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而波数的虚部确定振幅衰减。


在模型中除了外,其余模型均是通过模型给出衰减率,即。


在中,海冰覆盖的海域被认为是陆地,在计算的过程中,海冰覆盖的位臵会与陆地使用相同的计算条件,所有的边界条件均与岸线的边界条件相同。


并没有提供所有的海域,因此模型还需要使用者自行甄别模拟海域所适用的模型。


主要提供了种理论海冰模型可供选择,分别是,。


根据复波数理论,对于沿着方向传播的,周期为,波数为的小振幅简谐波,可以表示为η。


式中η为自由表面和水冰交界面的起伏为波动的振幅,为角频率,为时间。


复波数定义为。


模拟设计与数据这里使用的波浪模型为最新的版本。


图显示了用于模拟的计算区域,其计算范围是网格的分辨率为。


计算区域包含了完整的渤海海域。


使用扩大后的区域,进行实验后可得相同的结果,证明实验结果对边界的改变敏感性较低。


同时在渤海区域周围存在大范来确定参数。


本研究还存在定的局限性,目前缺乏足够的观测数据来分析对比与哪个更适合在渤海海域使用,同时本文使用的风场与冰场数据分辨率偏低,因此,对于渤海海域的海冰模型差异研究还有待进步进行。


刘东昂,管长龙,孙建渤海中国海洋大学学报自然科学版,基金国家重点研究发展计划项目国家自然科学基金项目资助。


式中波数的实部确定波速而波数的虚部确定振幅衰减。


在模型中除了外,其余模型均是通过模型给出衰减率,即。


在中,海冰覆盖的海域被认为是陆地,在计算的过程中,海冰覆盖的位臵会与陆地使用相同的计算条件,所有的边界条件均与岸线的边界条件相同。


并没有提供个物理模型来计算衰减率,而是使用用户定义的衰减率。


该值并不随着频率发生变化,而是个常数因此并无法很好的适用于各种冰场与海域,仅探讨不同海冰模型的差异海洋灾害论文模型更适合在渤海海域使用。


图给出了区域的有效波高结果。


在区域场的海冰范围中,不同模型差别也非常明显。


由于,与是非理论模型,其不具备大规模的海冰覆盖海域波浪模拟能力。


的结果明显高于的结果,在中,可以明显地观察到由于海冰造成的能量衰减。


根据现有资料,尽管与的结果存在差异,但是无法明确判断哪种更贴近真实情况,同时不同的模型也对应着不同的冰情,这也需要根据实际的海冰情况选择不同的理论模型。


图不同海冰模型的有效波高年月日点结语本文使用针对冬季渤海的海冰覆盖海域做出了海浪的模拟。


研究发现,不同海冰模型的结果差异很大。


其中为简单的衰减模型,其仅根据海冰密集度的不同来对波浪能量进行衰减,同时对于高海冰密集度的会关闭该计算网格,将其视为陆地处理,因此其结果是不可靠的。


为用户提供个衰弹性板模型和粘性模型。


粘弹性模型需要输入海冰的密集度厚度密度冰层的有效剪切模量和有效运动粘度ν。


本文使用的和ν的值为。


在计算频散关系时不需要用到海冰密集度,海冰密集度作为缩放系数将确定耗散的大小。


在有效剪切模量为的情况下,粘弹性模型与提出的方案完全相同。


在实验结果中的结果要偏小些,这与参数的选取有定的关系。


但是结果的趋势更贴近于其他研究中真实测量的结果,其衰减率在中低频部分随频率的增加而增大,这符合真实海洋下波浪的衰减情况。


在模型输出的结果中,不仅仅受到海冰衰减的影响,同时还会有其他源项的影响,因此,我们输出了纯理论模型的结果见图。


图不同海冰模型的衰减系数理论值为了进步比较不同模型衰减率的差异,本文直接通过理论模型计算输出了衰减系数见图。


该衰减率不同于图的结果,图的结果是通过的,因此仅仅适用于些特殊情况。


对于和的不好的结果,作者是可以预见的,因为仅仅使用简单的模型或者个定常的衰减系数来模拟复杂的冰浪相互作用是不现实的,因此下文不会就和做更多的讨论。


是个完整的物理模型,它是建立于和的理论之上,在该理论中,海冰覆盖海域的冰盖被看作是弹性材料,这种假设不同于,将每个计算点单独考虑,而将冰盖认为是个连续的整体,在这个模型中厚度并不是最重要的,厚度相对于波长的比例非常小。


