疊加風(fēng)場在南海臺風(fēng)浪數(shù)值后報中的應(yīng)用研究

王其松， 鄧家泉， 劉誠， 嚴(yán)軍， 葉榮輝， 陳秀華

(1.水利部珠江河口動力學(xué)及伴生過程調(diào)控重點實驗室， 廣東 廣州 510611; 2.珠江水利科學(xué)研究院， 廣東 廣州 510611; 3.華北水利水電大學(xué)， 河南 鄭州 450045; 4.廣州航海學(xué)院， 廣東 廣州 510725)

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疊加風(fēng)場在南海臺風(fēng)浪數(shù)值后報中的應(yīng)用研究

王其松1，2， 鄧家泉1，2， 劉誠1，2， 嚴(yán)軍3， 葉榮輝1，2， 陳秀華4

(1.水利部珠江河口動力學(xué)及伴生過程調(diào)控重點實驗室， 廣東 廣州 510611; 2.珠江水利科學(xué)研究院， 廣東 廣州 510611; 3.華北水利水電大學(xué)， 河南 鄭州 450045; 4.廣州航海學(xué)院， 廣東 廣州 510725)

根據(jù)經(jīng)驗風(fēng)場與NCEP再分析風(fēng)場的優(yōu)缺點，采用兩者相疊加的方式構(gòu)造了一種疊加風(fēng)場，與實測風(fēng)速資料對比驗證顯示該風(fēng)場精度較高。以疊加風(fēng)場數(shù)據(jù)為輸入，采用WAVEWATCHⅢ模式對南海海域有顯著影響的8場臺風(fēng)進行計算，結(jié)果顯示疊加風(fēng)場計算南海臺風(fēng)浪具有較高的精度和可靠性。

疊加風(fēng)場；臺風(fēng)浪數(shù)值后報；經(jīng)驗風(fēng)場；NCEP再分析風(fēng)場

1 引言

南海海域是全球熱帶氣旋發(fā)生最多的地區(qū)，也是受臺風(fēng)浪影響最為嚴(yán)重的地區(qū)。臺風(fēng)浪數(shù)值后報研究對減少波浪導(dǎo)致的人員傷亡和財產(chǎn)損失具有重要的現(xiàn)實意義[1]。

臺風(fēng)浪后報研究一直是學(xué)者們研究的熱點問題之一，徐福敏等[2]運用WAVEWATCHⅢ和SWAN模型采用經(jīng)驗風(fēng)場對東中國海至長江口的臺風(fēng)浪進行了模擬分析；任智源和包蕓[3]運用SWAN模型對“0814”號臺風(fēng)作用下伶仃洋的波浪場進行了模擬分析。袁凱瑞等[4]采用SWAN第三代海浪模式分別應(yīng)用Jelesnianski模型風(fēng)場、藤田氣壓公式計算的梯度風(fēng)場以及考慮臺灣海峽和臺灣島地形影響的臺風(fēng)風(fēng)場(陳德文臺風(fēng)風(fēng)場)模型，對臺灣海峽的臺風(fēng)浪進行了數(shù)值模擬。張進峰[5]采用WAVEWATCHⅢ模型對黃、東海海域及舟山群島的臺風(fēng)浪進行了模擬分析；周良明等[6]采用再分析風(fēng)場應(yīng)用WAVEWATCHⅢ模式對南海的波浪場進行數(shù)值計算、統(tǒng)計分析和研究。受臺風(fēng)路徑、風(fēng)速、時間、海域等因素的影響，經(jīng)驗風(fēng)場的經(jīng)驗系數(shù)較難確定，直接影響臺風(fēng)浪的計算精度；再分析風(fēng)場(背景風(fēng)場)難以反映臺風(fēng)的位置及臺風(fēng)中心位置的風(fēng)速，故采用單一風(fēng)場并不能完全模擬真實風(fēng)場的特征。

