西沙、南沙海域波浪及波浪能季节变化特征.pdf

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1、第29卷第4期2011年10月海洋科学进展ADVANCESlNMARINESCIENCEVol-29No．4October．20l1西沙、南沙海域波浪及波浪能季节变化特征郑崇伟1’2⋯，周林1’2，周立佳41．解放军理工大学气象学院，江苏南京211101；2．全军海洋水文环境数值模拟研究中心。江苏南京211101；3．92538部队气象台，辽宁大连116041；4．海军大连舰艇学院军事海洋系，辽宁大连116018)摘要：采用来自ECMWF将风浪、涌浪分离的近45aERA一40海浪再分析资料，对西沙和南沙海域的海面风速、风浪有效波高、涌浪有效波高、

2、浪级频率、波向频率的多年变化特征进行统计研究，重点讨论了西沙和南沙海域风浪能和涌浪能季节变化和稳定性特点。结果表明：南海海域涌浪能明显比风浪能稳定，西沙海域年均能流密度约8．0kW／m，风浪能流密度和涌浪能流密度大小相当。是南海波浪能的富集区；南沙海域年均能流密度约4．8kw／m涌浪。能流密度占据主导。关键词：南海；风浪；涌浪；波浪能中图分类号：P731．2文献标识码：A文章编号：167卜6647(2011)04—0419—08南海扼太平洋至印度洋海上交通要冲，为东亚通往南哑、中东、非洲、欧洲的国际重要航道。南海属于台风多发海域，并处于季风变换带

3、，岛屿和暗礁众多，海浪特征复杂，深入研究南海的波浪特征，对航海、海洋工程和国防具有重要的意义。陈红霞等¨1利用12a的TOPEX卫星高度计资料分析了中国近海海面波浪季节特征，发现研究海区波浪季节变化特征以年变化为主，冬季达到最大值。夏季达到最小值，春、秋季为过渡期。纪永刚等心1利用TOPEX卫星高度计资料分析了中国近海9个海域的有效波高并对极值进行了统计分析，齐义泉阳_6]，周良明[7]，滕学春[81等对南海的风浪或混合浪的特征作了很多分析，也较好的揭示了南海风浪或混合浪的特征。直至目前。国内对南海海浪的研究大多是对混合浪的研究。单独对该海域风浪

4、、涌浪的研究还没有。在实际海洋中。涌浪往往具有惊人的破坏力，不仅对航行中的船只带来威胁，而且对沿岸的港口设施造成严重破坏。同样，由于涌浪蕴藏的巨大的能量。涌浪发电和对涌浪的研究正逐渐成为新的热点【9J。本研究利用来自欧洲中期天气预报中心(ECMWF)将风浪涌浪分离的ERA-40海浪再分析资料，对南海特别是西沙群岛和南沙群岛海域的风浪，涌浪的特征进行研究，探索远离大陆的重要海岛周边波浪能的特征及波力发电的前景。1ERA-40海浪再分析资料简介ERA一40海浪再分析资料来自ECMWF，是全球第一份耦合海浪(WAM)和大气环流模式模拟结果并同化观测资料

5、得到的再分析产品，该资料最大的特点是将风浪和涌浪进行了分离。资料范围覆盖全球大部分海域，时间从1957—09-01T00：00—2002—08—31T18：00，时问分辨率为6h，空间分辨率为1．5。×1．5。。由于同化资料的改变，该资料分为4个不同时期，其中199卜12—1993—05由于观测资料的问题，该时间段的同化资料误差较大[1⋯。尽管ERA一40再分析海浪资料由于分辨率较低，有效波高普遍存在低的波高被高估，高的波高略有被低估现象[1“，但由于缺乏大量波浪谱的浮标观测资料，目前无法对模式风浪和涌浪谱分离技术改进，要获取海域长期风浪和涌浪的

6、资料，ERA一40海浪再分析资料目前仍是唯一的选择⋯删。ERA一40收稿日期：2010-09—28资助项目：国家自然科学基金——剐热带高压形成和变异的动力学同胚“1075045)作者简介：郑崇伟(1983。)·男．硕士研究生．￡螫从事海气相互作用方面研究。E—mail：364704410f磅qq．corn(杜素兰编辑)420海洋科学进展29卷海浪资料曾被Hemer[13]、CAIRESⅢ3等用于研究全球海域特别是北大西洋、北太平洋和南大洋的风浪、涌浪变化特征U3143。2波浪及波浪能特征分析2．1西沙、南沙海域海表风速、有效波高的月变化特征西沙海

7、域(以1110～113。E，15．5。～17。N网格点平均值表征西沙群岛附近海域)和南沙海域(以109．5。～118。E，3．5。～12。N网格点平均值表征南沙群岛附近海域)在我国南海具有重要的政治、经济和军事地位，研究这两个海域海表风速、风浪、涌浪、混合浪波高的月变化特征，对军事活动、海上工程等都具有重要的意义。分析发现西沙和南沙海域的海表风速、风浪有效波高、涌浪有效波高、混合浪有效波高(以下均简称波高)均呈现“w”双峰型年变化特征(图1)。冬季风速和各波高在全年均是最大，夏季次之，春秋两个过渡季节相对较弱；无论西沙还是南沙，风浪波高的逐月变化

8、特征和海表风速的变化几乎完全一致，涌浪波高的逐月变化特征和混合浪较为一致，涌浪波高在混合浪波高中所占比例较大；南沙海域夏季风速较强，使得