淺化波浪對於近岸海面粗糙度之影響

Abstract

海面粗糙度(sea surface roughness)是以空氣動力角度描述海洋表面幾何起伏程度之參數，是大氣-海洋交互作用中決定動量、熱量與水汽等交換之主要因子。在近岸海域(coastal ocean)受波浪淺化效應影響，海面粗糙度特性與深海有顯著的差異。了解近岸海面粗糙度特性對於水循環、碳循環、風暴潮推算、離岸風能評估等十分重要。本研究針對大氣邊界層海氣通量、海面波浪與海流、岸基微波雷達三者進行同步觀測，探討近岸海域波浪對海面粗糙度的影響程度，作為海面粗糙度參數化之基礎。本研究利用海面平均坡度(mean square slope, MSS)當作海面幾何起伏程度指標，並以 S 波段雷達回波強度作為比對依據，探討海面幾何起伏程度與空氣動力觀點上的粗糙度之相關性，進一步探討淺化波浪特性對海面粗糙度的影響。結果顯示近岸海域完整波數譜尾端斜率以 k-4 遞減，積分波數門檻值約為 42.3．g/U102 時所計算出之高頻海面平均坡度 MSShigh 較吻合 Cox and Munk(1954)提出之光滑表面(slick surface)下風速與海面平均坡度之線性結果。低頻海面平均坡度 MSSlow 在波齡(Cp/U10)約等於 0.8 時會遞減。由此結果所得本實驗地區波浪對海面粗糙度的貢獻程度約佔三分之二。