这篇文章发表在2012年的《Ocean Science》，题为“Three-dimensional modelling of wave-induced current from the surf zone to the inner shelf”，由H. Michaud等人完成，主要来自法国的多家研究机构，包括Université Montpellier、Université de Toulouse等。

研究背景与目的

在过去的几十年里，海岸水动力学数值建模领域取得了显著进展。尤其是波浪与海流的相互作用研究，帮助人们了解海滩保护、污染监测、导航以及游泳安全区域预测等问题。然而，目前的许多模型在处理从海滩到大陆架的跨岸运输现象时存在困难。为了改善模拟海浪对海洋环流影响的理论，该研究基于背景知识和最新的建模工作，设计了一种新的方法将在近海到全球尺度应用。

研究方法

研究利用一种新的方法来考虑波浪对三维环流的影响，这种方法使用了GLM2-Z-RANS理论（广义拉格朗日平均二阶波坡度理论），并在Symphonie模型中实现。这一方法结合了自研模型和实验室测试，确保强迫参数在从冲浪区到开放海域的有效性。

1. 实验验证：研究首先通过理想化的平面海滩测试案例对模型进行验证。结果表明模型与之前的模型及观测数据相符。

2. 真实案例模拟：研究选择了狮子湾一带的实际情况进行模拟。结果显示，波浪和海流的耦合模型成功模拟了0-15米水深区的强北向沿岸漂移。

模型与数据处理

1. 海岸环流模型：使用Mars 3-D模型进行了海岸环流模拟。计算使用了能量守恒的有限差分法，并使用广义西格玛坐标以改进底部和表面附近的分辨率。同时，加上了波浪对空气/海洋通量的影响。

2. 波浪模型：使用了Wavewatch III模型处理波浪的生成和传播，提供重要的波致压力、斯托克斯速度等参数输入到波-流耦合模型中。

结果与结论

• 数据比较：模拟结果与实验数据对比显示，在波高显著性和波浪周期方面具有良好的拟合度。而在狮子湾的实际地形中，模型对于不同水深的海流分布以及在极端天气条件下的能力验证了其有效性。

• 重要发现与创新：研究中的重大创新在于耦合三维波浪-流动相互作用机制，进一步将研究范围从近海扩展到开放海域。这一方法提供了一种更为全面和准确的波浪与海流相互作用的描述。

• 未来研究方向：研究计划结合沉积物运输模型进行进一步模拟，以检验在不同条件下的模型性能。

这项研究不仅在海洋科学的基础研究中具有重要价值，而且在沿海和海洋环境管理中具有广泛应用前景。这不仅是对传统方法的拓展，也为海岸带工程、生态保护甚至是气候变化研究提供了新的考量维度。