臺(tái)風(fēng)“梅花”風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)特征分析＊

陳曉斌，周 林，史文麗，李 靖，陳 璇

（1.解放軍理工大學(xué) 氣象學(xué)院，江蘇 南京211101；2.92538部隊(duì)氣象臺(tái)，遼寧 大連116041）

我國(guó)是一個(gè)海岸線(xiàn)較長(zhǎng)的國(guó)家，經(jīng)常遭受不同強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)的襲擊，臺(tái)風(fēng)浪是我國(guó)的主要海洋災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由臺(tái)風(fēng)浪造成的經(jīng)濟(jì)損失平均每年超過(guò)7億元［1］。因此，進(jìn)行臺(tái)風(fēng)浪的研究很有必要，我國(guó)東南沿海一帶有諺語(yǔ)“風(fēng)浪未到，涌先到”，即在臺(tái)風(fēng)浪到達(dá)之前，由于涌浪的傳播速度較快，常在風(fēng)暴系統(tǒng)到來(lái)之前先行到達(dá)，先行涌對(duì)于預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)有重要參考價(jià)值。在大洋中，涌浪往往具有驚人的破壞力，能使艦船發(fā)生中拱、中垂、螺旋槳空轉(zhuǎn)失速等現(xiàn)象，給艦船造成嚴(yán)重?fù)p傷，甚至損毀［2］。涌浪傳播到淺水或近岸時(shí)，波高增大，波長(zhǎng)減小，常形成猛烈的拍岸浪，對(duì)岸邊建筑物破壞性很大。深入研究臺(tái)風(fēng)的風(fēng)浪、涌浪傳播和分布特征，對(duì)海上航行、海洋資源開(kāi)發(fā)利用、防止和減少海浪災(zāi)害都具有重要的意義。

目前對(duì)臺(tái)風(fēng)浪的研究主要以數(shù)值模擬研究為主，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者均做了大量的工作。如利用WAVEWATCH模式對(duì)不同海域不同臺(tái)風(fēng)個(gè)例進(jìn)行了成功的數(shù)值模擬［3－7］。為了對(duì)臺(tái)風(fēng)浪場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)浪和涌浪分離，基于前人研究，本研究采用最新版WAVEWATCHⅢ（v3.14）海浪模式（以下簡(jiǎn)稱(chēng) WW3）對(duì)2011年在我國(guó)東部海域發(fā)展并一路北上的1109號(hào)臺(tái)風(fēng)“梅花”進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)新版WW3模式的風(fēng)浪、涌浪分離技術(shù)，模擬刻畫(huà)了“梅花”臺(tái)風(fēng)在我國(guó)東部海域涌浪和風(fēng)浪分布特點(diǎn)，以及在浙江沿海、長(zhǎng)江口附近、山東半島南端不同近岸海域臺(tái)風(fēng)的先行涌和臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪傳播的時(shí)空和頻譜分布關(guān)系，為我國(guó)東部海域防臺(tái)減災(zāi)，臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)研究提供幫助。

1 資料簡(jiǎn)介

1.1 風(fēng)場(chǎng)資料

在臺(tái)風(fēng)浪的模擬中，風(fēng)場(chǎng)資料的質(zhì)量對(duì)模擬效果有顯著影響。研究指出，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)場(chǎng)對(duì)實(shí)際臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的刻畫(huà)存在諸多缺陷，而采用模式風(fēng)場(chǎng)的模擬效果優(yōu)于模型風(fēng)場(chǎng)的試驗(yàn)［1］。本研究利用NCEP的fnl資料通過(guò)WRF模式2層嵌套技術(shù)模擬，獲得“梅花”臺(tái)風(fēng)在我國(guó)東部海域活動(dòng)期間的海表10m風(fēng)場(chǎng)資料，以驅(qū)動(dòng)WW3模式。