但是在实际的模型中也存在些厚度超过的海冰,尽管这部分海冰所占的比例很小。


该模型需要提供个涡流粘度系数,本文使用的值为,该值取自于开发组给出的参数范围。


在实验结果中,的结果要好于与。


根据和图不同海冰模型的海浪能量密度谱年月日点红实线为开阔水域的,蓝色实线为海冰边缘区域的,蓝色虚线为海冰中部区域的。


图不同海冰模型的衰减系数通过计算在图结果中,不同模型的结果差异明显。


因为并非真实的海冰模型,在中海冰被当作陆地处理。


在上述结果中,当波浪传入海冰中部区域后,其低频的波浪消失,而高频的能量并没有得到有效衰减。


低频率的波动为较大尺度的长波,这些长波在进入冰盖后不容易被衰减,而高频的波动则对应着小尺度的毛细波等,这些短波则很容易被海冰衰减掉。


而则是在低频部分很小,而在高频部分则比较高,这与实际情况是不相符的。


究其原因是由于并不是个实际的物理模型,把海冰当作陆地并不能很它们的传播和衰减与开放水域中的波浪传播不同。


先前的实地观测研究表明,波幅随着距海冰边缘的距离呈指数衰减,衰减率随着频率的增加而增加。


目前已经提出了几种理论模型来描述通过冰盖的波浪的散射和衰减。


实地观测和实验室的结果可以在的综述中找到,在等的研究中可以找到更多最新的研究成果。


由于对波浪模拟的准确性的需求日益增加,特别是在北极地区,通过冰盖的波浪传播成为海冰研究领域的热点,。


目前最新版本的全球波浪模型,提供了多个海冰的模块可供研究。


冰浪相互作用的建模极具挑战性,种常见的方法是将异质冰场假设为漂浮在水面上的连续层。


通过采用本构方程来描述该层,可以推导出该层的频散关系。


通过假设不同类型冰的不同流变特性,已经推导出了几种模型,例如薄弹性板模型,粘性层模明显。


由于,与是非理论模型,其不具备大规模的海冰覆盖海域波浪模拟能力。


的结果明显高于的结果,在中,可以明显地观察到由于海冰造成的能量衰减。


根据现有资料,尽管与的结果存在差异,但是无法明确判断哪种更贴近真实情况,同时不同的模型也对应着不同的冰情,这也需要根据实际的海冰情况选择不同的理论模型。


图不同海冰模型的有效波高年月日点结语本文使用针对冬季渤海的海冰覆盖海域做出了海浪的模拟。


研究发现,不同海冰模型的结果差异很大。


其中为简单的衰减模型,其仅根据海冰密集度的不同来对波浪能量进行衰减,同时对于高海冰密集度的会关闭该计算网格,将其视为陆地处理,因此其结果是不可靠的。


为用户提供个衰减参数,该参数不随频率变化,仅仅是个常数。


将个常数应用于全部频率段的海浪谱是不合理的,因为在该ν。


本文使用的和ν的值为。


在计算频散关系时不需要用到海冰密集度,海冰密集度作为缩放系数将确定耗散的大小。


在有效剪切模量为的情况下,粘弹性模型与提出的方案完全相同。


在实验结果中的结果要偏小些,这与参数的选取有定的关系。


但是结果的趋势更贴近于其他研究中真实测量的结果,其衰减率在中低频部分随频率的增加而增大,这符合真实海洋下波浪的衰减情况。


在模型输出的结果中,不仅仅受到海冰衰减的影响,同时还会有其他源项的影响,因此,我们输出了纯理论模型的结果见图。


图不同海冰模型的衰减系数理论值为了进步比较不同模型衰减率的差异,本文直接通过理论模型计算输出了衰减系数见图。


该衰减率不同于图的结果,图的结果是通过计算得到,而图则是直接由理论模型输出,其差异在于通过计算得到的结果还会受到其他模块的单的模型或者个定常的衰减系数来模拟复杂的冰浪相互作用是不现实的,因此下文不会就和做更多的讨论。


是个完整的物理模型,它是建立于和的理论之上,在该理论中,海冰覆盖海域的冰盖被看作是弹性材料,这种假设不同于,将每个计算点单独考虑,而将冰盖认为是个连续的整体,在这个模型中厚度并不是最重要的,厚度相对于波长的比例非常小。


但是在实际的模型中也存在些厚度超过的海冰,尽管这部分海冰所占的比例很小。


该模型需要提供个涡流粘度系数,本文使用的值为,该值取自于开发组给出的参数范围。


在实验结果中,的结果要好于与。


根据和,的理论假设,海浪在冰盖下传播会产生额外的能量衰减,而能量衰减的原因是冰盖粗糙度,因此需要考虑冰探讨不同海冰模型的差异海洋灾害论文,和粘弹性模型,。


对于如此多的理论模型,选择个合适的模型对于结果的准确性至关重要。


在本研究使用的模型工具为以下称,提供了若干个海冰模型。


本文将使用进行针对渤海海域的海冰覆盖海域的波浪情况进行模拟。


不同的海冰模型的结果差异很大,因此针对海冰区域的海浪模拟,海冰模型的选取至关重要。


在海冰区域除了关注外,更为重要的个物理量为,即海冰造成的波浪衰减率。


其定义如下−。


其中是海浪波幅衰减系数和是同频率下两个点的值是两点之间的距离。


它反映了由海冰造成的能量的衰减大小。


它与副波数的关系为。


式中为海冰密集度衰减系数是根据能量的结果算出的而则是由海冰模型计算得到的理论值。


图的结果为海冰边缘区和海冰中部区之间的衰减海域使用,同时本文使用的风场与冰场数据分辨率偏低,因此,对于渤海海域的海冰模型差异研究还有待进步进行。


刘东昂,管长龙,孙建渤海中国海洋大学学报自然科学版,基金国家重点研究发展计划项目国家自然科学基金项目资助。


不同的海冰模型的结果差异很大,因此针对海冰区域的海浪模拟,海冰模型的选取至关重要。


在海冰区域除了关注外,更为重要的个物理量为,即海冰造成的波浪衰减率。


其定义如下−。


其中是海浪波幅衰减系数和是同频率下两个点的值是两点之间的距离。


它反映了由海冰造成的能量的衰减大小。


它与副波数的关系为。


式中为海冰密集度衰减系数是根据能量的结果算出的而则是由海冰模型计算得到的理论值。


图的结果为海冰边缘区和海冰中部区之间的

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