影响长江口深水航道骤淤的非常态天气过程Ⅰ:台风的路径特征及数值验证

为归纳长江口深水航道台风期骤淤的发生规律及特征,分析了发生骤淤时刻的气象条件与对应的波浪条件。研究发现,牛皮礁站的波能与骤淤具有较好的相关性;从台风路径上分析,长江口东侧过境台风对航道的骤淤影响显著。结合历史台风路径,选取3个典型路径的台风,选择藤田-高桥圆形经验风场和CFSR(climate forecast system reanalysis)风场的混合风场复演了台风场,然后采用SWAN模型模拟了不同路径台风期间的波况,最后以牛皮礁站的浅水波能流为判别参数,分析不同路径台风对长江口深水航道骤淤的影响。研究表明长江口东侧过境的台风是较易产生较大波能并进一步诱发骤淤的典型台风路径,这一分析结果与2010年以来的骤淤实测台风路径结果吻合。     

长江三角洲地区1644—1949年重大台风灾害年辨识与重建

为从较长时间上探讨长江三角洲地区台风灾害的发生情况,基于灾害影响县次,对1644—1949年长江三角洲地区重大台风灾害年进行排序.结果表明:1696年台风灾害影响范围为38县次,在300a中仅此一年;1724年和1781年的台风灾害属100～300a一遇;50～100a一遇的台风灾害分别发生在1732年、1747年和1877年.1696年和1732年的受灾区域大都分布在长江口附近,1724年、1747年和1781年分布在长江口和杭州湾附近,而1877年主要集中在长江南部和杭州湾北部地区.1696年的两次台风均是由上海附近登陆,第1次的暴雨和风暴潮及第2次的风暴潮都造成洪涝灾害;1724年台风登陆地点位于上海奉贤附近,暴雨和风暴潮同时成灾;1781年台风登陆地点为嘉善县附近,主要为风暴潮致灾;1732年台风登陆地点为长江口南上海地区,台风暴雨和风暴潮同时造成洪涝灾害;1747年台风登陆地点为宝山、崇明附近,主要是台风带来的风暴潮致灾;1877年台风登陆地点为太仓、宝山、嘉定县附近,主要是大风及暴雨致灾.     

台风引起的长江口及杭州湾沿岸极值风速分布研究

根据台风强度和近岸水位等选取了对上海影响较大的4个典型台风,并根据实测资料比选确定适合长江口及杭州湾区域的台风最大风速半径公式.建立了研究区域的台风模型,并采用典型台风期间实测的风速资料对模型进行了验证.采用台风模型计算了1949-2014年所有影响上海的台风期间以及4个典型台风期间上海沿岸极值风速、有效极值风速,定量...     

对称和非对称台风对东海南海风暴潮影响比较

应用非结构网格的海洋数值模式FVCOM,分别模拟台风TC0509 (Matsa)、TC0519(Longwang)和TC0814(Hagupit)在长江口和杭州湾、福建沿海、珠江口和海南风暴潮,比较分析非对称台风和对称台风对风暴潮的影响.非对称台风的气压场和风场由WRF模式计算,对称台风的气压场和风场由藤田圆形台风模型计算.结果表明,对于登陆长江口和杭州湾、珠江口和南海一带的台风,WRF模式和模型台风计算的气压场和风场都能较好的模拟风暴潮,前者略好于后者.对于过台湾岛登陆福建沿海的台风,台风不对称明显,WRF模式能较好的模拟出真实的台风气压场和风场,前者模拟的风暴潮远优于后者.     

影响长江口深水航道骤淤的非常态天气过程 Ⅱ:台风要素敏感性分析及典型台风路径

为进一步研究台风中心气压、台风距离长江口距离(简称距离)、最大风速半径和移动风速4个典型参数对长江口航道骤淤的影响水平,采用正交试验方法,设计了64组典型试验工况,选择藤田-高桥圆形风场经验公式架构了台风场,然后采用SWAN模型模拟不同台风工况的波况,并计算牛皮礁站的波能。据波能的极差分析和方差分析,得出台风要素的敏感性次序。研究表明,长江口过境台风中,距离最敏感,而最大风速半径为较不敏感因素。选取主要的敏感性参数(距离、中心气压)为代表参数,概化移动风速和最大风速半径。在合理选取能够引起骤淤的临界波能的标准下,给出较易引发骤淤的典型包络线范围,为骤淤的预报提供了新的参考指标。     

波浪对台风风暴潮过程的影响分析

利用胡克林等建立的长江口及邻近海域的二维风暴潮数值计算模式,对2007-2008年有较大影响的4次台风风暴潮进行加波浪和不加波浪的后报计算.将计算结果与实测资料进行比较分析,得出结论:波浪对于风暴潮的影响程度取决于台风的路径、登陆地点和不同时刻.在台风登录前后一两天内,加波浪计算比不加波浪计算出的风暴潮水位精度总体要高;当台风传播到近岸时,波浪破碎对近岸增水影响较大,需要加波浪计算台风风暴潮;对南登陆北上转出型台风风暴潮计算时需加波浪,而对南登陆型可不必加波浪,以提高计算效率.     

