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渤海作為我國最北部的半封閉內(nèi)陸海，地理位置與環(huán)境均比較特殊。近年來，氣候變化促進西北太平洋臺風強度的增大，且臺風路徑有極向遷移趨勢。以渤海為例的較高緯度半封閉海域的臺風波浪動力學研究顯得尤為重要。然而，較多關(guān)于臺風波浪的研究集中在開闊海域，而對半封閉海區(qū)的波浪動力學研究不足。半封閉海域因地形復雜、海岸線不規(guī)則以及淺水動力學效應，增加了臺風波浪機制的復雜性。黃河三角洲是我國三大三角洲之一，位于渤海內(nèi)部的渤海灣與萊州灣之間，近岸海域水動力過程復雜，因而作為海洋動力因素之一的海浪的研究尤為重要。波浪動力學對近岸水位、流場以及沉積物輸運具有重要影響。因此，渤海及黃河三角洲近岸海域波浪的研究可以為維持環(huán)渤海地區(qū)健康穩(wěn)定的海岸帶環(huán)境奠定基礎(chǔ)。中國科學院煙臺海岸帶研究所研究員毛淼華團隊分別基于第三代海浪模型SWAN和波浪相解析Boussinesq模型FUNWAVE-TVD，并結(jié)合海洋觀測數(shù)據(jù)，對渤海及黃河三角洲近岸海域開展了研究。對于渤海區(qū)域，該團隊利用SWAN波浪模型模擬了臺風Matmo（2014）、Rumbia （2018）以及Lekima（2019）期間的波浪和海況變化情況，并取得了如下認識。臺風期間，波浪場的時空分布與臺風路徑具有直接關(guān)系，未從渤海中部直接穿過的臺風Matmo波浪場相對穩(wěn)定；在不同的臺風路徑下，具有較高能量的主導海況經(jīng)歷了顯著的時空變化，導致相應的波高變化。從渤海中部穿過的臺風Rumbia，對應涌浪主導和混合海況下的高波浪能，且發(fā)生在臺風中心到達前和離開后，這是受風區(qū)限制和臺風風場快速變化的影響。對于沿渤海邊緣經(jīng)過的臺風Lekima，高能波對應臺風中心經(jīng)過時風浪主導的海況。海況的變化通常伴隨著譜峰個數(shù)的變化。在最大風速半徑（R）坐標系中，涌浪通常在R內(nèi)占主導，而風浪在其他位置占主導。具有明顯方向差異的雙峰波譜主要出現(xiàn)在第二和第三象限的1/2R和R處。對于黃河三角洲近岸海域，該研究基于波浪相位解析的Boussinesq模型FUNWAVE-TVD來模擬、分析波浪變形和耗散過程，并探討波浪相干性對水動力過程的影響。研究發(fā)現(xiàn)：具有較高相干性的波浪（100% wave coherence）在幅度上表現(xiàn)出更強的變化；跨岸流速隨著波浪向水深為1-5m的破浪區(qū)移動而降低，而渦度（vorticity）增大，表明剪切波更強；黃河三角洲近岸海域的波浪在5m以下的水深時有超過60%的波浪能被耗散，而在2m以下水深中80%被耗散；在各種不同的波浪相干性情況下，波浪的能量耗散沒有顯著差異。上述成果推進了關(guān)于半封閉淺海和近岸河口海域波浪動力過程的研究。對于臺風等極端天氣下的海況分析以及近岸極淺水深的波浪變形與耗散過程的模擬，為近岸水動力環(huán)境、大河三角洲的研究與海岸工程建設等提供了理論支撐，具有學術(shù)價值與應用價值。相關(guān)研究成果分別發(fā)表在《物理海洋學雜志》（Journal of Physical Oceanography）和《海洋科學與工程雜志》（Journal of Marine Science and Engineering）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院與煙臺市等的支持。論文鏈接臺風Matmo（2014）、Rumbia（2018）和Lekima（2019）期間渤海（a）波浪場時空變化及（b）各海區(qū)海況變化情況。研究建立最大風速半徑（R）坐標系，并展示（c）臺風Rumbia（2018）期間各象限的二維波譜。不同波浪相干性下（a）有效波高(b)跨岸流速、渦度和波浪耗散變化以及（c）跨岸流速和渦度的空間分布