渤海作為我國(guó)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(lái)，氣候變化促進(jìn)西北太平洋臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的增大，且臺(tái)風(fēng)路徑有極向遷移趨勢(shì)。以渤海為例的較高緯度半封閉海域的臺(tái)風(fēng)波浪動(dòng)力學(xué)研究顯得尤為重要。然而，較多關(guān)于臺(tái)風(fēng)波浪的研究集中在開(kāi)闊海域，而對(duì)半封閉海區(qū)的波浪動(dòng)力學(xué)研究不足。半封閉海域因地形復(fù)雜、海岸線不規(guī)則以及淺水動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，增加了臺(tái)風(fēng)波浪機(jī)制的復(fù)雜性。黃河三角洲是我國(guó)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(dòng)力過(guò)程復(fù)雜，因而作為海洋動(dòng)力因素之一的海浪的研究尤為重要。波浪動(dòng)力學(xué)對(duì)近岸水位、流場(chǎng)以及沉積物輸運(yùn)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(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所研究員毛淼華團(tuán)隊(duì)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(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)渤海及黃河三角洲近岸海域開(kāi)展了研究。

對(duì)于渤海區(qū)域，該團(tuán)隊(duì)利用SWAN波浪模型模擬了臺(tái)風(fēng)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(rèn)識(shí)。臺(tái)風(fēng)期間，波浪場(chǎng)的時(shí)空分布與臺(tái)風(fēng)路徑具有直接關(guān)系，未從渤海中部直接穿過(guò)的臺(tái)風(fēng)Matmo波浪場(chǎng)相對(duì)穩(wěn)定；在不同的臺(tái)風(fēng)路徑下，具有較高能量的主導(dǎo)海況經(jīng)歷了顯著的時(shí)空變化，導(dǎo)致相應(yīng)的波高變化。從渤海中部穿過(guò)的臺(tái)風(fēng)Rumbia，對(duì)應(yīng)涌浪主導(dǎo)和混合海況下的高波浪能，且發(fā)生在臺(tái)風(fēng)中心到達(dá)前和離開(kāi)后，這是受風(fēng)區(qū)限制和臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)快速變化的影響。對(duì)于沿渤海邊緣經(jīng)過(guò)的臺(tái)風(fēng)Lekima，高能波對(duì)應(yīng)臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)過(guò)時(shí)風(fēng)浪主導(dǎo)的海況。海況的變化通常伴隨著譜峰個(gè)數(shù)的變化。在最大風(fēng)速半徑（R）坐標(biāo)系中，涌浪通常在R內(nèi)占主導(dǎo)，而風(fēng)浪在其他位置占主導(dǎo)。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(duì)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(lái)模擬、分析波浪變形和耗散過(guò)程，并探討波浪相干性對(duì)水動(dòng)力過(guò)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(qiáng)的變化；跨岸流速隨著波浪向水深為1-5m的破浪區(qū)移動(dòng)而降低，而渦度（vorticity）增大，表明剪切波更強(qiáng)；黃河三角洲近岸海域的波浪在5m以下的水深時(shí)有超過(guò)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(méi)有顯著差異。

上述成果推進(jìn)了關(guān)于半封閉淺海和近岸河口海域波浪動(dòng)力過(guò)程的研究。對(duì)于臺(tái)風(fēng)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(guò)程的模擬，為近岸水動(dòng)力環(huán)境、大河三角洲的研究與海岸工程建設(shè)等提供了理論支撐，具有學(xué)術(shù)價(jià)值與應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究成果分別發(fā)表在《物理海洋學(xué)雜志》（Journal of Physical Oceanography）和《海洋科學(xué)與工程雜志》（Journal of Marine Science and Engineering）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院與煙臺(tái)市等的支持。

論文鏈接：1、2

臺(tái)風(fēng)Matmo（2014）、Rumbia（2018）和Lekima（2019）期間渤海（a）波浪場(chǎng)時(shí)空變化及（b）各海區(qū)海況變化情況。研究建立最大風(fēng)速半徑（R）坐標(biāo)系，并展示（c）臺(tái)風(fēng)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