在海洋环境变化日益显著的背景下,台风等极端天气对沿海区域的水动力和泥沙输移过程产生深远影响。近年来,随着数值模拟技术的不断进步,科学家们能够更准确地预测和分析台风期间海域的潮流、波浪及泥沙运动情况。本文以台风“韦帕”为研究对象,聚焦于连云港海域的三维潮流与泥沙输移过程,通过建立高精度的数值模型,探讨其在强风作用下的演变规律。
连云港位于中国东部沿海,是重要的港口城市之一,其周边海域的水文条件复杂,受季风和台风影响显著。台风“韦帕”在2019年登陆期间,给该地区带来了强烈的风暴潮和大风天气,导致海水流场剧烈变化,泥沙悬浮和沉积过程也受到显著影响。为了深入理解这一过程,研究人员采用先进的数值模拟方法,结合实测数据与气象资料,构建了适用于该区域的三维水动力-泥沙耦合模型。
模型中引入了考虑风应力、气压梯度力、科氏力等多种因素的潮流方程,并采用非静力平衡假设,以提高对短时强风扰动下水流结构的模拟精度。同时,泥沙输移部分则基于悬沙浓度分布和底床侵蚀沉降机制,对细颗粒泥沙的输运路径和沉积模式进行了详细刻画。
模拟结果表明,在台风“韦帕”影响下,连云港海域的潮流场呈现明显的旋转特征,特别是在近岸区域,水流速度显著增强,形成了较强的环流系统。此外,泥沙的垂直分布呈现出明显的分层现象,表层悬浮物浓度升高,而底层则因沉积作用出现局部淤积。这些变化不仅影响了海域的水质状况,还可能对港口航道的通航安全构成潜在威胁。
通过对模拟结果的进一步分析,研究团队还发现,台风期间的风向和风速变化对潮流方向和强度具有主导作用,而海底地形则在一定程度上调控了泥沙的输移路径。因此,在未来的海洋工程规划中,应充分考虑台风等极端天气事件对水动力和泥沙输移的影响,以提升沿海基础设施的抗灾能力和可持续发展水平。
综上所述,本次针对台风“韦帕”影响下连云港海域的三维潮流与泥沙数值模拟研究,不仅揭示了台风期间水体运动与泥沙输移的复杂机制,也为沿海地区的防灾减灾和生态环境保护提供了科学依据和技术支持。未来,随着计算能力的提升和多源数据的融合,数值模拟将在海洋科学研究中发挥更加重要的作用。