1.2 海浪資料的檢驗(yàn)對(duì)比

隨著海洋遙感技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星資料反演的海浪有效波高（SWH）已基本接近浮標(biāo)觀測(cè)值（誤差＜10%）［8］。本研究利用2001年美國(guó)和法國(guó)聯(lián)合研制和發(fā)射的Jason－1海洋觀測(cè)衛(wèi)星資料，在臺(tái)風(fēng)“梅花”活動(dòng)期間內(nèi)將Jason－1衛(wèi)星軌道上測(cè)量并經(jīng)過(guò)訂正的有效波高數(shù)據(jù)用于檢驗(yàn) WW3模式模擬的臺(tái)風(fēng)海浪場(chǎng)。這種對(duì)比方法已被廣泛運(yùn)用，證明是可行的［9－11］。

2 模式簡(jiǎn)介、設(shè)置及有效波高檢驗(yàn)

2.1 模式簡(jiǎn)介

WAVEWATCHⅢ（v3.14）在以往版本的基礎(chǔ)上對(duì)源項(xiàng)S進(jìn)行了新的定義，考慮了更多的物理過(guò)程，增加了新的參數(shù)化方案［12］。在以往版本中，源函數(shù)項(xiàng)包括風(fēng)能量輸入項(xiàng)Sin、波波非線(xiàn)性相互作用項(xiàng)Snl、耗散（白冠）項(xiàng)Sds，在淺水區(qū)考慮了底摩擦項(xiàng)Sbot，而在 WAVEWATCHⅢ（v3.14）中新加入了線(xiàn)性輸入項(xiàng)Sln，在極淺水域，還考慮了水深誘導(dǎo)的破碎項(xiàng)Sdb和三波相互作用項(xiàng)Str，同時(shí)還包含受底地形影響的散射項(xiàng)Ssc以及用戶(hù)自定義的源項(xiàng)Sxx，這樣S就可以表示為：

此外，WAVEWATCH Ⅲ（v3.14）采用波浪譜能量分離 WaveSEP（Wave Spectrum Energy Partioning）方法實(shí)現(xiàn)了風(fēng)浪和涌浪的分離，可在模式的輸出中直接獲取關(guān)于風(fēng)浪和涌浪的物理量，如有效波高、周期、方向等。波浪譜能量分離方法（WaveSEP）通過(guò)引入風(fēng)浪分?jǐn)?shù)W（wind sea fraction）來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)浪（wind sea）和涌浪（swell）的分離計(jì)算（公式（2））［12－13］：

式中，W表示風(fēng)浪分?jǐn)?shù)，即局地波動(dòng)相速C（C＝σ/K）小于的那部分波動(dòng)能量占波浪譜總能量E的比例；Up是波動(dòng)傳播方向上的風(fēng)速分量與波齡因子Cmult的乘積；U10表示海面10m風(fēng)速，根據(jù)風(fēng)浪分?jǐn)?shù)W值的不同，可將波浪分為純風(fēng)浪（W＝1）、純涌浪（W＝0）或混合浪（0＜W＜1），而涌浪又可以根據(jù)頻率和方向的不同按其在涌浪能量中所占比例的大小進(jìn)一步劃分為Swell 1（基礎(chǔ)涌浪）、Swell 2（二級(jí)涌浪）等。波浪譜能量分離方法的一般實(shí)現(xiàn)步驟為：譜峰分隔、風(fēng)浪譜峰的確認(rèn)和合并、相關(guān)涌浪譜峰的合并、能量閾值的核驗(yàn)、各分離部分物理量的計(jì)算［14］。

2.2 模擬設(shè)置

選取模式計(jì)算范圍為5°～50°N，115°～150°E，空間分辨率取0.25°×0.25°，計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)取900s，每小時(shí)輸出一次結(jié)果，模擬計(jì)算時(shí)間為2011－08－03T00：00（世界時(shí)）—08－09T18：00（世界時(shí)）。海浪譜網(wǎng)格為24×25，波向共24個(gè)，分辨率為15°，頻率分為25個(gè)頻段，0.041 8～0.405 6Hz。

2.3 有效波高檢驗(yàn)

