计算机模拟显示:飓风洋流可削弱海面波高与主导周期

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罗德岛大学海洋研究生院(GSO)研究人员利用先进计算机模拟,研究强洋流如何以及为何会改变海面波浪。研究团队表示,飓风产生的洋流能够显著降低飓风波浪的高度与主导周期,而波浪被削弱的程度与洋流预测的准确性密切相关。

罗德岛大学海洋学教授Isaac Ginis称,相关结果凸显了在飓风波浪预报中采用“完全耦合”的波浪—洋流模型的重要性。

该研究由Ginis与罗德岛大学教授Tetsu Hara以及Angelos Papandreou共同完成。Papandreou将于2025年12月获得海洋学博士学位。研究成果已于2026年1月发表在同行评审期刊《物理海洋学杂志》上。

研究人员指出,波浪在飓风前右方区域受到洋流影响而被削弱最为明显。Ginis解释称,在飓风前右侧,风暴驱动的洋流与波浪传播方向一致,使波浪更快穿过高风速区域;由于波浪在强风作用下的时间缩短,其增长空间随之受限。

模拟覆盖了不同大小、强度与移动速度的飓风。结果显示,最大显著波高(最高三分之一波浪的平均高度)可减少0.4至2.2米(约1至7英尺),主导波周期可缩短约0.3至1.5秒。Ginis同时表示,除波高外,波周期也是评估波浪对海上或近岸结构(如石油平台)影响的重要因素。

由于模拟对算力需求较高,研究团队通过远程方式使用罗德岛大学部署在马萨诸塞州霍利奥克的马萨诸塞绿色高性能计算中心的高性能计算节点。罗德岛大学于2021年与该计算中心建立合作关系。

Ginis表示,希望研究成果能被气象服务部门采纳,以提升飓风期间波浪预报的准确性。他计划在3月30日于圣地亚哥举行的美国气象学会飓风与热带气象会议上,与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家及飓风预报员讨论相关成果的潜在操作性应用。

Ginis称,这项研究具备操作应用潜力,原因在于团队使用的波浪与洋流模型——WAVEWATCH III和MOM6——已是美国国家气象局HAFS飓风预报系统的一部分。他表示,相关发现有望在不对现有预报工具进行重大改动的情况下纳入,并提到团队与NOAA科学家长期合作,过往研究成果已被用于操作性飓风模型。


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