儲(chǔ)錫君，徐福敏

(河海大學(xué) 海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098)

江蘇沿海波浪多重嵌套模擬研究

儲(chǔ)錫君，徐福敏

(河海大學(xué) 海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098)

根據(jù)24年CCMP風(fēng)場(chǎng)資料和江蘇沿海4個(gè)方向(N、NE、E和SE)百年一遇風(fēng)速，構(gòu)建西北太平洋、東中國(guó)海和江蘇沿海上述4個(gè)方向的百年一遇風(fēng)場(chǎng)。首次建立一個(gè)基于第三代海浪模型SWAN的自西北太平洋、東中國(guó)海至江蘇沿海的三重嵌套數(shù)值模型，以AVISO衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)和江蘇沿海定點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。以三個(gè)計(jì)算域4個(gè)方向百年一遇風(fēng)場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)該多重嵌套模型，高精度數(shù)值模擬江蘇沿海4個(gè)方向百年一遇有效波高分布并進(jìn)行分析。結(jié)果表明，江蘇沿海輻射沙洲地形對(duì)有效波高分布影響顯著；E向百年一遇風(fēng)場(chǎng)作用下海域有效波高最大，NE向次之，N向和SE較小。

CCMP風(fēng)場(chǎng)；SWAN模型；多重嵌套模擬；有效波高分布；江蘇沿海

江蘇地理位置優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，綜合實(shí)力在全國(guó)名列前茅，其海岸線北起蘇魯交界的繡針河口，南抵長(zhǎng)江口，全長(zhǎng)約888.95 km[1]，沿海地區(qū)自然資源豐富。同時(shí)其地理位置和復(fù)雜自然條件，沿海地區(qū)常受到臺(tái)風(fēng)和寒潮的影響，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅人員生命財(cái)產(chǎn)安全。確定江蘇沿海不同重現(xiàn)期的波浪要素，合理確立海岸工程使用期間可能出現(xiàn)的極值波高，對(duì)江蘇沿海地區(qū)的安全、海岸工程建筑物的設(shè)計(jì)和建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)具有極其重要作用。

江蘇沿海的大浪主要是由極端天氣引起的，由于海域缺乏長(zhǎng)期連續(xù)的波浪實(shí)測(cè)資料，本研究首次以海浪數(shù)值模型多重嵌套模擬方法得到該海域百年一遇波浪要素。研究首次建立一個(gè)基于海浪模型SWAN的自西北太平洋、東中國(guó)海至江蘇沿海的三重嵌套模擬模型并以AVISO衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)和江蘇沿海響水站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。以共計(jì)24年(1988年1月至2011年12月)的CCMP(Cross Calibrated，Multi Platform)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)按泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布推算西北太平洋和東中國(guó)海4個(gè)方向(N、NE、E和SE)的百年一遇風(fēng)場(chǎng)，以江蘇沿海上述4個(gè)方向的百年一遇風(fēng)速構(gòu)建江蘇沿海的百年一遇風(fēng)場(chǎng)。以三個(gè)海域4個(gè)方向的百年一遇風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)該多重嵌套數(shù)值模型模擬江蘇沿海的上述4個(gè)方向百年一遇有效波高分布，并對(duì)有效波高分布特征進(jìn)行分析。

1 西北太平洋至江蘇沿海的百年一遇風(fēng)場(chǎng)分布特征

目前常用的風(fēng)場(chǎng)有NCEP風(fēng)場(chǎng)、QN(QuickSCAT/NCEP)混合風(fēng)場(chǎng)和CCMP風(fēng)場(chǎng)等，其中NCEP風(fēng)場(chǎng)的空間分辨率較低(1.875°×1.905°)，QN混合風(fēng)場(chǎng)具有較高空間分辨率(0.5°×0.5°)，但時(shí)間序列較短(1999年10月至2009年7月)，CCMP風(fēng)場(chǎng)相比則具有分辨率高、時(shí)間序列長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)[2]。CCMP風(fēng)場(chǎng)資料來(lái)自美國(guó)航空航天局(NASA)，數(shù)據(jù)自1987年7月至2011年12月，覆蓋全球，空間分辨率為0.25°×0.25°，時(shí)間分辨率為6 h。