現(xiàn)有研究已經(jīng)考慮把再分析風(fēng)場(背景風(fēng)場)的數(shù)據(jù)加入到經(jīng)驗風(fēng)場，構(gòu)造新風(fēng)場進行臺風(fēng)浪模擬計算。金羅斌等[7]運用SWAN第三代海浪模式分別采用CCMP風(fēng)場、Myers理論風(fēng)場及兩者的合成風(fēng)場對南海15個臺風(fēng)浪過程進行了模擬研究；梁連松等[8]采用Holland臺風(fēng)風(fēng)場模型與CCMP背景風(fēng)場相疊加構(gòu)造的合成風(fēng)場來驅(qū)動SWAN模型，對臺風(fēng)“風(fēng)雷”進行了模擬研究。本文采用經(jīng)驗風(fēng)場與NCEP再分析風(fēng)場相疊加的方式構(gòu)造了一種疊加風(fēng)場，并用于南海臺風(fēng)浪的后報計算，進而分析研究疊加風(fēng)場應(yīng)用于南海海域的可靠性。

2 疊加風(fēng)場

2.1 經(jīng)驗風(fēng)場

經(jīng)驗風(fēng)場采用Young和Sobey風(fēng)場模型[9]：

Vg(r)=Vmax·rRmw7·exp7·1-rRmw

r

(1)

Vg(r)=Vmax·exp(0.002 5Rmw+0.05)×

1-rRmwr≥Rmw，

(2)

式中，r是計算點至臺風(fēng)中心的距離；Vg(r)為距臺風(fēng)中心r距離處的風(fēng)速；Rmw為最大風(fēng)速半徑；Vmax為最大風(fēng)速。

p(r)=pc+(pn-pc)·exp-Rmwr，

(3)

式中，p(r)為距臺風(fēng)中心r距離處的氣壓；pc是臺風(fēng)的中心氣壓；pn是臺風(fēng)的外圍氣壓，一般取為1 013.2 hPa。

最大風(fēng)速半徑Rmw采用公式(4)[10]計算：

Rmw=28.52tanh0.087 3(φ-28)+

12.22/exp(pn-pc)/33.86+0.2Vt+37.22，

(4)

式中，φ為緯度；Vt為臺風(fēng)移行速度。

圖1和圖2為Young和Sobey[9]風(fēng)場模型對1330號臺風(fēng)“海燕”風(fēng)場的模擬結(jié)果。

圖1 1330號臺風(fēng)“海燕”經(jīng)驗風(fēng)場(2013/11/8 20：00)Fig.1 Empirical wind mode of No.1330 Typhoon Haiyan(2013/11/8 20：00)

圖2 1330號臺風(fēng)“海燕”經(jīng)驗風(fēng)場(2013/11/10 02：00)Fig.2 Empirical wind mode of No.1330 Typhoon Haiyan(2013/11/10 02：00)

實際臺風(fēng)風(fēng)場是非對稱風(fēng)場，而經(jīng)驗風(fēng)場是圓形對稱風(fēng)場，離臺風(fēng)中心較近的位置，經(jīng)驗風(fēng)場對臺風(fēng)的模擬效果較好，而在遠離臺風(fēng)中心的位置，偏差較大。這就導(dǎo)致距離臺風(fēng)中心較近位置處的臺風(fēng)浪模擬效果較好，遠離臺風(fēng)中心位置處的臺風(fēng)浪模擬效果較差。為了彌補這一缺陷，需繼續(xù)對經(jīng)驗風(fēng)場進行改進。

2.2 疊加風(fēng)場

2.2.1 NCEP再分析風(fēng)場

NCEP再分析資料是美國國家環(huán)境預(yù)報中心(NCEP)同化處理各類氣象觀測資料后研發(fā)的全球氣象資料數(shù)據(jù)庫。NCEP的再分析風(fēng)場的優(yōu)點是在遠離臺風(fēng)中心處具有非常好的非對稱性，能夠反映背景風(fēng)場特征；其缺點是在臺風(fēng)中心的位置不精確，且無法反映臺風(fēng)中心位置的風(fēng)場特征(圖3，圖4)。

圖3 1330號臺風(fēng)“海燕”NCEP再分析風(fēng)場(2013/11/8 20：00)Fig.3 NCEP reanalyzed wind of No.1330 Typhoon Haiyan(2013/11/8 20：00)

圖4 1330號臺風(fēng)“海燕”NCEP再分析風(fēng)場(2013/11/10 02：00)Fig.4 NCEP reanalyzed wind of No.1330 Typhoon Haiyan(2013/11/10 02：00)

2.2.2 疊加風(fēng)場的構(gòu)造

根據(jù)前述分析，總結(jié)經(jīng)驗風(fēng)場和NCEP再分析風(fēng)場的優(yōu)缺點如表1。

表1 經(jīng)驗風(fēng)場和NCEP再分析風(fēng)場優(yōu)缺點比較

由表1可知，經(jīng)驗風(fēng)場和NCEP再分析風(fēng)場的優(yōu)缺點可以互相彌補，故本文采用經(jīng)驗風(fēng)場與NCEP再分析風(fēng)場相疊加的方法構(gòu)造一種疊加風(fēng)場，實現(xiàn)對風(fēng)場更真實、準(zhǔn)確的描述。疊加風(fēng)場的構(gòu)造思路是：在距離臺風(fēng)中心較近處采用經(jīng)驗風(fēng)場，準(zhǔn)確描述臺風(fēng)中心位置、中心風(fēng)速、最大風(fēng)速半徑處風(fēng)場特征；在遠離臺風(fēng)中心處采用NCEP再分析風(fēng)場，準(zhǔn)確描述風(fēng)場的背景風(fēng)速特征；中間采用平緩的過渡，保證兩種風(fēng)場銜接的連續(xù)性。疊加采用以下公式：

Vx=VEx

Vy=VEyr

(5)

Vx=(1-α)VEx+αVNCEPx

Vx=(1-α)VEy+αVNCEPyR1≤r

(6)

Vx=VNCEPx

Vy=VNCEPyr≥R2，

(7)

式中，Vx、Vy分別代表疊加風(fēng)場風(fēng)速在x，y方向的分量；VEx、VEy分別代表經(jīng)驗風(fēng)場風(fēng)速在x，y方向的分量；VNCEPx、VNCEPy分別代表NCEP再分析風(fēng)場風(fēng)速在x，y方向的分量；R1、R2為兩個特征疊加半徑。

疊加半徑的確定方法是：將風(fēng)場模擬區(qū)域以臺風(fēng)中心為圓心，尋找經(jīng)驗風(fēng)場風(fēng)速與NCEP再分析風(fēng)場風(fēng)速最接近的圓的半徑作為基準(zhǔn)疊加半徑R；以基準(zhǔn)疊加半徑為基礎(chǔ)，向內(nèi)L1距離確定R1的值，向外L2距離確定R2的值。根據(jù)多場疊加風(fēng)場的構(gòu)建經(jīng)驗，為保證經(jīng)驗風(fēng)場和NCEP再分析風(fēng)場的平順銜接，L1、L2取值一般介于0.05R～0.15R。

α可用式(8)計算：

α=r-R1R2-R1=r-R+L1L1+L2.

(8)

1330號臺風(fēng)“海燕”的疊加風(fēng)場如圖5、圖6所示。

圖5 1330號臺風(fēng)“海燕”疊加風(fēng)場(2013/11/8 20：00)Fig.5 Superimposed wind of No.1330 Typhoon Haiyan(2013/11/8 20：00)

圖6 1330號臺風(fēng)“海燕”疊加風(fēng)場(2013/11/10 02：00)Fig.6 Superimposed wind of No.1330 Typhoon Haiyan(2013/11/10 02：00)