將2011－08－03—08－09WW3模式模擬的SWH插值到模擬海域?qū)?yīng)的Jason－1衛(wèi)星軌道上，分析對(duì)比模擬SWH的可信度。為了綜合和直觀地比較衛(wèi)星高度計(jì)觀測(cè)的SWH與模擬的SWH之間的差異，本研究計(jì)算了它們之間的相關(guān)系數(shù)（R）、平均偏差（ME）、均方根誤差（RMSE）以及散點(diǎn)分布圖（圖1）。

圖1 臺(tái)風(fēng)“梅花”期間高度計(jì)反演的SWH與模式模擬SWH結(jié)果的散點(diǎn)圖Fig.1 A scatter plot of the significant wave heights（SWH）inverted from T/P altimeter data and simulated by model during typhoon MUIFA

圖1反映的是在模擬區(qū)域、模擬時(shí)間段上25條衛(wèi)星軌道上的2 114個(gè)點(diǎn)上的SWH與模擬的SWH的散點(diǎn)對(duì)比分布。可以看出，模擬的SWH與衛(wèi)星反演的SWH具有較好的一致性，存在0.04m的正偏差，說(shuō)明模擬的SWH總體上稍大于衛(wèi)星高度計(jì)反演的SWH，均方根誤差為0.34m，相關(guān)系數(shù)為0.91，通過(guò)了99%（α0.01＝0.254）的可信度檢驗(yàn)，故總體而言，本文WW3模式模擬的海浪SWH是可信的。

3 臺(tái)風(fēng)“梅花”特征分析

3.1 臺(tái)風(fēng)“梅花”簡(jiǎn)介

1109號(hào)熱帶風(fēng)暴“梅花”于07－28T14：00在西北太平洋洋面上生成。隨后兩度升級(jí)為超強(qiáng)臺(tái) 風(fēng)，并 于 08－06T15：00 減 弱 為 臺(tái) 風(fēng)。08－06T11：00，“梅花”中心位于浙江省舟山市東南方大約425km的東海海面上，中心附近最大風(fēng)力14級(jí)。08－08，“梅花”海浪沖毀在建防波堤，海水倒灌威脅大連PX項(xiàng)目，當(dāng)天18：30前后熱帶風(fēng)暴“梅花”中心在朝鮮西海岸北部沿海登陸。08－09T02：00在遼寧省鐵嶺市減弱為熱帶低壓，對(duì)我國(guó)影響逐漸減小。“梅花”臺(tái)風(fēng)的實(shí)際路徑、模擬路徑以及本研究設(shè)置的A、B、C三個(gè)關(guān)注站點(diǎn)的位置見(jiàn)圖2。

圖2 臺(tái)風(fēng)“梅花”路徑Fig.2 The track of typhoon MUIFA

3.2 不同海域有效波高的時(shí)間變化特征

由于臺(tái)風(fēng)“梅花”持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，強(qiáng)度大（從西北太平洋生成后曾兩度發(fā)展為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)），08－08北上至我國(guó)遼寧省，其中福建和浙江沿海、遼東半島皆受該臺(tái)風(fēng)較大的影響。為研究此次臺(tái)風(fēng)逐漸臨近、到達(dá)和逐漸遠(yuǎn)離過(guò)程中風(fēng)浪、涌浪和混合浪的變化過(guò)程，本文依據(jù)臺(tái)風(fēng)路徑選取了浙江沿海 A（122°E，27°N）、長(zhǎng)江口B（122°30′E，30°N）、山東半島南部 C（121°30′E，36°N）三個(gè)不同地點(diǎn)海域，考察這些站點(diǎn)模擬的風(fēng)浪、涌浪、混合浪波高隨時(shí)間的變化。