长江河口沿海区域温带风暴潮预报模式的建立与应用

长江口地区既受到台风风暴潮影响,又受到温带风暴潮影响,而长江口地区温带风暴潮研究较少.因此,本文利用新一代中尺度大气模式——WRF,结合有限元二维水动力模型——ADCIRC,并耦合近海浅水风浪数值模型——SWAN,建立了一个长江口及邻近区域温带风暴潮预报模型.利用实测资料对温带风暴潮模型进行率定和后报检验,相对误差控制在10%之内.利用该模型,对温带风暴潮增水的特征及机制进行讨论分析,对比了风应力和气压对增水的贡献,并探讨了增减水对风向的响应,得到了一些有意义的结果.     

台风对长江口表层悬沙浓度的影响

悬沙浓度是衡量水质的重要指标,其变化对底床冲淤、生物初级生产力及土地资源保护有重要影响.以长江河口海岸区域为例,利用六个典型测站的表层悬沙浓度数据(包括徐六泾、青龙港、高桥、横沙、佘山和芦潮港),以及长时间尺度的连续风速风向、波高、波周期等资料,分析2010—2014年间台风事件对长江口表层悬沙浓度的影响特征.结果表明,在六次台风袭扰下,平均有效波高是台风前2.2倍,平均风速是台风前1.7倍.平均表层悬沙浓度短期可达到0.69 kg/m~3,是台风前(0.32 kg/m~3)的2倍,个别台风(圆规;)影响后悬沙浓度可增大4倍.另外,台风对于长江口不同河段的影响程度不同.河口下段的佘山站与芦潮港站短时间内受到台风影响最为显著,悬沙浓度分别增加167.1%、143.7%;而河口中段敏感性不高,受风速影响相对较小.据长时间尺度数据统计,悬沙浓度在风级1-4级内增长幅度较为平缓,5级以上风级越大相应的悬沙浓度变化幅度越明显.高能量的台风引起的风速和波高变化是促使表层悬沙浓度急剧变化的主要因素,在台风期间因台风影响导致的悬沙浓度变化远大于因潮汐和径流量作用的悬沙浓度变化.该研究有利于台风天气下的海岸带防护,并对多学科交叉研究有重要的意义.     

长江口及其邻近海域洪季悬沙分布特征分析

基于近几年大量的实测资料,对长江口及其邻近海域洪季期间悬沙浓度的时空分布特征进行了分析.结果表明,悬沙浓度空间上以杭州湾测点最高,其次是长江口内、长江口外,舟山海域最低;悬沙平面分布总体态势为近岸高而外海低;长江口纵向上自口内经口门向口外悬沙浓度大致呈“低-高-低”分布,沿杭州湾测点则由西向东逐渐降低;横向比较长江口外海滨四个测点发现其悬沙浓度自北向南顺次升高;悬沙浓度一般由表及底逐渐增大,但在不同水域其主要呈现的垂线结构类型则有所不同.时间上由于潮流的大小潮和潮周期变化,悬沙浓度还存在大小潮和涨落潮周期变化.另外,对长江口及其邻近海域悬沙浓度时空分布特征的原因进行了初步分析.     

长江口以外海域风暴潮与天文潮的非线性相互作用

一个二维数值模式被用于研究长江口以外海域的风暴潮与天文潮的非线性相互作用。用这个模式模拟了１９８１年８１１４号台风与天文潮共同作用下所引起的风暴潮增水。８１１４号台风是近２０年中最重要的台风之一。该台风登陆点附近有吴淞验潮站,这里有完整的风暴潮水位记录。计算结果与该站实测值符合较好,辩明模拟是成功的。此外,从模拟结果中还可得出一些有益的结论。     

Development of typhoon driven wave nowcasting model in Southeast China Sea

Using optimal interpolation data assimilation of observed wave spectrum around Northeast coast of Taiwan Island, the typhoon driven wave nowcasting model in Southeast China Sea is setup. The SWAN (simulating waves nearshore) model is used to calculate wave field and the input wind field is the QSCAT/NCEP (Quick Scatterometer/National Centers for Environmental Prediction) data. The two-dimensional wavelet transform is applied to analyze the X-band radar image of nearshore wave field and it reveals that the observed wave spectrum has shoaling characteristics in frequency domain. The reverse calculation approach of wave spectrum in deep water is proposed and validated with experimental tests. The two-dimensional digital low-pass filter is used to obtain the initialization wave field. Wave data during Typhoon Sinlaku is used to calibrate the data assimilation parameters and test the reverse calculation approach. Data assimilation corrects the significant wave height and the low frequency spectra energy evidently at Beishuang Station along Fujian Province coast, where the entire assimilation indexes are positive in verification moments. The nowcasting wave field shows that the present model can obtain more accurate wave predictions for coastal and ocean engineering in Southeast China Sea.     

