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本文综合考虑了台湾海峡水深地形、海峡宽度、两岸地形引起的风速变化、台风中心位置等因素对台风风场结构的影响,提出了台湾海峡台风风场的改进模式,再联合SWAN波浪模型和改进的椭圆型缓坡方程,利用波谱离散驱动边界,建立了台湾海峡和近岸波浪场数值嵌套模型。并选取0908号“莫拉克”台风过程的实测数据进行模型风场和波浪场的率定分析,结果表明,“莫拉克”台风过程期间模拟风速的平均绝对误差小于5m/s,相对误差普遍低于20%;有效波高的均方根误差小于0.5m,计算结果较好地反映海峡内波浪对台风的响应过程。并应用该模型对0903号“莲花”台风期间台湾海峡波浪场的演变过程进行示范性后报模拟,以检验该模型投入预报性应用的可行性,得到了满意的结果。
影响福建省的台风中,53%为登陆台湾岛后穿过台湾海峡的穿岛型台风,造成的灾害也最为严重,南向进入台湾海峡的岛南型台风占20%。通过对影响台湾海峡的台风风场与台风浪场的实测结果和数值模拟结果分析显示:台风沿各种路径接近台湾岛的移动过程中,海峡内提前出现大风天气,风浪的绕岛传播效应和台湾海峡地形效应的综合作用,致使海峡内波浪加强,且有效波高分布与台风风场结构相匹配。“莫拉克”台风登陆台湾岛时,台湾海峡有效波高最大值为5m,台风中心进入台湾海峡后,海峡东北部为巨浪到狂涛,有效波高最大值可达10.5m。而受强度较弱的“莲花”台风影响时,海峡南部和北部波浪为中到大浪,最大不足4m;海峡中部普遍为大浪区,最大有效波高接近5.5m。
结合波浪动力学在近岸工程的应用,以JONSWAP谱离散驱动嵌套模型,模拟了崇武西沙湾“莫拉克”台风期间台风浪传播的物理过程,并对近岸波浪场的特征进行分析,为本模型在海岸带开发、保护和利用的工程性实践中做了初步的探讨。结果表明:台风中心接近福建崇武沿岸时,偏东向台风浪向西沙湾内近岸传播,发生浅化、破碎、反射、绕射等变形现象,有效波高最大不足2m,最小仅为0.2m,波向趋于SE向,波峰线则趋于与峡湾岸线平行;崇武闽台贸易码头附近,大部分波浪受到阻挡作用发生反射,少部分发生绕射,使得码头以北水域波浪较小,有效波高仅为0.2~0.6m,对湾内避风坞起到较好的保护作用。