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1.1 概况1

1.1.1 风暴潮灾害1

第1章 风暴潮、浪基础1

1.1.2 巨浪灾害3

1.1.3 风暴潮、浪对海上军事活动的影响4

1.2 风暴潮和海浪的研究与预报状况4

1.2.1 风暴潮灾害的研究现状4

1.2.2 海浪研究与预报6

1.3.1 风暴潮定义8

1.3 风暴潮概念8

1.3.2 风暴潮分类9

1.3.3 中国风暴潮的特点和预报10

1.4 风暴潮最新观测事实和理论定性分析11

1.4.1 风暴潮观测事实11

1.4.2 风暴潮理论定性分析12

1.5 海洋和大气交界面的空气动力学粗糙度13

1.5.1 引言13

1.5.2 COARE算法14

1.5.3 海面空气动力粗糙度参数化方案16

1.5.4 参数化方案的相互比较17

1.6 中国海潮波的研究22

1.6.1 研究背景22

1.6.2 东中国海潮波的研究状况23

1.6.3 南海潮波的研究状况25

1.6.4 台湾海峡潮波的研究状况26

1.7.1 风暴潮监测系统27

1.7 风暴潮监测与预报系统27

1.7.2 风暴潮预报系统28

1.7.3 风暴潮预报的准确度30

参考文献32

第2章 风暴潮陆架动力学基础37

2.1 近海潮汐和非潮汐的水位变化37

2.1.1 近海潮汐37

2.1.2 非潮汐的水位变化39

2.2 潮汐和风暴潮的控制方程40

2.2.1 沿水深积分的运动方程40

2.2.2 定常环流45

2.2.4 边界条件46

2.2.3 潮汐和风暴潮的控制方程46

2.3 潮势和常规潮汐预报原理48

2.3.1 潮势48

2.3.2 常规潮汐预报原理50

2.4 陆架海流的垂向结构52

2.4.1 谱模型53

2.4.2 均质流体55

2.4.3 成层流体56

2.5.1 深转风暴潮模型的近似方程组58

2.5 陆架风暴潮的深转模型58

2.5.2 深转风暴潮模型的讨论62

参考文献65

第3章 热带气旋（台风）海面气压场和风场模型66

3.1 对称型热带气旋（台风）模型气压场和风场计算方法67

3.2 非对称型的热带气旋模型气压场和风场计算方法68

3.2.1 非对称台风海面气压场模型和风场模型的推导68

3.2.2 台风海面气压场特征等压线生成技术71

3.3.1 热带气旋（台风）要素插值方法72

3.3 热带气旋（台风）资料处理和计算流程72

3.3.2 热带气旋（台风）外围背景风场和模型风场的合成73

3.3.3 热带气旋（台风）风场的同化74

3.3.4 热带气旋（台风）风场计算流程74

3.4 台风个例海面气压场和风场模拟76

参考文献78

第4章 风暴潮模式79

4.1 引言79

4.2.1 广义曲线坐标下的浅海动力学方程80

4.2 风暴潮流运动的控制方程80

4.2.2 流速逆变张量方程82

4.3 模式方程的补充完善84

4.3.1 完善的风暴潮模式84

4.3.2 运动学边界条件87

4.4 数值离散方案88

4.5 漫滩计算和曲线网格的生成方法92

4.5.1 漫滩计算的干湿点判断方法92

4.5.2 曲线网格的生成方法93

参考文献94

5.1 波浪数值模型简况95

第5章 近岸海浪模式95

5.2 SWAN海浪模式基本原理97

5.2.1 基本控制方程97

5.2.2 物理过程处理97

5.3 SWAN海浪模式的差分格式101

参考文献103

6.1 缓坡方程的动力框架104

6.1.1 笛卡尔坐标系下波浪折射-绕射控制方程的数学提法104

第6章 广义曲线坐标系下的缓坡方程海浪模型104

6.1.2 理论模式的推导110

6.2 缓坡方程海浪模式中引入自适应曲线网格的可行性研究112

6.2.1 数值模型112

6.2.2 网格分辨率对波浪计算影响的数值试验113

6.2.3 缓坡方程计算分辨率选取的初步理论分析115

6.3 广义曲线坐标缓坡方程的建立118

6.3.1 笛卡尔坐标系下的波浪折-绕射数值模型118

6.3.2 广义坐标系下的波浪折-绕射数值模型119

6.4.1 差分格式123

6.4 自适应曲线网格下的差分方程及其求解123

6.4.2 边界条件126

6.4.3 计算流程127

6.5 自适应曲线网格缓坡方程海浪模式的应用检验127

6.6 缓坡非均匀水流中的波浪方向谱折绕射联合模型129

6.6.1 随机波面的描述129

6.6.2 方向谱形式130

6.6.3 方向谱折绕射联合模型132

6.7.1 真实地形中的海浪谱折绕射联合模型133

6.7 广义坐标系下的波浪谱折绕射数值模型133

6.7.2 差分格式与差分方程136

6.7.3 海浪方向谱的离散143

6.7.4 数值计算步骤143

参考文献144

第7章 风暴潮和海浪耦合嵌套模式（一）146

7.1 引言146

7.2 湛江港计算区域选取及网格生成147

7.2.1 计算区域及网格生成147

7.3.2 湛江港风暴潮模式和南海风暴潮模式的嵌套150

7.3.1 南海风暴潮和海浪模式嵌套150

7.2.2 边界条件和初始条件150

7.3 湛江港风暴潮和海浪耦合模式150

7.4 湛江港风暴潮和海浪耦合嵌套模式的组成和数据流程154

7.4.1 模式组成154

7.4.2 模式的数据流程154

7.5 基于遥感资料的滩地高程推算和漫滩模拟156

7.6 9615号台风个例的计算检验160

参考文献163

8.1 南、东海风暴潮和海浪模式164

第8章 风暴潮和海浪耦合嵌套模式（二）164

8.2 汕头港风暴潮和海浪耦合模式165

8.3 汕头港风暴潮和海浪耦合模式的框架及计算检验168

8.3.1 模式组成和数据流程168

8.3.2 7114号台风个例的计算检验169

第9章 预报实例171

9.1 0214号热带气旋风暴潮、流、浪预报171

9.1.1 18日20时风暴潮、流、浪实时预报172

9.1.2 19日08时风暴潮、流、浪实时预报175

9.1.3 19日17时风暴潮、流、浪实时预报177

9.2 热带气旋风暴潮、流、浪预报对比试验182

9.2.1 扣除气象预报误差的预报对比试验182

9.2.2 采用数值天气预报产品的预报对比试验185

9.2.3 同时考虑两者的预报对比试验190

9.3 补充预报试验194

9.3.1 0218号热带气旋风暴潮、流、浪补充预报194

9.3.2 0220号热带气旋风暴潮、流、浪补充预报198

10.1.1 风暴潮误差分析203

10.1 模拟（后报）试验检验方法和结果203

第10章 风暴过程预报检验方法和模拟（后报）试验203

10.1.2 海浪误差分析204

10.2 历史个例数值模拟（后报）及检验204

10.2.1 影响湛江港的典型热带气旋个例选取205

10.2.2 风暴增水模拟（后报）及检验208

10.2.3 海浪模拟（后报）结果检验213

10.3 汕头港增水模拟（后报）检验214

参考文献221