  54-55
第4章结语  55-57
参考文献  57-61
致谢  61

浅水波浪的数值模拟和高频地波雷达资料同化

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