臺風(fēng)浪后報對輸入的風(fēng)場反應(yīng)敏感，本文中將經(jīng)驗風(fēng)場和NCEP背景風(fēng)場相疊加，克服了模型風(fēng)場計算結(jié)果中外圍風(fēng)場不準(zhǔn)確、NCEP背景風(fēng)場臺風(fēng)中心風(fēng)速強度不足的缺陷，從而有利于臺風(fēng)過程中波浪的計算。

2.2.3 各風(fēng)場風(fēng)速驗證

為了檢驗本文所構(gòu)造疊加風(fēng)場的精度，選擇0814號強臺風(fēng)“黑格比”、0915號臺風(fēng)“巨爵”和1117號強臺風(fēng)“納沙”3場典型臺風(fēng)，對疊加風(fēng)場、經(jīng)驗風(fēng)場、NCEP再分析風(fēng)場的數(shù)值結(jié)果進行驗證，臺風(fēng)路徑、時刻及驗證站點位置見圖7。驗證風(fēng)速站點包括珠江口外海測點、閘坡測點、硇洲測點、大萬山測點等。驗證結(jié)果見圖8至圖13。

圖7 臺風(fēng)路徑、時刻及驗證站點分布
Fig.7 The typhoon track， moment and verification point location

圖8 0814號“黑格比”珠江口外海測點風(fēng)速驗證Fig.8 Validation of wind speeds at Pearl River Estuary during No.0814 Typhoon Hagupit

圖9 0814號“黑格比”閘坡站風(fēng)速驗證圖Fig.9 Validation of wind speeds at Zhapo during No.0814 Typhoon Hagupit

圖10 0814號“黑格比”硇洲島實測風(fēng)速驗證圖Fig.10 Validation of wind speeds at Naozhou during No.0814 Typhoon Hagupit

圖11 0814號“黑格比”大萬山風(fēng)速驗證圖Fig.11 Validation of wind speeds at Dawanshan during No.0814 Typhoon Hagupit

圖12 0915號“巨爵”珠江口外海測點風(fēng)速驗證圖Fig.12 Validation of wind speeds at the Pearl River Estuary during No.0915 Typhoon Koppu

圖13 1117號“納沙”珠江口外海測點風(fēng)速驗證圖Fig.13 Validation of wind speeds at Pearl River Estuary during No.1117 Typhoon Nesat

由圖8至圖13的驗證結(jié)果可知，當(dāng)臺風(fēng)中心距離驗證點較近時，疊加風(fēng)場和經(jīng)驗風(fēng)場的風(fēng)速特征是一致的，驗證效果較好；由于NCEP再分析風(fēng)場無法反映臺風(fēng)中心位置的風(fēng)場特征，故驗證結(jié)果較差。當(dāng)臺風(fēng)中心距離驗證點較遠時，NCEP再分析風(fēng)場起關(guān)鍵作用，疊加風(fēng)場及NCEP再分析風(fēng)場的驗證效果明顯好于經(jīng)驗風(fēng)場，如0814號“黑格比”珠江口外海測點2008/9/23時刻、0814號“黑格比”閘坡站2008/9/23時刻等。采用經(jīng)驗風(fēng)場和NCEP背景風(fēng)場構(gòu)造的疊加風(fēng)場，彌補了這兩種風(fēng)場的缺陷，更接近于真實臺風(fēng)風(fēng)場的變化趨勢，風(fēng)速極值誤差在±15%以內(nèi)?？梢哉J為，本文建立的疊加風(fēng)場模式是準(zhǔn)確可靠的，適用于模擬南海臺風(fēng)風(fēng)場。

3 南海海域臺風(fēng)浪數(shù)值后報

3.1 WAVEWATCHⅢ模式

南海海域臺風(fēng)浪數(shù)值后報計算采用WAVEWATCHⅢ模式，該模式已廣泛應(yīng)用于全球各地區(qū)的波浪研究，并取得了不錯的應(yīng)用效果[1-2，11-17]。

球坐標(biāo)下波作用量密度譜平衡方程[17]：

(9)