3個(gè)不同海域在臺(tái)風(fēng)到來(lái)前48h警戒線(xiàn)、24h警戒線(xiàn)、臨近臺(tái)風(fēng)、處在臺(tái)風(fēng)后的海浪分布情況如圖3所示。08－03T12：00（以下時(shí)間均為世界時(shí)）之前，臺(tái)風(fēng)處于48h警戒線(xiàn)以東，此時(shí)A點(diǎn)混合浪波高很小，不足0.3m，且主要為涌浪；04T00：00—05T10：00，A點(diǎn)混合浪（主要為涌浪）波高迅速增高；在05T10：00以后，臺(tái)風(fēng)進(jìn)入24h警戒線(xiàn)以西，A點(diǎn)涌浪和風(fēng)浪夾雜，波高增加到4.3m以上；06T06：00臺(tái)風(fēng)中心距A點(diǎn)最近達(dá)290km，混合浪或涌浪波高最高達(dá)4.9m；05T10：00—06T18：00，A點(diǎn)處在距臺(tái)風(fēng)中心600～300km處，即7級(jí)風(fēng)圈半徑附近，海面風(fēng)浪、涌浪混合，混合浪波高維持在4.3～4.9m之間；06T18：00后，隨著臺(tái)風(fēng)的轉(zhuǎn)向北上遠(yuǎn)去，A點(diǎn)處風(fēng)浪和涌浪波高迅速減小，但混合浪波高中以風(fēng)浪為主；08T12：00以后A點(diǎn)處混合浪波高維持在1.0m以下，以涌浪為主。

對(duì)于長(zhǎng)江口附近B海域，08－04T12：00之前臺(tái)風(fēng)處于24h警戒線(xiàn)以東，長(zhǎng)江口存在風(fēng)浪，但波高相對(duì)較小，這是局地風(fēng)場(chǎng)而非“梅花”臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)的影響；04T12：00—06T00：00，由于臺(tái)風(fēng)的臨近，B海域混合浪波高持續(xù)小幅遞增，最高增至3m，且涌浪起主導(dǎo)作用；06T00：00后，B點(diǎn)混合浪波高迅速增大，24h內(nèi)波高由3m增加到7m，臺(tái)風(fēng)中心距B點(diǎn)的距離由573km縮短到57km，在混合浪波高增大過(guò)程中，風(fēng)浪和涌浪均有貢獻(xiàn)，但在07T00：00即臺(tái)風(fēng)中心距B點(diǎn)最近時(shí)，由于B點(diǎn)位于臺(tái)風(fēng)中心眼區(qū)附近，該點(diǎn)的混合波高以涌浪為主；07T00：00以后臺(tái)風(fēng)離開(kāi)該站點(diǎn)繼續(xù)北上，該點(diǎn)的涌浪和混合浪波高則迅速減小，至07T18：00臺(tái)風(fēng)中心距B點(diǎn)129km時(shí)，B點(diǎn)的混合浪波高回落到3m，涌浪波高則不到1m；07T18：00以后，B點(diǎn)混合浪以風(fēng)浪為主繼續(xù)減弱，至08T12：00以后，B點(diǎn)混合浪以涌浪形式緩慢遞減，臺(tái)風(fēng)的影響逐漸消失。

對(duì)于山東半島南端海域C，在05T10：00臺(tái)風(fēng)進(jìn)入24h警戒線(xiàn)之前，受局地風(fēng)場(chǎng)的影響，C站點(diǎn)混合浪波高始終在1m以下變化，風(fēng)浪和涌浪交替變化；05T10：00—07T12：00，C點(diǎn)混合浪波高主要以涌浪的形式持續(xù)增長(zhǎng)到2m；07T12：00臺(tái)風(fēng)中心距C點(diǎn)683km，此后，C點(diǎn)混合浪波高以風(fēng)浪的形式迅速增大，08T18：00，C點(diǎn)距臺(tái)風(fēng)中心182km，C點(diǎn)的風(fēng)浪或混合浪波高達(dá)到最大為4.8m；此后混合浪波高迅速減弱，至09T00：00混合浪或風(fēng)浪波高回落到2.5m以下，09T24：00混合浪或風(fēng)浪波高回落到1m左右。

