WHACS：为澳大利亚气候服务改进的全球波浪回溯资料

为何巨浪关系到日常生活

沿海风暴和强劲的海浪不仅仅是晚间新闻中的戏剧性画面；它们会破坏房屋、道路、港口和重要的公共服务。在澳大利亚及印度太平洋地区，海平面上升与风暴模式变化预计将使沿海洪水和侵蚀更为频繁。为做好准备，规划者和应急机构需要清晰的图景，了解过去几十年波浪的变化以及真正极端事件的发生频率。本文介绍了 WHACS——一种新的全球长期波浪数字记录，旨在为澳大利亚及其邻国提供对海面动态更清晰、更可靠的观测视角。

对海洋波浪的新长期观测

WHACS（为澳大利亚气候服务的波浪回溯）是一个由计算机重建的海浪历史记录，覆盖 1979 年至今，并每月更新一次。研究团队并不仅依赖海上散布的零星仪器，而是使用由全球气象资料驱动的复杂波浪模型，逐小时重构几乎全球任意地点的海况。这使得研究长期模式和罕见极值成为可能，单靠观测很难捕捉到这些信息。该数据集服务于多类用户：为设计海堤的沿海工程师、为波浪能系统定尺的能源开发者、追踪趋势的气候研究人员，以及评估社区风险的应急管理者。

从全球风暴到本地海岸

为构建 WHACS，科学家在一种特殊的全球网格上运行了 WAVEWATCH III 模型，该网格在公海使用较大的网格单元，在近海沿岸使用较小的单元。这样模型可以在不依赖多个区域拼接模型的情况下，将来自远处风暴的长距离涌浪追踪到复杂的沿岸区域。该系统与澳大利亚的日常波浪预报模型紧密对齐，使历史记录与逐日预报保持一致。除波高和周期等基本量外，WHACS 还存储了关于能量如何在不同波向和频率间分布的更详细信息，尤其关注印度太平洋群岛和澳大利亚大陆架周边区域。

细化极端事件的图像

由于沿海破坏常由最强风暴驱动，团队在改善模型对极端波浪的表现方面投入了特别努力。他们修正了底层气象资料（ERA5 再分析）已知的低估最强风速的倾向，否则会导致对最大波浪的低估。通过仔细调整风场修正和波浪物理，并与卫星与浮标观测进行比对，他们找到了在不扭曲更常见中等条件下提高极端波浪的配置。一例针对 2021 年破坏性风暴的案例研究表明，经校准的模型现在能更准确地重现风暴路径上波浪的增长，以及涌浪抵达南澳海岸的时间和规模。

将模型与真实海洋检验

建立对数字海洋的信任需要严格的验证。作者将 WHACS 的波高与全球十多年卫星高度计数据以及澳大利亚周边 35 年的波浪浮标观测进行了比较。总体来看，模型的平均误差较小，在公海条件下尤其吻合得很好。仍存在一些偏差——例如在未包含洋流的南大洋部分存在高估，在像大堡礁这样的复杂珊瑚礁附近存在不匹配，因为精细的水下地形未被充分解析。尽管如此，对于一个全球系统而言，该模型表现相当出色，并明显优于 WHACS 所替代的早期 CAWCR 回溯资料。

这对沿海与社区意味着什么

通过提供详尽、一致且定期更新的全球波浪图像，WHACS 为澳大利亚气候服务及其合作伙伴理解过去的沿海危害并为未来做好准备，提供了坚实基础。规划者现在可以评估破坏性波浪事件发生的频率，模拟波浪与潮汐及海平面上升的相互作用，并设计更具韧性的基础设施。虽然没有任何模型能完美捕捉每一处礁石或海岸线，WHACS 明显缩小了我们能直接测量到的信息与为保护沿岸人员与资产所需知识之间的差距。

引用: Smith, G., Meucci, A., Spillman, C. et al. WHACS: An Improved Global Wave Hindcast for the Australian Climate Service. Sci Data 13, 558 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06864-6

关键词: 海洋波浪, 沿海灾害, 气候风险, 波浪建模, 澳大利亚