Study on wavy distribution of rainfall associated with typhoon Matsa （2005）

An analysis is made to investigate the structure features of the extensive heavy rainfall left by typhoon Matsa, after its landfall in mainland China in August 2005, based on a range of observational results, including surface intensive observation data, TBB data from China's FY-2 satellite, and NCEP 1°×1° reanalysis data. The study tries to explore the interaction between atmospheric waves, 3-D atmospheric structures, and typhoon rainbands. Observational facts, diagnostic analysis, and atmospheric wave theory are used to look into the formation mechanism of distant typhoon rainbands. Results show that (1) Matsa rainbands have the features of noticeable wave train distribution and long distance propaga-tion; (2) the typhoon rainbands extend as far as 2000 km northwardly from the typhoon center, with a wavelength of 500―1000 km and a wave period of 12―24 h; (3) the wave structure of Matsa rainbands is closely associated with the corresponding wave variation of the ambient 3-D atmospheric structures, including disturbance vorticity, divergence field, vertical motion field, water vapor flux divergence field, etc. (4) both observational facts and theoretical analysis show that the northward extending typhoon rainbands are associated with the mixed effects of atmospheric inertia wave and internal gravity wave; (5) only under proper atmospheric stratification and vertical wavenumber of gravity wave, can a ty-phoon stimulate such a wave being able to reach such a distance, and result in extending wavy rain-bands.     

近岸港口风暴潮与台风浪相互作用的数值模拟

为了模拟近岸港口风暴潮与台风浪的相互作用,利用ECOMSED和SWAN,采用嵌套方法,使用海图水深数据、Holland台风模型气压场,选择具有代表性的200808号台风为天气背景,规划4组数值试验,通过单向耦合研究该港区及邻近海域的台风浪和风暴潮水位相互影响。使用ECOMSED模式,按是否考虑波浪作用分别计算苏澳港风暴潮水位。对比结果表明,考虑海浪影响的风应力以后,风暴潮水位更加接近实测值,海浪通过风应力对苏澳港风暴潮位有全局性的调制作用,苏澳港内聚集更多的海水,内外的水位高度差加大,海平面更加倾斜。使用SWAN模式,按是否考虑风暴潮位影响分别计算了苏澳港的台风浪,试验结果表明,波高受风暴潮位的影响是局部的,靠近岸边的有效波高有所增大,增大的幅度约1m,而水位较深的地方有效波高变化不明显。     

弦线上的波动问题研究

研究了弦线上的波动问题.用牛顿定律导出弦线上的波速,通过受力分析定性解释了半波损失,并详细讨论了弦线上的驻波能量.     

血管的应力孤子波

应力孤子波是一类由非线性作用引起的行波,它在运动过程中形状保持不变。本文在血管简化模型基础上,分析出血管径向的波动具有孤子波性质,这对分析血管脉象是有益的。     

一种有效的不均匀传输线的分析方法

作为不均匀传输线的一种有效的分析方法,该文提出利用行波变换和驻波变换,把不均匀传输线的变系数电报方程变换为耦合波方程后,运用耦合波理论进行分析,从而极大地简化了不均匀传输线的求解过程．作为应用实例,给出了ｎ阶幂线（ｔｈｅｎｔｈＯｒｄｅｒＢｉｎｏｍｉａｌＬｉｎｅ）的解析解表达式     

基于波能守恒方程模拟近岸波流场

基于波能守恒方程对平直斜坡上近岸波浪场以及近岸波浪斜向入射破碎后所产生的沿岸流场进行数值模拟.鉴于平直斜坡地形较简单,便于简单计算,利用基于波能守恒方程建立的波浪场数学模型计算得到波高的变化,从而利用Longuet-Higgins计算辐射应力.在此基础上,利用近岸波流场数学模型对实验波况下的波流场进行模拟,并将数值模拟...     

WaveBehaviorofVibratingFluidizedBeds

ＷａｖｅＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＶｉｂｒａｔｉｎｇＦｌｕｉｄｉｚｅｄＢｅｄｓＷａｎｇＴｉｎｇｊｉｅ（王亭杰），ＷａｎｇＺｈａｎｗｅｎ（汪展文）ＪｉｎＹｏｎｇ（金涌），ＹｕＺｈｉｑｉｎｇ（俞芷青）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ...