摘要
几内亚湾拥有丰富的油气资源，但因易受外海海浪的影响，当地沿海开发、石油开采存在极大威胁。几内亚湾受南大西洋海浪影响显著，南大西洋海浪研究在几内亚湾海浪相关研究中至关重要。对南大西洋至几内亚湾海浪传播特性的研究能够补充相对匮乏的海浪实测数据，给当地海岸工程建设提供理论依据，并深化该海域的模型适用性、海浪特性及传播机理研究。 本文基于第三代海浪数值模型SWAN(Simulating Waves Nearshore)和 WWⅢ(WAVEWATCH Ⅲ),建立了由外层南大西洋嵌套内层几内亚湾的二层嵌套模型，模拟了南大西洋至几内亚湾2021年南半球冬季7月1日至8月31日的海浪，对该海域占主导作用的涌浪进行分析。本文主要的研究内容及成果如下: (1)几内亚湾外海S～SSW向长周期涌浪为主。加纳海岸两个现场测站Moree站和OSU站有效波高和波周期均不符瑞利分布规律，两处岸边浮标频繁出现平均波周期接近20 s的长周期涌浪。数值模拟试验表明SWAN模型在南大西洋至几内亚湾海浪模拟中频率范围、频率分辨率和方向分辨率设为0.033～1.0 Hz、32和10°更为合理。 (2)南大西洋至几内亚湾海浪波高自咆哮西风带向西非沿岸递减，周期自咆哮西风带向西非沿岸递增。南大西洋咆哮西风带最大波高超过16 m,盛行S向浪;咆哮西风带和西非沿岸波周期较大的区域，最大平均波周期超过20 s。几内亚湾盛行S向浪，波高整体呈自南向北递减的趋势，近岸波高最大接近2 m。 (3)几内亚湾的强涌浪是从南大西洋的咆哮西风带自南向北传播而来。海浪自南大西洋咆哮西风带北侧沿西南方向传播至西非几内亚湾沿岸，传播过程中有效波高减小、峰周期略微增大，涌浪的有效波高从15 m递减至2 m,峰周期从10 s增大至15 s。南大西洋至几内亚湾二维谱能量分布揭示出南大西洋海浪自西南向东北传播过程中涌浪和风浪共存，其中涌浪占据主导。 (4)SWAN和WWⅢ在南大西洋至几内亚湾海浪模拟中，WWⅢ更适用于外层大西洋海浪模拟，SWAN更适用于内层几内亚湾海浪模拟。模型验证结果表明WWⅢ有效波高的模拟结果更优，SWAN近岸平均波周期模拟结果更优;海浪模拟和ERA-5对比结果表明，WWⅢ模拟有效波高、SWAN模拟平均波周期更为适合;涌浪和海浪二维谱的模拟表明SWAN模型模拟的涌浪大于WWⅢ模拟结果，WWⅢ模拟的总海浪强度总体略小于SWAN。
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