通過(guò)對(duì)上述A、B和C三個(gè)海域混合浪波高隨臺(tái)風(fēng)中心距離變化的分析看出，臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前，當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心至觀測(cè)站點(diǎn)約1 000～600km時(shí)涌浪作為先行波最先顯現(xiàn)，對(duì)于福建和浙江沿海的觀測(cè)點(diǎn)，混合浪波高以涌浪形式迅速升高，24h可上升3m以上；而長(zhǎng)江口附近和黃海海域，混合浪波高以涌浪形式上升較平緩，持續(xù)時(shí)間可達(dá)48h；當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心至觀測(cè)站點(diǎn)約600～200km時(shí)，混合浪波高主要以風(fēng)浪的形式迅速增大如B和C點(diǎn)；當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)處于臺(tái)風(fēng)眼附近時(shí)，混合浪則表現(xiàn)為涌浪形式如B點(diǎn)；臺(tái)風(fēng)離開(kāi)觀測(cè)點(diǎn)時(shí)，混合浪波高迅速減小，特別是前期涌浪波高減弱更為明顯，但臺(tái)風(fēng)影響逐漸減小后，觀測(cè)點(diǎn)波高仍以涌浪為主。

3.3 代表海域海浪譜特征分析

實(shí)際海浪傳播是個(gè)隨機(jī)過(guò)程，從二維海浪譜的角度分析海浪能量隨頻率和方向的分布有助于進(jìn)一步了解此次臺(tái)風(fēng)浪的傳播特征。3站點(diǎn)處在臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前、受臺(tái)風(fēng)影響最大、臺(tái)風(fēng)離去等不同時(shí)刻的二維波浪譜分布見(jiàn)圖4。圖中徑向代表頻率，間隔為0.05，單位為Hz；中心箭頭代表風(fēng)向；色標(biāo)及等值線(xiàn)表示能譜密度，單位為m2·s；Hs代表波高；U代表風(fēng)速；Z代表世界時(shí)。

臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前（04T17：00）A、B和C三站點(diǎn)的二維譜的分布如圖4a～4c所示。可以看出，A和B站的風(fēng)速分別為9.5和7.5m/s，風(fēng)向分別為北風(fēng)和東北風(fēng)；它們對(duì)應(yīng)的海浪能量主要由波向255°～315°、頻率0.05～0.15Hz之間的波動(dòng)產(chǎn)生，A點(diǎn)最大能譜密度大于40m2·s，B點(diǎn)最大能譜密度大于10m2·s，由于風(fēng)向和波向幾乎垂直，波動(dòng)頻率又偏低，A和B站點(diǎn)此時(shí)表現(xiàn)為涌浪特征。C站點(diǎn)為東南風(fēng)，風(fēng)速較小，海浪能量主要由波向330°～360°（與風(fēng)向相近）、頻率0.15～0.25Hz之間的波動(dòng)產(chǎn)生，C點(diǎn)最大能譜密度僅為0.5 m2·s，顯然C站點(diǎn)此時(shí)表現(xiàn)為風(fēng)浪特征。

圖3 3個(gè)不同海域A、B、C的風(fēng)浪、涌浪、混合浪波高隨時(shí)間的變化Fig.3 Variation of wave heights of wind wave，surge and mixed wave with time in three different regions：A，B and C

圖4 2011－08，3個(gè)關(guān)注站點(diǎn)的能譜Fig.4 The energy spectra at the three concerned stations in August，2011

隨著臺(tái)風(fēng)的臨近，A站點(diǎn)（圖4左側(cè)一列）和B站點(diǎn)（圖4中間一列）風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)和北風(fēng)，風(fēng)速逐漸增大，波高也隨之增高。06T06：00和07T01：00時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)分別達(dá)到此次臺(tái)風(fēng)過(guò)程中最大的風(fēng)速和浪高，它們對(duì)應(yīng)的二維譜能量聚集區(qū)波向沒(méi)有大的變化，仍維持270°左右（與風(fēng)向夾角大于或等于90°），頻率進(jìn)一步降低至0.05～0.10Hz，尤其B站點(diǎn)波動(dòng)的能量集中在狹窄的波向和頻段中，能譜密度達(dá)到最大，300m2·s左右。此時(shí)A和B站點(diǎn)主要表現(xiàn)涌浪的特征，和圖3結(jié)論一致。08T12：00，C點(diǎn)風(fēng)速也達(dá)到最大，為21.3m/s，風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，C點(diǎn)的二維譜能量聚集區(qū)波向維持在215°～330°之間，0.05～0.15Hz之間，最大能譜密度大于40m2·s。與A點(diǎn)和B點(diǎn)受臺(tái)風(fēng)影響最強(qiáng)時(shí)刻頻譜分布相比，C點(diǎn)主要表現(xiàn)為風(fēng)浪和涌浪的混合特征。

