Kürzlich wurde eine Studie von Associate Prof. Sheng Chen und Prof. Fangli Qiao vom Ersten Institut für Ozeanographie des Ministeriums für natürliche Ressourcen veröffentlicht Wissenschaft China Geowissenschaften. Die Beobachtungsdaten einer auf einem Küstenturm basierenden Plattform werden verwendet, um den Modulationsmechanismus von Windwellen auf die Windbelastung aufzudecken, und es wurde festgestellt, dass Windwellen die Windbelastung erhöhen können.
Da der Windstress eine Schlüsselrolle bei der Luft-Meer-Interaktion spielt, wird dem Einfluss von Meeresoberflächenwellen auf den Windstress an der Luft-Meer-Grenzfläche zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt. Aufgrund unterschiedlicher Entstehungsmechanismen können Oberflächenwellen in Windwellen und Wellengang unterteilt werden, und es gibt deutliche Unterschiede in ihren Modulationseffekten auf die Windbelastung.
Das Forschungsteam nutzte Beobachtungsdaten einer küstennahen Turmplattform im Südchinesischen Meer, um die Auswirkung von Wellengang auf die Windbelastung aufzudecken, und stellte fest, dass Wellengang die Windbelastung verringern kann. Der durch den Seegang verursachte Stress kann die positive Abweichung zwischen dem traditionellen windinduzierten turbulenten Stress und der Beobachtung korrigieren.
Die entsprechenden Ergebnisse wurden im Oktober 2020 veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefe. Aufgrund des Mangels an synchronen Beobachtungsdaten zu Windwellen und Impulsflüssen bei mittleren bis hohen Windgeschwindigkeiten ist das Verständnis über den Modulationseffekt reiner Windwellen auf die Windbelastung jedoch unzureichend.
Daher wurde mit Unterstützung der Ocean Oil Production Plant, Shengli Oilfield Branch, Sinopec, ein Hochfrequenz-Turbulenzbeobachtungssystem entworfen und auf der turmbasierten Plattform im südlichen Bohai-Meer montiert und beobachtete synchron die Windwellen und -flüsse unter dem Meeresspiegel Einfluss kalter Luft. Weitere Analysen zeigten, dass die Wind- und Wellenzustände, die durch Winde aus Nordwest und Nordost verursacht werden, unterschiedlich sind, was zu einer unterschiedlichen Windbelastung unter dem Einfluss kalter Luft führt.
Traditionell berechnete windinduzierte turbulente Spannungen weichen von den beobachteten Werten ab, und der Grad der Abweichung hängt von der Windgeschwindigkeit und dem Wellenzustand ab, wobei eine größere Abweichung durch starke Winde und Wellen verursacht wird. Der durch Windwellen verursachte Stress kann die negative Abweichung zwischen dem traditionellen windinduzierten turbulenten Stress und den beobachteten Werten korrigieren.
Numerische Ozean- und Klimamodelle müssen für eine bessere Simulation und Vorhersage die unterschiedlichen Auswirkungen von Wellengang und Windwellen auf die Windbelastung berücksichtigen. Das Wave Boundary Layer Model (WBLM) kann die Welleneffekte in verschiedenen Zuständen in Form von welleninduziertem Stress darstellen.
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Sheng Chen et al., Beobachtung und Analyse des Einflusses von Windwellen auf Luft-See-Impulsflüsse, Wissenschaft China Geowissenschaften (2023). DOI: 10.1007/s11430-022-1130-8