Расположение (а), фото (b) и схема установки системы вихревой ковариации (ECS) (c) морской метеорологической наблюдательной платформы (CBOT) Chengbei. TP и CA в (c) представляют собой датчик температуры и давления и датчик скорости и направления механического ветра соответственно.
Предоставлено: Science China Press.

В связи с ключевой ролью ветровой нагрузки во взаимодействии воздух-море все большее внимание уделяется влиянию поверхностных океанских волн на ветровую нагрузку на границе раздела воздух-море. По разным механизмам генерации поверхностные волны можно разделить на ветровые волны и зыби, и существуют явные различия в их модуляционном влиянии на ветровую нагрузку.

Исследовательская группа использовала данные наблюдений с прибрежной платформы на базе башни в Южно-Китайском море, чтобы выявить влияние волн на ветровую нагрузку, и обнаружила, что волны могут уменьшить ветровую нагрузку. Напряжение, вызванное зыбью, может скорректировать положительное отклонение между традиционным турбулентным напряжением, вызванным ветром, и наблюдениями.

Соответствующие результаты были опубликованы в октябре 2020 года в Geophysical Research Letters. Однако из-за отсутствия синхронных данных наблюдений за ветровыми волнами и потоками импульса при средних и высоких скоростях ветра недостаточное понимание модуляционного эффекта чисто ветровых волн на ветровую нагрузку.

Поэтому при поддержке Ocean Oil Production Plant, Shengli Oilfield Branch, Sinopec, была разработана высокочастотная система наблюдения за турбулентностью, которая была установлена на башенной платформе в южной части Бохайского моря и синхронно наблюдала за ветровыми волнами и потоками под влияние холодного воздуха. Дальнейший анализ показал, что ветровое и волновое состояния, вызванные ветрами северо-западного и северо-восточного направлений, различны, что приводит к разным ветровым напряжениям под воздействием холодного воздуха.

Серая пунктирная линия и черная сплошная линия представляют собой линию масштаба 1:1 и линию подгонки между смоделированными и наблюдаемыми результатами соответственно.
Предоставлено: Science China Press.

Традиционно рассчитываемое ветровое турбулентное напряжение отклоняется от наблюдаемых значений, причем степень отклонения зависит от скорости ветра и состояния волнения, причем большее отклонение вызывается сильным ветром и волнением. Напряжение, вызванное ветровой волной, может скорректировать отрицательное отклонение между традиционным турбулентным напряжением, вызванным ветром, и наблюдаемыми значениями.

Численные модели океана и климата должны учитывать различное влияние зыби и ветровых волн на ветровую нагрузку для лучшего моделирования и прогнозирования. Модель волнового пограничного слоя (WBLM) может отображать волновые эффекты в различных состояниях в виде напряжения, вызванного волной.