在臺(tái)風(fēng)中心逐漸遠(yuǎn)離觀測(cè)站點(diǎn)北上的過(guò)程中，觀測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速逐漸減小，波高降低。對(duì)應(yīng)著風(fēng)向和風(fēng)速的變化，觀測(cè)點(diǎn)海浪譜能量聚集區(qū)波向開(kāi)始發(fā)散，頻率增大，能量譜密度減小。如07T12：00，A點(diǎn)波向180°～270°，波向變化90°，頻率0.05～0.15Hz，涌浪特征，最大能譜密度約45m2·s；08T17：00波向240°～60°，波向變化180°，頻率0.10～0.25Hz，風(fēng)浪和涌浪共存特征，最大能譜密度約0.8m2·s；觀測(cè)點(diǎn)B和C甚至出現(xiàn)風(fēng)浪和涌浪相對(duì)獨(dú)立的能量聚集區(qū)，如B點(diǎn)的07T15：00、C點(diǎn)的08T21：00和09T18：00，波向與風(fēng)向一致，波譜頻率較高的譜能量聚集區(qū)即為風(fēng)浪的能量聚集區(qū)，波向與風(fēng)向夾角大或反向，波譜頻率較低的譜能量聚集區(qū)即為涌浪的能量聚集區(qū)。圖4觀測(cè)點(diǎn)的二維能譜特征與圖3觀測(cè)點(diǎn)波高隨時(shí)間變化從不同的方面反映了觀測(cè)點(diǎn)風(fēng)浪和涌浪的基本特征。

3.4 臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪、涌浪、混合浪場(chǎng)的整體結(jié)構(gòu)

臺(tái)風(fēng)“梅花”位于我國(guó)東部海域臺(tái)風(fēng)24h警戒線(xiàn)時(shí)的風(fēng)浪場(chǎng)、涌浪場(chǎng)和混合浪場(chǎng)的波高水平分布見(jiàn)圖5。其中矢量箭頭表示波動(dòng)傳播方向，波高大小以色標(biāo)顏色表示，單位為m。

圖5 2011－08－05T10：00臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪場(chǎng)（a）、涌浪場(chǎng)（b）、混合浪場(chǎng)（c）的波高水平分布Fig.5 Horizontal distributions of the wave heights of wind wave field（a）、the surge field（b）and mixed wave field（c）at 10：00on August 5，2011

05T10：00臺(tái)風(fēng)中心位于我國(guó)東部24h臺(tái)風(fēng)警戒線(xiàn)附近的開(kāi)闊洋面上，臺(tái)風(fēng)中心附近混合浪最大波高約16m，波高從臺(tái)風(fēng)中心向外呈氣旋式的輻散減小，長(zhǎng)江口至福建一帶海域混合浪波高為2～4m，整個(gè)黃海海域混合浪波高在2m以下；臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)浪場(chǎng)的波高和波向與混合浪場(chǎng)最為相似，臺(tái)風(fēng)中心附近最大風(fēng)浪波高約16m，而臺(tái)風(fēng)眼區(qū)并無(wú)風(fēng)浪；涌浪場(chǎng)分布最顯著的特點(diǎn)是除臺(tái)風(fēng)眼區(qū)對(duì)應(yīng)大的涌浪外，臺(tái)風(fēng)中心附近存在大片無(wú)涌浪區(qū)域而中心外圍呈現(xiàn)由中心向外輻射發(fā)散狀，隨著遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)中心涌浪波高逐漸減小的特征。05T10：00離臺(tái)風(fēng)中心最近的浙江和福建近岸海域，涌浪波高已達(dá)4～5m；長(zhǎng)江口附近海域涌浪波高達(dá)3m左右，而黃海北部包括山東半島海域由臺(tái)風(fēng)中心傳來(lái)的涌浪波高大多才1m左右。值得注意的是此時(shí)上述海域臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)造成的風(fēng)浪場(chǎng)幾乎為零，因此“臺(tái)風(fēng)未到涌先到”的特征十分明顯。但是不能忽視海島地形對(duì)臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的涌浪傳播的影響，從圖5的涌浪場(chǎng)分布還可以看出，臺(tái)灣島、日本島、菲律賓島以及山東半島和遼東半島均對(duì)涌浪傳播有明顯的阻擋作用。

