风应力的研究进展【文献综述】

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1、毕业设计文献综述海洋科学风应力的研究进展[摘要]风应力是海洋环境中最为重要的因素之一,是影响船舶航行、港口与近岸工程、海洋工程等的最重要因素。近年来随着调查资料的日益丰富，研究方法尤其是数值模拟方法的改进和提高，对海洋风浪场研究取得了很大的进展，但同时也存在许多争议。风应力的测量是却是一个十分困难的问题。风应力不能直接测量，只能通过间接的方法推测。本文主要介绍了国际上风应力研究的主要成果现状，以及风应力的测量方法。[关键词]风应力；风场；QuikSCAT；引言风应力研究作为海洋学研究上的重要分支学科，有着重大的研究价值，在研究

2、海洋动力环境和海气相互作用等领域有着重要的地位，对风场的数值模拟不仅是现场风场观测不足的很好的补充，从而成为海浪预报和分析的主要手段和重要工具。海洋环流是由海表的风、热通量和淡水通量共同驱动的，海表风是海洋上层环流的主要驱动力。许多研究[3-5]表明，海表的风场不仅决定了上层环流的平均状态，而且在环流季节和年际变化中起到了重要的作用。1.风应力资料海洋动力环境要素可通过海洋动力环境卫星获取，海洋动力环境卫星是对海面风场、海面高度、浪场、流场以及温度场等协动力环境要素探测的卫星，有效载荷通常是微波散射计、微波辐射计、雷达高度计等

3、，并具有多种模式和多种分辨率。发展海洋动力环境系列卫星的主要目的是：利用微波散射计监控全球海洋表面风场，得到全球海洋上的风矢量场和表面风应力数据。目前，大部分的研究的风应力资料来自于NCEP再分析资料、QuikSCAT、NOPP/ECCO、NSF/SODA和NCEP与QSCAT混合场等的全天候的海洋探测卫星数据4。上面所述几种风产品数据都被广泛应用于各种海洋特性的研究，其中NCEP再分析数据风资料以高时间分辨率、覆盖全球范围和网格化等优点被广泛应用。张帆等人、国外一些学者都提出通过QSCAT的散射计数据对海平面气压场进行了反演

4、，包括台风、热带气旋和风暴[6-10]等；徐艳清等人基于目前广泛使用的WAVEWATCHIII海浪数值模式，以NCEP和NCEP与QSCAT的混合风场资料为输入,模拟了两个时间段的东中国海海域的海面风浪场进行分析比较[11]；闫晓勇等人采用ECMWF1980年~1989年逐月风应力资料来研究热带印度洋上层环流演变的基本特征，还重点分析了1982年印度洋偶极子事件[12]。前人利用这些风产品数据对各种海洋上的现象环境进行研究，都取得了一定得研究成果。1.风应力的测量与计算对于小区域的测定和计算，传统的风应力的测量方法是通过研究风

5、速的脉动或风速廓线来研究风应力等，而这种方法存在较大的误差。纪文君在风应力测量技术研究[1]一文中提出倾斜水面法可以精确地测量出风应力。对于大范围的风应力测定和计算，通常使用海面风速而求得。海面风应力的计算方法是采用块体公式计算，多采用整体空气动力学形式的经验关系，对于其中关键的拖曳系数，不同的研究所用的数据差别较大。海面曳力系数是海洋大气物理学中重要的物理参数。计算海面风应力首先要确定曳力系数。目前,取值的大小有分歧,理论上,依赖于风速、大气稳定度、测风高度、海面粗糙度,尤以风速的影响最显著。热带太平洋对风应力拖曳系数响应的

6、敏感性试验[15]一文中利用增大或减少风应力拖曳系数进行敏感性试验，该试验能模拟出海洋模式对热带东太平洋冷舌的模拟，控制试验所模拟的多年平均海温分布形式与SODA资料相比是可接受的。检验了一个准全球海洋模式中热带太平洋对风应力的响应。2.风场的分析关于风场的相关研究[16]中，对各风场类型的地理位置、出现频率、时间分布、平均风速和风向分布等特征量的研究，划分出各类风场及对应的功能，例如，海面风作为重要的海上天气条件，一方面对海上事故的发生有不同程度的影响，另一方面也对事故后应采取的有效实施起着决定性作用。尤其是风应力场异常现象

7、，相关资料分析和数值试验结果中指出，风应力对海表温度气候场影响显著，风应力异常在El-Niño事件和黑潮大弯曲现象中有重要作用[14]。41.小结观测研究表明，海表风场不仅决定了上层环流的平均状态，而且在环流的季节和年代际变化中也起到了重要作用[13]。海面风浪要素的计算和预报日益重要,不仅涉及海事安全,而且是海洋工程设计和海洋预报的重要依据之一。参阅大量的国内外前人研究论文后，发现前人通过应用各种海洋风浪数据产品对海洋环境中的各种自然活动现象作了深入的分析调查研究，并各自取得了一定的研究成果，这对于今后进一步研究海洋环境特征

8、产生了积极的作用。他们的这些研究成果也对于我完成我的论文具有指导性的意义，通过对各类模式的学习及对比分析，使提出较规范的风场计算方式成为可能。让我更加深入的了解到海洋动力要素数据在海洋环境研究中的广泛应用，同时也为我以后在论文的撰写中提供了可靠的参考资料。4[参考文献][1]