Atlas[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了CCMP較其他單個(gè)的衛(wèi)星平臺(tái)測(cè)量的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)在精度方面有很大地提高，能夠滿足很多海洋和大氣環(huán)境應(yīng)用研究的需要。張鵬等[4]利用渤海海區(qū)一個(gè)點(diǎn)位11天的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)CCMP的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速和風(fēng)向與相應(yīng)的實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.89和0.91。故CCMP風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)能較好的代表實(shí)際風(fēng)場(chǎng)狀況。

本研究使用24年(1988年1月至2011年12月)的CCMP風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布方法推算西北太平洋至東中國(guó)海的4個(gè)方向(N、NE、E和SE)百年一遇風(fēng)場(chǎng)。

1.1泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布

目前常用的分布函數(shù)有皮爾遜Ⅲ型累計(jì)頻率曲線、對(duì)數(shù)正態(tài)概率分布、第一極值分布(耿貝爾分布)和泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布等。在統(tǒng)計(jì)我國(guó)沿海臺(tái)風(fēng)引起的大浪，常采用泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布，因?yàn)樵摲植疾粌H考慮了年極值分布，還考慮了年臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)的次數(shù)，因而比較合理[5]。

由于每年的臺(tái)風(fēng)路徑、強(qiáng)度、頻率都是隨機(jī)的，構(gòu)成離散型分布，而TC影響下的最大風(fēng)速構(gòu)成連續(xù)型分布。由于每年臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)的頻次n符合泊松分布，假設(shè)臺(tái)風(fēng)影響下海域風(fēng)速服從耿貝爾分布，可推得泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布的分布函數(shù)，并可進(jìn)一步推算得概率為P的大風(fēng)極值VP為：

1.2西北太平洋和東中國(guó)海的百年一遇風(fēng)場(chǎng)

基于自1988年1月至2011年12月共24年的CCMP風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，計(jì)算西北太平洋和東中國(guó)海每隔6小時(shí)的風(fēng)場(chǎng)，并劃分為8個(gè)方位(N、NE、E、SE、S、SW、W和NW)。由于本研究主要考慮百年一遇風(fēng)場(chǎng)作用下江蘇沿海大浪，只考慮西北太平洋和東中國(guó)海范圍內(nèi)對(duì)江蘇沿海影響較大的4個(gè)方向(N、E、NE和SE)。

由中國(guó)臺(tái)風(fēng)網(wǎng)資料統(tǒng)計(jì)表明西北太平洋上述24年間共計(jì)有熱帶氣旋692個(gè)，根據(jù)泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布，推算得到西北太平洋和東中國(guó)海計(jì)算域的上述4個(gè)方向百年一遇風(fēng)速分布情況，圖1為西北太平洋和江蘇沿海E向百年一遇風(fēng)速等值線分布。

可見(jiàn)西北太平洋百年一遇風(fēng)速的最大值可達(dá)65 m/s，位于北緯40°～50°、東經(jīng)152°～165°范圍內(nèi)；西北太平洋高緯海域百年一遇風(fēng)速比低緯普遍偏大，靠近赤道時(shí)則不足20 m/s；東中國(guó)海百年一遇風(fēng)速的最大值可達(dá)50 m/s，位于外海北緯23.3°～28.5°、東經(jīng)126°～128°范圍內(nèi)，百年一遇風(fēng)速?gòu)耐夂Ｏ蚝０吨饾u減小。計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)其余3個(gè)方向的西北太平洋和東中國(guó)海的百年一遇風(fēng)場(chǎng)具有與E向相似的分布特征。

圖1 E向百年一遇風(fēng)速等值線分布(單位：m/s)Fig. 1 The contour distribution of East wind speed with a 100-year return period

1.3江蘇沿海的百年一遇風(fēng)場(chǎng)

江蘇沿海范圍內(nèi)CCMP風(fēng)場(chǎng)網(wǎng)格數(shù)據(jù)較少，故不采用CCMP風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)推算江蘇沿海的百年一遇風(fēng)場(chǎng)。本研究使用贛榆、西連島、燕尾島、射陽(yáng)、大豐、如東、呂四和啟東8個(gè)測(cè)站1981年至1998年風(fēng)速實(shí)測(cè)資料推算出的江蘇沿海N、NE、E和SE向百年一遇風(fēng)速和西連島1974年至2003年風(fēng)速實(shí)測(cè)資料推算出的江蘇沿海NE和E向百年一遇風(fēng)速。表1為基于上述資料推算得到的江蘇沿海百年一遇風(fēng)速表。