4 結(jié)論

本研究探討了臺(tái)風(fēng)進(jìn)入我國(guó)東部海域24h警戒線(xiàn)后，福建和浙江沿海、長(zhǎng)江口附近以及山東半島附近海域涌浪和風(fēng)浪波高隨時(shí)間變化與臺(tái)風(fēng)中心位置的關(guān)系以及臺(tái)風(fēng)影響下上述海域海浪二維譜、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)分布和變化特征。主要結(jié)論如下：

1）臺(tái)風(fēng)的外圍區(qū)涌浪場(chǎng)的高值區(qū)對(duì)應(yīng)著風(fēng)浪場(chǎng)的低值區(qū)，臺(tái)風(fēng)的大風(fēng)區(qū)風(fēng)浪場(chǎng)的高值區(qū)對(duì)應(yīng)著涌浪場(chǎng)的低值區(qū)，臺(tái)風(fēng)眼區(qū)則為涌浪區(qū)。涌浪多分布在臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪影響范圍之外且波向由臺(tái)風(fēng)中心向外呈輻射狀。

2）我國(guó)東部沿海臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前，距臺(tái)風(fēng)中心約1 000～600km時(shí)，涌浪以波向255°～315°，頻率0.05～0.15Hz的低頻先行波最先顯現(xiàn)。福建和浙江沿海波高上升速度較快，24h可上升3.5m以上，長(zhǎng)江口以及山東半島附近海域波高升高相對(duì)緩慢。

3）距臺(tái)風(fēng)中心600～150km時(shí)，臺(tái)風(fēng)浪以風(fēng)浪為主，風(fēng)浪與涌浪相混合，波高變化迅速，海浪譜甚至出現(xiàn)相互獨(dú)立的風(fēng)浪和涌浪的能譜聚集區(qū)。在臺(tái)風(fēng)眼區(qū)，臺(tái)風(fēng)浪呈現(xiàn)涌浪的形式，能量集中，能譜密度達(dá)最大。

需要指出的是，本研究?jī)H限于1109號(hào)臺(tái)風(fēng)“梅花”發(fā)展過(guò)程，對(duì)不同強(qiáng)度和移動(dòng)速度的臺(tái)風(fēng)以及不同水深的觀測(cè)點(diǎn)本研究的結(jié)論是否具有普遍的代表性，還有待于更多的試驗(yàn)。

（References）：

［1］JIANG X P，ZHONG Z，ZHANG J S，et al.Comparison study on the surface wind over ocean in typhoon waves simulation［J］.Marine Science Bulletin，2007，26（2）：11－19.蔣小平，鐘中，張金善，等.臺(tái)風(fēng)浪模擬預(yù)報(bào)中的風(fēng)場(chǎng)比較研究［J］.海洋通報(bào)，2007，26（2）：11－19.

［2］ZHENG C W，ZHOU L，ZHOU L J.Wave and wave energy characteristics analysis in Xisha and Nansha during the last 45years［J］.Advances In Marine Science，2011，29（4）：419－426.鄭崇偉，周林，周立佳.西沙、南沙海域波浪及波浪能季節(jié)變化特征［J］.海洋科學(xué)進(jìn)展，2011，29（4）：419－426.

