基于典型台风的南海西北部风暴潮动力过程数值模拟研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 周永东
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| 答辩日期 | 2022-05-13 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院深海科学与工程研究所 |
| 导师 | 徐洪周 |
| 关键词 | 风暴潮 海平面上升 二维/三维模型 传播机制 南海西北部 |
| 学位名称 | 理学硕士 |
| 学位专业 | 物理海洋学 |
| 英文摘要 | 台风引发的风暴潮是沿海地区面临的最为严重的海洋灾害之一。我国位于世界上台风活动最活跃的西北太平洋沿岸地区，并且海岸线广阔，是沿岸地区中遭受风暴潮灾害最频繁、最严重的国家，而南海西北部沿岸又是我国的台风风暴潮风险最高的区域。在全球变暖的情况下，南海西北部海平面预计将持续上升，可能对沿海风暴潮的强度和空间分布特征产生显著影响，确定海平面上升对风暴潮的影响对沿海低洼地区制定全面的风暴潮应对方案至关重要。 本文以2014年超级台风“威马逊” （Rammasun）为例，为了提高风暴潮后报的准确性，通过修正流入角、叠加移动风场优化了Holland参数化风场模型，并将ERA5再分析数据作为背景风场叠加在Holland参数化风场上构成结合风场。应用半隐式跨尺度水文科学综合系统模型（Semi-implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model, SCHISM），分别利用Holland参数化风场、ERA5风场和结合风场在南海西北部海域对风暴潮进行了后报并评价风场的表现。结果表明，使用结合的风强迫，风暴潮后报得到了明显的改善，极值的平均绝对百分比误差相比Holland参数化风场和ERA5风场分别减小了24.36%和17.28%。此外，本文还对风暴潮模型在二维和三维条件下的后报能力进行了比较，发现三维条件下极值的平均绝对百分比误差减小了3.35%，三维模型能够更好地再现风暴潮。 在南海西北部陆架区域，台风强烈的风应力会激发出显著的陆架陷波，引发的风暴潮的传播过程具有明显的陆架陷波的传播特性。本文研究了风暴潮进入北部湾，沿岸传播的过程与动力机制。从风暴潮的传播相速度上分析表明：雷州半岛西部海域的风暴潮呈现正压地形罗斯贝波（陆架波）的传播特征，传播相速度为12 km/h，广西沿海更多表现出开尔文波的特征，传播速度为35 km/h。通过对不同路径台风引发的风暴潮极值空间分布进行比较，发现台风路径对风暴潮的生成与传播具有显著影响。 最后，本文基于IPCC AR6预测的RCP4.5情景下包含所有影响海平面上升的潜在过程在2050年、2100年、2200年和2300年的未来海平面上升中位值，设置这四种海平面上升情景作为研究的实验组，评估了同一次超级台风袭击研究区域时，未来海平面上升对风暴潮的潜在影响。模拟结果表明，海平面上升会增加水深，可以显著改变风暴潮的空间分布特征，大多数海区风暴潮极值随海平面上升值的增大而减小，特别是在海南岛东北部和雷州半岛东部沿岸海域的风暴潮高发区。由于风暴潮与海平面上升的相互作用，在大部分区域的风暴潮极值随海平面上升几乎呈线性减小趋势。但在广西沿海许多半封闭海湾内，风暴潮高度随着海平面上升而增加，可能是局地地形和风暴潮的涨落所引起的。 |
| 学科主题 | 物理海洋学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/10008]  |
| 专题 | 深海科学研究部_海洋环流观测与数值模拟研究室 |
| 作者单位 | 中国科学院深海科学与工程研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周永东. 基于典型台风的南海西北部风暴潮动力过程数值模拟研究[D]. 中国科学院深海科学与工程研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：深海科学与工程研究所
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