可見(jiàn)基于1981—1998年風(fēng)速實(shí)測(cè)資料推求得到的江蘇沿海4個(gè)方向海上百年一遇風(fēng)速中，SE向比其它三向明顯偏小，E向最大，接近40 m/s，NE向其次；基于1974—2003年風(fēng)速實(shí)測(cè)資料推求得到的NE向和E向百年一遇風(fēng)速均大于40 m/s，E向略大些。

表1 江蘇沿海百年一遇風(fēng)速表Tab. 1 Wind speed along Jiangsu Coast with a 100-year return period

2 SWAN模型簡(jiǎn)介

海浪數(shù)值預(yù)報(bào)始于20世紀(jì)50年代[6]，數(shù)值模擬發(fā)展到20世紀(jì)末已達(dá)到比較成熟的階段，數(shù)值模式被廣泛應(yīng)用于模擬海浪的發(fā)展過(guò)程和規(guī)律，形成了以WAM模型[7]、WAVEWATCH模型[8]和SWAN(simulating waves nearshore)模型[9]為代表的第三代海浪數(shù)值模型。Booij等以波浪線性理論及荷蘭、德國(guó)的一些現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料進(jìn)行驗(yàn)證，表明SWAN模型對(duì)復(fù)雜地形下的波浪模擬能力好。Zijlema等[10]就SWAN模型收斂性及數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性作了分析及改進(jìn)。Gorman等[11]利用SWAN模型模擬了潮間帶河口的波浪生成及傳播過(guò)程。Rogers和Lin等的研究表明，SWAN模型能很好地模擬近岸涌浪、風(fēng)浪和混合浪。

SWAN海浪模型在國(guó)內(nèi)也得到了廣泛研究應(yīng)用。陳希等[12]采用SWAN模型嵌套方法，對(duì)一次臺(tái)風(fēng)浪過(guò)程進(jìn)行了模擬。徐福敏等[13-15]采用SWAN模型對(duì)不同水深時(shí)流場(chǎng)對(duì)于波浪傳播的影響進(jìn)行了探討，并將模型應(yīng)用于海安灣的淺水波浪數(shù)值計(jì)算，模擬灣內(nèi)波高及周期場(chǎng)分布，與觀測(cè)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證表明符合良好。張洪生等[16]基于CCMP衛(wèi)星遙感風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)將WAVEWATCH和SWAN模型嵌套的方法，數(shù)值模擬了珠江口附近海域的風(fēng)浪場(chǎng)，定量分析表明數(shù)值模型模擬結(jié)果良好。

SWAN是Delft大學(xué)開(kāi)發(fā)的基于動(dòng)譜平衡方程的第三代譜波浪數(shù)值模型。動(dòng)譜密度N(σ,θ)與能譜密度E(σ,θ)的關(guān)系為：N(σ,θ)=E(σ,θ)/σ，σ為相對(duì)波頻，θ為波向。在球坐標(biāo)系下，動(dòng)譜平衡方程可表示為：

SWAN模型采用全隱式有限差分格式，無(wú)條件的穩(wěn)定[17]，具有計(jì)算精度高的特點(diǎn)，發(fā)展至今已成功應(yīng)用于河口、近海水域和大尺度海域的海浪預(yù)報(bào)[13,15]。

3 西北太平洋至江蘇沿海三重嵌套模型驗(yàn)證

本文建立的三重嵌套模型區(qū)域自外向內(nèi)分別：西北太平洋計(jì)算域(100°E～180°E， 0°N～50°N)，如圖1(a)所示；東中國(guó)海計(jì)算域(116.9°E～130.8°E， 23.3°N～40.8°N)，如圖1(b)所示；江蘇沿海計(jì)算域(119°10' E～122°24' E，31°40' N～35°6' N)，如圖2所示。外兩層計(jì)算域水深數(shù)據(jù)是將從NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)下載的1＇×1＇水深數(shù)據(jù)插值處理得到，西北太平洋計(jì)算域水深插值后的分辨率為0.25°×0.25°，東中國(guó)海計(jì)算域插值后的分辨率為4＇×4＇。江蘇沿海水深地形條件復(fù)雜，近海存在輻射沙洲群，海域使用海圖水深，分辨率為1＇×1＇。

