低潮阶地海滩上波浪拍打作用的多传感器观测与建模

《Scientific Reports》：Multi-sensor observations and modeling of wave swash on a low-tide terrace beach

　　

摘要

本研究首次应用非静力CROCO模型，结合激光雷达（LiDAR）、相机和ADCP观测数据，模拟了为期一周的现场实验中冲浪区和拍岸带的水动力过程。该方法有效验证了波浪沿岸传播及水位上升的动力学特性，表明CROCO模型能够准确再现主要的拍岸现象及极端水位上升事件。敏感性分析揭示了\(H_s\)与\(T_p\)之间的非线性耦合关系：周期的微小变化（约1秒）会显著影响拍岸响应，而\(H_s\)的增大会进一步加剧这种敏感性。在低能量条件下，水位上升随潮汐变化而增加；而在高能量条件下，水位上升则会减弱，这反映了入射波与低潮滩面上的次重力波之间的相互作用。在低能量水平下频率扩散可以忽略不计，但在高能量水平下频率扩散变得重要。该模型的局限性包括对次重力波潮汐调制的低估、拍岸带底部摩擦力的简化处理，以及缺乏方向扩散（仅考虑二维情况）。尽管存在这些局限性，通过对\(H_s\)的调整及沿岸比较，仍可确认关键结果的可靠性。总体而言，研究结果强调了波浪能量、频谱分布和水位，以及受深度控制的地貌特征（如冲浪区坡度）在预测水位上升过程中的综合作用。该研究展示了CROCO模型在近实时应用中的潜力，并为基于数据的沿海灾害评估参数化提供了支持。