海上不同高度风速换算关系地研究.pdf

维普资讯 第 3期 海 洋 科 学 No．3 1987年 5月 M ARINE SCIENCES May， 1989 海上不同高度风速换算关系的研究 陈永利 赵永平 张必成 杨连素 (中国科学院海洋研究所) 吴 术 礼 宋 珊 (渤海石油公司) 关键词 风梯度，粗糙度，风速换算 提要 本文用海上石油平台上观测的风梯度资料，计算 了在不同风．兄下海面摩擦 速度和粗糙高度。 结果表 明，海面摩擦速度 与海上 10m 高度处风 速 ‰ 的关 系为 一 0．055u一0．058o在 4—5衄风时，海面平均摩擦速度为 5Ocm／s，粗糙虔为 0．022m， 它相 当于陆上的平均粗糙高度。在风速为 2—3级时，二者与海上通常采用的数据接近。 文 中最后给 出了上述两种风况下海上不 同高度 的换算 系数。 关于近海面层风速随高廖的分布，国内外 其中 已有大量的研究，其结果表明 风速随高度的分 一 2in[(1+ )／2]+ ln[(1+ )121 布基本上呈对数规律 ，同时受大气稳定度和下 — 2tan-‘+ 三 垫面粗糙度的影响 。 粗糙高度又与风速本 2 身的强弱及下垫面有关。陆地区域大风时，森 一 (1— 15r) 林草地的粗糙度减小；海上大风时海面粗糙度 — ／L 增加。虽然人们 已了解风速随高度变化的一般 这里L为 Monin-Obukhov长度， 为风速 仪 规律，但对某一地区，特别是某一特定海区在 高度， 为粗糙度高度， 为 karman常数 ，。 各种风况下的摩擦速度和表面粗糙度仍了解不 为摩擦速虏， 为稳定度参数，u为平均风速。 多。 上式表 明，当温度层结为中性时，风廓线为 本文采用在渤海海区石油平台上测得的风 一 般对数分布。根据观测得到的不同高度上的 梯度观测资料来分析近海面 50m 内风速 的垂 风资料和温度资料，用最小二乘法对 (1)式进行 直分布规律 ，侧重讨论在不 同风况时的海面粗 拟合，可以算出摩擦速度 和表面粗糙度参数 糙度，算出不同高度风速的换算系数。 o ， 从而可 以得到风速随高度的分布。 二、海面摩擦速度和粗糙度高度 平台上风速的观测是分五层进行的，其基 准高度分别为 ll，22，32，42，和 52m。 为计 人海面潮位的影响，我们 用相应时刻观测到的 差一事(1n专一)f。}。， 一 一{一一in÷++4J1ff0。jI 中国科学院海洋研究所谓查研究报告第 l5{5号 维普资讯 28