圖2 江蘇沿海的水深分布(單位：m)Fig. 2 The depth distribution of Jiangsu coast

西北太平洋計(jì)算域模型計(jì)算網(wǎng)格的空間分辨率為0.25°×0.25°；東中國(guó)海模型計(jì)算網(wǎng)格分辨率為0.1°×0.1°；江蘇沿海模型計(jì)算網(wǎng)格經(jīng)度方向上的分辨率為0.776＇，緯度方向上為0.687＇。外層計(jì)算域?yàn)閮?nèi)層提供波浪邊界條件。模型采用球形坐標(biāo)系，計(jì)算頻率為0.04～1.0 Hz，以fi+1=λfi劃分為20個(gè)頻域，λ為常數(shù)；譜方向網(wǎng)格數(shù)為24個(gè)；底摩擦造成的能量損耗采用Collins非線性表達(dá)式，系數(shù)Cf=0.006；破波參數(shù)γ=0.73；其余物理過(guò)程如白浪耗散、非線性相互作用等參數(shù)采用模型默認(rèn)值，模型時(shí)間步長(zhǎng)為30分鐘。

本研究分別對(duì)西北太平洋至東中國(guó)海海浪模型和江蘇沿海海浪模型進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證時(shí)段自2011年5月15日0時(shí)至5月24日18時(shí)(UTC，世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)為該時(shí)段的CCMP風(fēng)場(chǎng)。

3.1西北太平洋至東中國(guó)海海浪模型的驗(yàn)證

AVISO(Arching Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)是法國(guó)國(guó)家空間研究中心開(kāi)發(fā)的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，本研究使用其有效波高觀測(cè)數(shù)據(jù)。有效波高觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍為2009年9月至今，覆蓋全球，空間分辨率為1°×1°，時(shí)間分辨率為24小時(shí)。圖3(a)為SWAN模型數(shù)值模擬得到的西北太平洋2011年5月20日0時(shí)的有效波高分布；圖3(b)為該時(shí)刻的AVISO衛(wèi)星觀測(cè)有效波高分布。

根據(jù)表7顯示：標(biāo)準(zhǔn)舞練習(xí)組女生在上肢快速反應(yīng)測(cè)試中使用時(shí)間平均減少了7.35s，拉丁舞練習(xí)組女生平均減少了8.17s，兩組之間沒(méi)有顯著性差異。觸桿反應(yīng)測(cè)試和十字繞桿跑測(cè)試中，標(biāo)準(zhǔn)舞練習(xí)組女生使用時(shí)間分別平均減少了3.06s和3.09s，拉丁舞練習(xí)組女生分別平均減少了2.88s和2.67s，兩組之間差異不顯著。全身協(xié)調(diào)測(cè)試中兩組之間差異顯著，因標(biāo)準(zhǔn)舞練習(xí)組女生比拉丁舞練習(xí)組女生前測(cè)成績(jī)相對(duì)較好，且無(wú)訓(xùn)練基礎(chǔ)但協(xié)調(diào)能力較好的人群在經(jīng)歷訓(xùn)練后協(xié)調(diào)能力能夠得到提升，但相對(duì)協(xié)調(diào)能力較差的人群，其提高程度一般較低[19]。

圖3 西北太平洋5月20日0時(shí)有效波高分布(單位：m)Fig. 3 The distribution of significant wave height at Northwest Pacific at zero on May 20th

SWAN數(shù)值模擬結(jié)果與衛(wèi)星觀測(cè)有效波高數(shù)據(jù)對(duì)比分析，西北太平洋的海域有效波高最大值均位于北緯35°～50°，東經(jīng)160°～180°范圍內(nèi)，等值線分布較為相似，大部分海域的有效波高相近。計(jì)算西北太平洋所有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的SWAN模擬有效波高與衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的均方根誤差為0.44 m，表明對(duì)西北太平洋海浪模型驗(yàn)證良好。計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)東中國(guó)海SWAN數(shù)值模擬的有效波高等值線分布與衛(wèi)星觀測(cè)相似，海域有效波高值相近。