(10)

(11)

(12)

式中，R是地球的半徑；Uφ和Uλ是水流速度在緯、經(jīng)度方向上的分量；k為波數(shù)；φ和λ分別為緯度和經(jīng)度；θ是角度；N為波作用量密度譜；σ是相對頻率。式(12)包含了沿大曲率修正形式。

源項為：

S=Sin+Snl+Sds+Sbot，

(13)

包括風(fēng)能輸入項Sin，非線性波波相互作用項Snl和耗散項(白浪)Sds，底摩阻耗散項Sbot。

3.2 數(shù)值計算區(qū)域及網(wǎng)格劃分

WAVEWATCHⅢ模式覆蓋南海大部分海域，計算域范圍為12.7°～29.4°N，105.6°～124.5°E，網(wǎng)格尺寸為2′×2′，水深起算基面為平均海平面，計算時間步長為10 min，輸出時間步長為1 h。計算范圍及地形分布見圖14。

3.3 各風(fēng)場計算臺風(fēng)浪結(jié)果對比驗證

為驗證疊加風(fēng)場計算南海海域臺風(fēng)浪的可靠性和準(zhǔn)確性，在其他參數(shù)不變的情況下，分別用NCEP再分析風(fēng)場、經(jīng)驗風(fēng)場與疊加風(fēng)場計算臺風(fēng)浪，并與實測資料進行對比。

本次計算選擇對南海海域有顯著影響且臺風(fēng)路徑有代表性的0814號強臺風(fēng)“黑格比”、0915號臺風(fēng)“巨爵”、1003號超強臺風(fēng)“燦都”、1117號強臺風(fēng)“納沙”、1311號超強臺風(fēng)“尤特”、1329號強臺風(fēng)“羅莎”、1330號超強臺風(fēng)“海燕”及1409號超強臺風(fēng)“威馬遜”8場典型臺風(fēng)進行計算，與已有實測資料進行對比驗證。驗證資料包括珠江口外海臨時測點(2008年，2009年，2011年)、2010年三沙臨時測點、2013-2014年陽西臨時測點的實測波浪。臺風(fēng)路徑及驗證站點位置見圖15，驗證結(jié)果見圖16至圖23，驗證誤差統(tǒng)計見表2。

圖14 計算范圍及地形分布Fig.14 Computational domain and topography

圖15 臺風(fēng)路徑及驗證站點分布Fig.15 The typhoon track and verification point location

圖16 0814號“黑格比”波高驗證對比圖(珠江口外海測點)Fig.16 Validation of wave height at Pearl River Estuary during No.0814 Typhoon Hagupit

圖19 1117號“納沙”波高驗證對比圖(珠江口外海測點)Fig.19 Validation of wave height at Pearl River Estuary during No.1117 Typhoon Nesat

圖17 0915號“巨爵”波高驗證對比圖(珠江口外海測點)Fig.17 Validation of wave height at Pearl River Estuary during No.0915 Typhoon Koppu

圖20 1311號“尤特”波高驗證對比圖(陽西測點)Fig.20 Validation of wave height at Yangxi during No.1311 Typhoon Utor

圖18 1003號“燦都”波高驗證對比圖(三沙測點)Fig.18 Validation of wave height at Sansha during No.1003 Typhoon Chanthu

圖21 1329號“羅莎”波高驗證對比圖(陽西測點)Fig.21 Validation of wave height at Yangxi during No.1329 Typhoon Krosa

圖22 1330號“海燕”波高驗證對比圖(陽西測點)Fig.22 Validation of wave height at Yangxi during No.1330 Typhoon Haiyan

圖23 1409號“威馬遜”波高驗證對比圖(陽西測點)Fig.23 Validation of wave height at Yangxi during No.1409 Typhoon Rammasun

表2 臺風(fēng)浪計算平均誤差統(tǒng)計表

由圖16至圖23及表2可知：NCEP再分析風(fēng)場的驗證效果最差，最大波高值及出現(xiàn)時刻與實測值比較均偏差較大，主要原因是NCEP再分析風(fēng)場中臺風(fēng)中心的位置不精確，且無法反映臺風(fēng)中心位置的風(fēng)場特征，即最大風(fēng)速值、出現(xiàn)時刻和位置均無法準(zhǔn)確體現(xiàn)。當(dāng)臺風(fēng)中心距離驗證站點較遠時，NCEP再分析風(fēng)場的優(yōu)勢得以體現(xiàn)，驗證結(jié)果優(yōu)于經(jīng)驗風(fēng)場，如0814號“黑格比”強臺風(fēng)的2008/9/25時刻、0915號臺風(fēng)“巨爵”2009/9/15至2009/9/16時刻及1003號超強臺風(fēng)“燦都”2010/7/19時刻等。

經(jīng)驗風(fēng)場的驗證結(jié)果優(yōu)于NCEP再分析風(fēng)場，最大波高值和出現(xiàn)時刻較實測值偏差均較小；而當(dāng)臺風(fēng)中心距離驗證站點較遠時，經(jīng)驗風(fēng)場計算臺風(fēng)浪的效果較差，如1117號強臺風(fēng)“納沙”2011/9/27至2011/9/28時刻、1311號超強臺風(fēng)“尤特”2013/8/13至2013/8/14時刻及1329號強臺風(fēng)“羅莎”2013/11/1至2013/11/2時刻等。主要原因是經(jīng)驗風(fēng)場對臺風(fēng)中心處的風(fēng)場模擬較好，而沒有考慮背景風(fēng)場的特征。

運用疊加風(fēng)場計算的臺風(fēng)浪結(jié)果明顯好于NCEP再分析風(fēng)場和經(jīng)驗風(fēng)場，平均誤差分別減小了11.5%、7.2%。在臺風(fēng)開始和結(jié)束時刻，過程線驗證效果較經(jīng)驗風(fēng)場改善明顯，這是由于疊加風(fēng)場考慮了距離臺風(fēng)中心較遠處的背景風(fēng)速特性，更加精確地模擬了整個臺風(fēng)風(fēng)場特征，而對臺風(fēng)浪極大值及出現(xiàn)時刻的模擬也明顯好于NCEP風(fēng)場。

根據(jù)以上分析可知，疊加風(fēng)場的運用，可以有效提高臺風(fēng)浪的計算精度，尤其是距離臺風(fēng)中心較遠海域波浪計算精度，為臺風(fēng)波浪特性分析研究打下了良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本文針對經(jīng)驗風(fēng)場模式在臺風(fēng)中心附近模擬效果較好，而在遠離臺風(fēng)中心模擬偏差較大；NCEP再分析風(fēng)場模式在遠離臺風(fēng)中心模擬效果較好，而在臺風(fēng)中心附近模擬不精確的特點，在分析和總結(jié)兩種模式優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，利用兩種模式之優(yōu)勢互補，構(gòu)建了一種新的疊加風(fēng)場模式，該模式既能較好的模擬臺風(fēng)中心的風(fēng)場特征，又能反映背景風(fēng)場特征。與實測風(fēng)速數(shù)據(jù)對比顯示，疊加風(fēng)場的驗證結(jié)果明顯優(yōu)于經(jīng)驗風(fēng)場和NCEP再分析風(fēng)場，過程線變化趨勢更接近于真實的臺風(fēng)風(fēng)場，風(fēng)速極值誤差可控制在±15%以內(nèi)。

以疊加風(fēng)場數(shù)據(jù)為輸入，采用WAVEWATCHⅢ模式對南海海域有顯著影響的8場臺風(fēng)進行計算，疊加風(fēng)場的臺風(fēng)浪計算結(jié)果對比NCEP再分析風(fēng)場和經(jīng)驗風(fēng)場平均誤差分別減小了11.5%、7.2%，尤其是距離臺風(fēng)中心較遠海域，波高過程線變化更接近于實測數(shù)據(jù)，說明本文構(gòu)造的疊加風(fēng)場適用于南海海域的臺風(fēng)風(fēng)場模擬，并具有較高的精度和可靠性。

[1] 謝鎏曄. 臺風(fēng)風(fēng)場與波浪場的數(shù)值模擬研究[D]. 上海: 上海交通大學(xué)， 2012．

Xie Liuye. Numerical simulation of typhoon wind feild and waves[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University， 2012．

[2] 徐福敏， 黃云峰， 宋志堯. 東中國海至長江口海域臺風(fēng)浪特性的數(shù)值模擬研究[J]. 水動力學(xué)研究與進展， A輯， 2008， 23(6): 604-611．

Xu Fumin， Huang Yunfeng， Song Zhiyao. Numerical simulation of typhoon-driven-waves from East China Sea to Yangtze Estuary[J]. Chinese Journal of Hydrodynamics: A， 2008， 23(6): 604-611．

[3] 任智源， 包蕓. 臺風(fēng)作用下伶仃洋波浪場的模擬計算[J]. 水動力學(xué)研究與進展， A輯， 2013， 28(3): 299-306．

Ren Zhiyuan， Bao Yun. Numerical simulation of wave’s fields under typhoon wind in Lingding Bay[J]. Chinese Journal of Hydrodynamics: A， 2013， 28(3): 299-306．

[4] 袁凱瑞， 商少平， 謝燕雙， 等. 臺灣海峽臺風(fēng)浪的數(shù)值模擬[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)， 2014， 53(3): 413-417．

Yuan Kairui， Shang Shaoping， Xie Yanshuang， et al. The simulation of typhoon wave in Taiwan Strait[J]. Journal of Xiamen University(Natural Science)， 2014， 53(3): 413-417．

[5] 張進峰. 典型海域的海浪數(shù)值模擬研究[D]. 武漢: 武漢理工大學(xué)， 2005．

Zhang Jinfeng. Wave numerical simulation study of typical sea area[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology， 2005．

[6] 周良明， 吳倫宇， 郭佩芳， 等. 應(yīng)用WAVEWATCHⅢ模式對南海的波浪場進行數(shù)值計算、統(tǒng)計分析和研究[J]. 熱帶海洋學(xué)報， 2007， 26(5): 1-8．

Zhou Liangming， Wu Lunyu， Guo Peifang， et al. Simulation and study of wave in South China Sea using WAVEWATCHⅢ[J]. Journal of Tropical Oceanography， 2007， 26(5): 1-8．

[7] 金羅斌， 陳國平， 趙紅軍， 等. 合成風(fēng)場在南海臺風(fēng)浪數(shù)值模擬中的研究[J]. 水道港口， 2015， 36(1): 12-20．

Jin Luobin， Chen Guoping， Zhao Hongjun， et al. Study of combined wind in simulating storm waves in the South China Sea[J]. Journal of Waterway and Harbor， 2015， 36(1): 12-20．

[8] 梁連松， 李瑞杰， 豐青， 等. 舟山海域臺風(fēng)浪數(shù)值模擬[J]. 水道港口， 2014， 35(6): 582-588．

Liang Liansong， Li Ruijie， Feng Qing， et al. Numerical simulation of typhoon wave in Zhoushan[J]. Journal of Waterway and Harbor， 2014， 35(6): 582-588．

[9] Young I R， Sobey R J. A predictive model of tropical cyclone wind-waves[C]//7th Australasian Conference on Hydraulics and Fluid Mechanics 1980: Preprints of Papers， 1980∶480-483．

[10] Qu Shan-Hwei, Liau Jian-Ming, Hsu Tai-Wen, et al. Simulating typhoon waves by SWAN wave model in coastal waters of Taiwan[J]. Ocean Engineering, 2002, 29(8):947-971.

[11] Bi Fan， Song Jinbao， Wu Kejian， et al. Evaluation of the simulation capability of the Wavewatch Ⅲ model for Pacific Ocean wave[J]. Acta Oceanologica Sinica， 2015， 34(9): 43-57．

[12] 王際朝. 基于風(fēng)場和海浪同步觀測的海浪同化模式構(gòu)建[D]. 青島: 中國科學(xué)院海洋研究所， 2014．

Wang Jichao. Building of wave assimilation model based on the synchronous observations of wind and wave[D]. Qingdao: Institute of Oceanology， Chinese Academy of Sciences， 2014．

[13] 朱格利. 南海海浪時空變率特征研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué)， 2014．

Zhu Geli. Study of spatial and temporal characteristics variation of south china sea wave[D]. Beijing: North China Electric Power University， 2014．

[14] 李燕， 黃振， 張俊峰， 等. WAVEWATCHⅢ模式在渤海海浪預(yù)報的應(yīng)用與檢驗[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報， 2014， 30(1): 23-29．

Li Yan， Huang Zhen， Zhang Junfeng， et al. Application and verification of sea wave forecast by WAVEWATCHⅢ model in the Bohai Sea of China[J]. Journal of Meteorology and Environment， 2014， 30(1): 23-29．

[15] 周科. 西北太平洋風(fēng)浪數(shù)值模擬和統(tǒng)計分析[D]. 上海: 上海交通大學(xué)， 2009．

Zhou Ke. Simulation and analysis of ocean wave in the Northwest Pacific Ocean [D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University， 2009．

[16] Xu Fumin， Bui Thi T D， Perrie W. The observed analysis on the wave spectra of Hurricane Juan(2003)[J]. Acta Oceanologica Sinica， 2014， 33(11): 112-122．

[17] Hendrik L T. User manual and system documentation of WAVEWATCHⅢ version 2.22[S]. USA， 2002．

Application of superimposed wind fields to the hindcast modelling of typhoon-induced waves in the South China Sea

Wang Qisong1，2， Deng Jiaquan1，2， Liu Cheng1，2， Yan Jun3， Ye Ronghui1，2， Chen Xiuhua4

(1.KeyLaboratoryofthePearlRiverEstuarineDynamicsandAssociatedProcessRegulation，MinistryofWaterResources，Guangzhou510611，China; 2.ThePearlRiverHydraulicResearchInstitute，Guangzhou510611，China; 3.NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower，Zhengzhou450045，China; 4.GuangzhouMaritimeInstitute，Guangzhou510725，China)

A superimposed wind field is constructed using empirical wind fields and NCEP reanalyzed wind fields from the advantages and disadvantages of the two， and the simulation result is good compared with the real wind field data. Eight typhoons greatly affecting the South China Sea is simulated using WAVEWATCHⅢ based on the superimposed wind field data， the superimposed wind field has shown higher accurate and more reliable in simulating typhoon-induced waves．

superimposed winds; typhoon-induced waves hindcast modelling; empirical wind fields; NCEP reanalyzed wind fields

2016-08-16；

2016-12-25。

國家自然科學(xué)基金重點項目(51039004)；廣東省科技計劃項目(2013B020200008)；鄭州市創(chuàng)新型科技領(lǐng)軍人才項目(121PLJRC527)。

王其松(1987—)，男，山東省商河縣人，工程師，從事河口海岸水動力數(shù)值模擬研究。E-mail：wqisong@126.com

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.007

P731.33

A

0253-4193(2017)07-0070-10

王其松， 鄧家泉， 劉誠， 等. 疊加風(fēng)場在南海臺風(fēng)浪數(shù)值后報中的應(yīng)用研究[J]. 海洋學(xué)報， 2017， 39(7): 70-79，

Wang Qisong， Deng Jiaquan， Liu Cheng， et al. Application of superimposed wind fields to the hindcast modelling of typhoon-induced waves in the South China Sea[J]. Haiyang Xuebao， 2017， 39(7): 70-79， doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.007