SWAN海浪模式入门指南：核心技术与应用详解

SWAN海浪模式入门手册，中文版是一份详细介绍由荷兰Delft大学土木工程系开发的高级浅海海浪数值模式的指南。作为第三代海浪预测模型，SWAN自30.51版本以来持续优化，包含了最新的海浪预报研究成果。它主要基于Euler近似的作用量谱平衡方程，并结合线性随机表面重力波理论，考虑了流的影响以及多种物理过程。 该模式的核心功能包括模拟波浪的传播，如折射、浅化效应、逆流作用、波浪在空间中的传播，以及次网格障碍物的影响和波生增水。同时，SWAN还能处理波浪的产生与耗散，如风力输入导致的波浪生成、白帽破碎、水深变化破碎、摩擦和非线性波浪相互作用等。它的应用范围广泛，从实验室规模到大陆架海域的风浪和涌浪计算都可胜任。 值得注意的是，SWAN 40.31版本引入了并行计算模块，极大地提升了计算效率，而40.41版本更是增添了对绕射现象的模拟，使模型更加精准。在数值表示上，波浪的传播遵循Whitham理论，通过波动的波包理论和波峰守恒律在空间和频谱空间进行描述。 作用量密度的变化率可以通过作用量平衡方程来表达，这涉及到向量k（波数单位矢量）、方向导数∂/∂s和∂/∂m，以及时间、空间和频率变化。通过这些方程，SWAN模型能够捕捉到复杂的海浪动态行为，为海洋工程、气象预报和灾害管理等领域提供科学依据。 学习和掌握SWAN海浪模式对于理解和预测海洋波浪行为至关重要，无论是对于科研人员还是实际应用者来说，都是一个必不可少的工具。这份中文版入门手册将帮助读者逐步理解其原理、操作方法和应用场景，提升在海浪模拟领域的专业知识和技术能力。