3.2江蘇沿海海浪模型的驗(yàn)證

響水站位于江蘇沿海響水縣34.437°N、120.1°E，如圖2所示。研究使用海圖水深插值得到響水站的水深為8.36 m，測(cè)站由河海大學(xué)維護(hù)，使用波浪浮標(biāo)遙感系統(tǒng)獲取波浪要素。測(cè)站數(shù)據(jù)包括有效波高、平均波周期、波向和最大波高等，時(shí)間范圍自2010年11月1日至2012年7月3日，分辨率為1小時(shí)。研究對(duì)江蘇沿海海浪模型進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，對(duì)模型參數(shù)選取進(jìn)行數(shù)值模擬研究和分析。將底摩擦系數(shù)Cf分別取值為0.006、0.010和0.015 ，SWAN三重嵌套模型模擬得到響水站在2011年5月15日0時(shí)至5月24日18時(shí)的有效波高，并進(jìn)行敏感性分析。結(jié)果表明當(dāng)Cf=0.006時(shí)，數(shù)值模擬有效波高最大值與實(shí)測(cè)最為接近，故模型底摩擦系數(shù)取為0.006。圖4(a)為SWAN三重嵌套模型模擬得到的響水站在2011年5月15日0時(shí)至5月24日18時(shí)的有效波高與測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比；圖4(b)為模型模擬得到的該時(shí)間范圍內(nèi)的平均波周期與測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比。

可見(jiàn)SWAN數(shù)值模擬得到的響水站有效波高、平均波周期與實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)均相近，兩者的有效波高均方根誤差為0.15 m，平均波周期均方根誤差為1.42 s，表明結(jié)果吻合較好。

對(duì)西北太平洋至江蘇沿海的模型驗(yàn)證表明SWAN模型三重嵌套進(jìn)行數(shù)值模擬可較好得模擬計(jì)算海域的有效波高分布和海浪動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，證明了SWAN三重嵌套數(shù)值模擬模型的合理性。

4 多重嵌套方法模擬江蘇沿海百年一遇波浪

以第1節(jié)的三海域的百年一遇風(fēng)場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，基于上述西北太平洋至江蘇沿海SWAN三重嵌套數(shù)值模型，模擬得到江蘇沿海4個(gè)方向(N、NE、E和SE)百年一遇有效波高分布。

4.1江蘇沿海百年一遇波浪分布模擬結(jié)果

基于1974-2003年風(fēng)速資料推算得到的江蘇沿海E、NE向百年一遇風(fēng)速比基于1981—1998年風(fēng)速資料的推算結(jié)果偏大(見(jiàn)表1)，模擬得到的江蘇沿海外海百年一遇有效波高偏大，近海輻射沙洲有效波高分布則相似。分別作圖5中(a)-(d)(基于1981—1998年風(fēng)速資料，見(jiàn)表1)和(e)-(f)(基于1974—2003年風(fēng)速資料，見(jiàn)表1)。

可見(jiàn)，江蘇沿海外海處有效波高等值線較為順滑，有和岸線平行的趨勢(shì)，在圖5(d)SE向百年一遇有效波高分布體現(xiàn)的最為明顯。隨著波浪向近岸傳播，由于底摩擦、淺化破碎等損耗，有效波高迅速減小，北部海域有效波高變化比較平緩，在南部輻射沙洲海域(32.5°～33.5°N)近岸百年一遇有效波高的變化較為復(fù)雜，對(duì)比江蘇沿海的水深分布(見(jiàn)圖2)，可明顯觀察到輻射沙洲處百年一遇有效波高偏小，有效波高分布與水深分布相關(guān)性很大。表明輻射沙洲對(duì)江蘇近岸有效波高分布的影響顯著。

圖5 江蘇沿海百年一遇有效波高分布Fig. 5 The distribution of significant wave height a with 100-year return period along Jiangsu coast

4.2江蘇沿海百年一遇有效波高分布特征

表2為SWAN多重嵌套模擬得到江蘇沿海4個(gè)方向(N、E、NE和SE)的百年一遇有效波高的最大值。

表2 江蘇沿海百年一遇有效波高的最大值Tab. 2 The maximum significant wave height with a 100-year return period along Jiangsu coast

