29 / 2022-05-29 20:50:38

台风风暴潮的能量演化时空特征

风暴潮、能量、动力学模态分解、模态

本文数值研究了理想海底地貌上台风引起的风暴潮能量演化。数值模型为风暴潮-海浪耦合模型，即风暴潮采用ROMS，海浪采用SWAN，通过漩涡力模型考虑浪流耦合。数值结果显示：在台风过境期间，能量可通过风应力和大气压等形式从大气输入水体中；输入到水体中的能量可在动能、势能和海浪能等不同能量形式间转换，并通过湍流和底部摩擦等形式耗散。通过风应力输入的能量在台风路径两侧是非对称的，可进一步导致能量转换和耗散的非对称，且各能量形式的非对称特征具有显著的时空差异。其次，海底地貌也可影响风暴潮不同能量形式的时空分布。例如，由于海底大陆坡处水深的突变，可导致部分水体沿大陆架切向转向，且进入大陆架浅水区的流速加快，引起能量转换和耗散的突变；而由于近岸区地形的抬升，风暴潮的动能可迅速转化成势能，可显著加重近岸区的淹没灾害。此外，采用动力学模态分解方法(DMD)，本文也给出了各能量形式主要含能模态的空间特征、能量占比及频率的定量结果。