Схема расчета притока энергии от ветра к волнам для моделей прогноза ветровых волн
Аннотация
Обосновывается необходимость формулировки новых схем расчета притока энергии от ветра к волнам, предназначенных для включения в модели прогноза ветровых волн. Описывается схема, основанная на линейной теории Майлза, которая связывает Фурье-компоненты поверхностного давления с Фурье-компонентами возвышения через так называемую бета-функцию. Бета-функция представляется как зависимость от отношения скорости ветра на высоте половины волны к фазовой скорости моды для данного волнового числа. Приводится аппроксимация бета-функции, полученная по данным статистической обработки результатов прямого совместного моделирования волн и приволнового слоя атмосферы. Показаны результаты испытания данного метода в модели прогноза ветровых волн WAVEWATCH, которая была адаптирована для региона Балтийского моря. Описывается система прогноза морских волн WAVEWATCH/WRF. Данной системой был проведен эксперимент по воспроизведению шторма, который наблюдался 18—22 августа 2014 г. Приводятся результаты экспериментов, а также сравнение результатов с данными наблюдений, полученных с буя FMI. Показано, что модель прогноза ветровых волн с внедренной в неё предложенной схемой успешно воспроизвела эволюцию волнения.
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 16-17-00124).
Об авторах
К. Ю. Булгаков
Санкт-Петербургский филиал Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН; Российский государственный гидрометеорологический университет
Россия
Россия
Я. В. Стригунова
Российский государственный гидрометеорологический университет
Россия
Россия
Список литературы
1. Donelan M. A., Curcic M., Chen S. S., Magnusson A. K. Modeling waves and wind stress // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. 1—26.
2. Jeffreys H. On the formation of waves by wind // Proc. R. Soc. A. 1924. V. 107. P. 189—206.
3. Jeffreys H. On the formation of waves by wind II // Proc. R. Soc. A. 1925. V. 110. P. 341—347.
4. Holthuijsen L. H., Booij N., Ris R. C. A spectral wave model for the coastal zone // Proc. 2nd International Symposium on Ocean Wave Measurement and Analysis. New Orleans. July 25—28. 1993. New York. P. 630—641.
5. Chalikov D., Sheinin D. Direct Modeling of One-dimensional Nonlinear Potential Waves // Advances in Fluid Mechanics. 1998. V. 17. P. 207—258.
6. Chalikov D., Sheinin D. Modeling of Extreme Waves Based on Equations of Potential Flow with a Free Surface // Journ. Comp. Phys. 2005. V. 210. P. 247—273.
7. Chalikov D., Rainchik S. Coupled numerical modeling of wind and waves and the theory of the wave boundary layer // Boundary Layer Meteorol. 2010. V. 138. Iss. 1. P. 1—41.
8. Miles J. W. On the generation of surface waves by shearflows // J. Fluid Mech. 1957. V. 3. Iss. 2. P. 185—204.
9. Tolman H. L. A third generation model for wind waves on slowly varying, unsteady and inhomogeneous depths and currents // J. Phys. Oceanogr. 1991. V. 21. P. 782—797.
10. Street I. S. Modeling the wave climate in the Baltic sea // Journal of Water Management and Research. 2014. V. 70. P. 19—29.
11. Michalakes J., Dudhia J., Gill D., Henderson T., Klemp J., Skamarock W., Wang W. The Weather Reseach and Forecast Model: Software Architecture and Performance // Proceedings of the 11th ECMWF Workshop on the Use of High Performance Computing In Meteorology, 25—29 October 2004, Reading U.K. Ed. George Mozdzynski.
12. National Centers for Environmental Prediction/National Weather Service/NOAA/U.S. Department of Commerce, NCEP FNL Operational Model Global Tropospheric Analyses, continuing from July 1999. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory, Boulder, CO. 2000. P. 11—14. URL: http://dx.doi.org/10.5065/D6M043C6. (Дата обращения: 10.07.2015).
13. Tolman H. L., Chalikov D. V. Source terms in a third-generation wind-wave model // J. Phys. Oceanogr. 1996. V. 26. P. 2497—2518.
Рецензия
Для цитирования:
Булгаков К.Ю., Стригунова Я.В. Схема расчета притока энергии от ветра к волнам для моделей прогноза ветровых волн. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017;10(2):20-24.
For citation:
Bulgakov K.Yu., Strigunova Y.V. Wind input scheme for wave forecast model. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017;10(2):20-24. (In Russ.)
Просмотров:
107
Послать статью по эл. почте 