表2的江蘇沿海各向百年一遇有效波高最大值與謝冬梅等[1]計(jì)算得到江蘇外海深水邊界點(diǎn)分方向統(tǒng)計(jì)百年一遇波高結(jié)果相比較為接近。由圖5和表2可見(jiàn)，基于1981—1998年風(fēng)速資料模擬得到的4個(gè)方向(N、E、NE和SE)江蘇沿海百年一遇有效波高分布，外海N向和SE向的有效波高比其它向明顯偏小，NE向偏大，近海4個(gè)方向的有效波高分布相似；海域E向有效波高最大值最大，為11.09 m，NE向其次，N向最小。江蘇沿海N向百年一遇風(fēng)速較SE明顯偏大，但兩向百年一遇風(fēng)場(chǎng)影響下有效波高分布相似，最大值相近，可知若在相同風(fēng)速條件下，SE向風(fēng)作用下產(chǎn)生的江蘇沿海的有效波高比N向大，對(duì)江蘇沿海的影響更大。SE向與N向百年一遇風(fēng)場(chǎng)作用下江蘇沿海百年一遇有效波高偏小，對(duì)江蘇沿海影響也最小，E向最大，NE向其次。

5 結(jié) 語(yǔ)

本研究首次建立一個(gè)基于海浪模型SWAN的自西北太平洋、東中國(guó)海至江蘇沿海的三重嵌套模型，經(jīng)驗(yàn)證模型的合理性，該模型對(duì)江蘇沿海重現(xiàn)期波浪的數(shù)值模擬提供了一個(gè)有效途徑。以西北太平洋、東中國(guó)海和江蘇沿海三個(gè)計(jì)算域4個(gè)方向百年一遇風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)三重嵌套模型模擬得到江蘇沿海百年一遇有效波高分布。研究表明，輻射沙洲對(duì)有效波高分布有顯著影響，E向風(fēng)場(chǎng)作用下的江蘇沿海百年一遇有效波高分布最大，NE向次之，N向和SE較小。

本研究根據(jù)泊松-耿貝爾復(fù)合極值分布推算西北太平洋和東中國(guó)海4個(gè)方向百年一遇風(fēng)速時(shí)只統(tǒng)計(jì)考慮了臺(tái)風(fēng)影響總次數(shù)。下一步工作將綜合考慮臺(tái)風(fēng)與寒潮的影響，推算西北太平洋至江蘇沿海4個(gè)方向不同重現(xiàn)期的風(fēng)速和多重嵌套模擬江蘇沿海不同重現(xiàn)期的有效波高分布。

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Study on multiple-nested simulation of waves along Jiangsu coast

CHU Xijun， XU Fumin

(Key Laboratory of Coastal Disasters and Defence, Ministry of Education, College of Harbor, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China)

Wind field with a 100-year return period in Northwest Pacific, East China Sea and Jiangsu Coast in four directions of North, Northeast, East and Southeast is built with CCMP wind data of 24 years and wind speed with a 100-year return period along Jiangsu coast in each direction as mentioned above. Based on the third-generation wave model SWAN, a multiple-nested simulation model is built in three levels of nested domains from Northwest Pacific, East China Sea to Jiangsu coast for the first time and verified with AVISO satellite data and measured data at fixed points along Jiangsu coast. Using wind field with a 100-year return period in these three domains in four directions as the driving wind field of this multiple-nested simulation model, the distribution of significant wave height with a 100-year return period along Jiangsu coast can be simulated with high accuracy. It is concluded that the radial sandbanks along Jiangsu coast affect the distribution of significant wave height obviously; significant wave height is generally the largest under the effect of East wind field with a 100-year return period, Northeast the second, North and Southeast the least.

CCMP wind field; SWAN model; multiple-nested simulation; distribution of significant wave height; Jiangsu coast

P731.22

A

10.16483/j.issn.1005-9865.2015.06.016

1005-9865(2015)06-112-07

2015-01-22

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAB03B01)

儲(chǔ)錫君(1990-)，男，浙江寧波人，碩士生，主要從事災(zāi)害性海洋動(dòng)力過(guò)程研究。E-mail:chu293546@126.com