［3］CHU P C，CHENG K F.South China Sea Wave characteristics during typhoon Muifa passage in winter 2004［J］.Journal of Oceanography，2008，64（1）：1－21.

［4］WEI X L，LI J N，YAO C，et al.Numerical simulation of typhoon Krovanh and typhoon－induced ocean waves［J］.Journal of Tropical Meteorology，2007，23（6）：673－678.魏曉琳，李江南，姚才，等.臺(tái)風(fēng) Krovanh（0312）及其臺(tái)風(fēng)浪的數(shù)值模擬［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，2007，23（6）：673－678.

［5］XU M F，HUANG Y F，SONG Z Y.Numerical simulation of typhoon－driven－waves from East China Sea to Yangtze Estuary［J］.Journal of Hydrodynamics：Series A，2008，23（6）：604－611.徐敏福，黃云峰，宋志堯.東中國(guó)海至長(zhǎng)江口海域臺(tái)風(fēng)浪特性的數(shù)值模擬研究［J］.水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展：A輯，2008，23（6）：604－611.

［6］MOON I－J，GINIS I，HARA T，et al.Numerical simulation of sea surface directional wave spectra under hurricane wind forcing［J］.J.Phys.Oceanogr.，2003，33：1680－1705.

［7］YAN T，ZHANG Y M，HU B Q.Simulating wind－generated waves in hurricane dean with SWAN nested in WAVEWATCH［J］.Transaction of Oceanology and Limnology，2009，（4）：1－7.閻濤，張宇銘，胡保全.WAVEWATCH 和SWAN嵌套模擬臺(tái)風(fēng)浪場(chǎng)的結(jié)果分析.海洋湖沼通報(bào)，2009，（4）：1－7.

［8］LIU Y G.Satellite Oceanology［M］.Beijing：Higher Education Press，2005.劉玉光.衛(wèi)星海洋學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［9］GUAN H，ZHOU L，SHI Y，et al.Test of the effectiveness of wind sea by Jason－1material for air－sea coupling model simulations［J］.Marine Forecasts，2009，26（1）：84－93.關(guān)皓，周林，史堯，等.利用Jason－1資料驗(yàn)證區(qū)域海氣耦合模式模擬臺(tái)風(fēng)浪的有效性［J］.海洋預(yù)報(bào)，2009，26（1）：84－93.

［10］ZHOU L M，WU Y L，GUO P F，et al.Simulation and study of wave in South China Sea using WWATCH－Ⅲ［J］.Journal of Tropical Oceanography，2007，26（5）：1－8.周良明，吳倫宇，郭佩芳，等.應(yīng)用WAVEWATCH－Ⅲ模式對(duì)南海的波浪場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析和研究［J］.熱帶海洋學(xué)報(bào)，2007，26（5）：1－8.

［11］QI Y Q，ZHU B C，SHI P，et al.Analysis of significant wave heights from WWATCH and TOPEX/Poseidon altimetry［J］.Acta Oceanologica Sinica，2003，25（4）：1－9.齊義泉，朱伯承，施平，等.WAVEWATCH 模式模擬南海海浪場(chǎng)的結(jié)果分析［J］.海洋學(xué)報(bào)，2003，25（4）：1－9.

［12］TOLMAN H L.User manual and system documentation of WAVEWATCH Ⅲ version 3.14［EB/OL］.［2012－07－21］.http：//polar.neep.noaa.gov/waves/wavewatch.

［13］TRACY B.Wind sea and swell delineation for numerical wave modeling［R］.Oahu：The 10th International Workshop on Hindcasting and Forecasting，2007.

［14］HAN X W，ZHOU L，YOU D M，et al.The Numerical Simulation and Analyse of Wind Sea Field and Swell Field Generated by 0801 Typhoon［J］.Transactions of Atmospheric Science，2011，34（5）：597－605.韓曉偉，周林，游大鳴，等.0801號(hào)臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)的數(shù)值模擬及分析［J］.大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（5）：597－605.