Institute of Oceanogph Gdańsk Universit Jan Jędrasik Walidacja elu hdrodnamicznego
elowane obszar z zaznaczonmi stacjami obserwacjnmi Zatoka Gdañska W³ad P1 Gd_N ZN4 18 P116 Hel P1 P4 P1 NP ZN Œwib K Ba³t Ba³tjsk Ba³tk po³udniow P P39 M3 P16 B1 Œwin Ko³ Ust P14 P P63 ZR4 P1 8 9 7 6 1 3 4 Zalew Wiœlan tacja pomiaru temperatur wod tacja pomiaru temperatur i zasolenia tacja pomiaru wahañ poziomu morza
Miar statstczne zastosowane do werfikacji elu Wielkości porównwane: wartości elowane (MOD) i obserwowane (OB) Różnice pomiędz nimi = określono jako błąd elu Różnice pomiędz średnimi Q m = = przjęto za obciążenie bezwzględne elu Uśrednion kwadrat tej różnic oznacza średni błąd kwadratow E ( ) rs = ( ) = Iloczn standarzowanch wielkości (OBL) N wraża współcznnik korelacji ( ) ( ) r = = i (OB) cov(, ) = ( ) = N
Średni błąd kwadratow wraża ( ) ) var( m rs Q E + = = po rozwinięciu o ) ( ) ( ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) var( r N N N N + = Σ Σ + Σ = = Σ = o dodaniu i odjęciu r oraz uporządkowaniu wraża związek ze współcznnikiem korelacji w postaci + + = ) (1 m rs Q r r E Drugi człon w nawiasie oznaczm = r C jako obciążenie warunkowe równania opisujące współzależność międz błędem elu i jego smulacją Trzeci człon równania wraża obciążenie bezwarunkowe m Q B = zdefiniowane jako stosunek obciążenia bezwzględnego do odchlenia standardowego obserwacji
Wrażenie E rs podzielone przez z oznaczeniem 1 E rs = E oznacza współcznnik determinacji lub efektwności E = r C nazwan współcznnikiem Nasha i uttcliff a (Węglarczk, 1998) Jeżeli nie ma żadnch obciążeń, to jest on równ kwadratowi współcznnika korelacji. Obciążenia wników elu obniżają wartości współcznnika efektwności, któr wskazuje realnie na charakter smulacji. B E Relacja współcznnika korelacji z całkowitm błędem kwadratowm E = rs rc prowadzi do współzależności tzw. specjalnego współcznnika korelacji Erc R s względem E rc w postaci Rs = 1 + Współcznnik ten jest równ jedności gd średni błąd kwadratow jest równ zero, a jego wartość maleje ze wzrostem E. rc Błąd procentow smulacji elu δ = % Klas dokładności smulacji dla przedziałów procentowch błędu według Maera (1979): bardzo dobra δ < %, dobra % < δ < %, dostateczna % < δ < 3% nie do przjκcia δ > 3%. min
- - Depth [m] -4-6 -8 Depth [m] -4-6 -8 - a) observed - b) observed 3 4 Distance [km] 3 4 3 4 Distance [km] 3 4 - - Depth [m] -4-6 -8 Depth [m] -4-6 -8 - a) elled - b) elled erwowane i elowane rozkład tlenu rozpuszczonego O-O w przekroju od ujścia Wisł do stacji P1 poprzez P1 i P116 a) 4 marca 199 b) 8 sierpnia 199
Temperatura [ C] 1 a) Hel r =.98 Temperatura [ C] 1 b) Świbno r =.96 1 3 3 [dni] 1 3 3 [dni] Temperature [ C] 1 c) Bałtjsk r =.97 1 3 3 [dni] Przebieg temperatur wod powierzchniowej obserwowanej i elowanej na stacjach brzegowch w a) Helu i b) Świbnie, w 199 oraz w Bałtjsku w roku 1994
Temperatura [ C] 3 1 P_1 r =.98 Temperatura [ C] 3 1 P_ r =.97 Temperatura [ C] 3 1 P_3 r =.97 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 Temperatura [ C] 3 1 P_4 r =.97 Temperatura [ C] 3 1 P_ r =.9 Temperatura [ C] 3 1 P_6 r =.9 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 Temperatura [ C] 3 1 P_7 r =.9 Temperatura [ C] 3 1 P_8 r =.96 Temperatura [ C] 3 1 P_9 r =.9 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 4 8 1 16 4 8 3 36 1994 199 1996 Przebieg obserwowanej (OB) i elowanej (MOD) temperatur wod powierzchniowej w punktach 1- Zalewu Wiślanego za okres 1994-96
Tw [ C] 1 [psu] 1 - obs] -1 P_18 19.3.1996 - -3 - obs -1 P_18 19.3.1996 - -3-4 -4 - Tw [ C] 1 - [psu] 1 - obs] -1 P_18 8..1996 - -3 - obs] -1 P_18 8..1996 - -3-4 -4 - - Tw [ C] 1 [psu] 1 - - -1 - -3-4 - obs] P_18 9.8.1996-1 - -3-4 - obs] P_18 9.8.1996
Temperatura wod [ C] 4 8 1 16 - Temperatura wod [ C] 4 8 1 16 - -4-6 -8 - obs Punkt P1 8-8-9-4 -6-8 - obs Punkt P1 4-8-96-1 - -1 - -3-4 - -6-7 Temperatura wod [ C] 4 8 1 16 obs Punkt P1 8-8-199 Temperatura wod [ C] 4 8 1 16 - - -3-4 - -6-7 obs Punkt ZN4 13-8-9-1 - -1 - -3-4 - -6-7 Temperatura wod [ C] 4 8 1 16 Temperatura wod [ C] obs Punkt P1 3-8-1996 4 8 1 16 - - -3-4 - -6-7 obs Punkt ZN4 1-8-1996 elowane i obserwowane pionowe rozkład temperatur wod w wbranch punktach Zatoki Gdańskiej: P1, P1, ZN4 w sezonie letnim 199_96
Zasolenie wod [psu] 3 6 9 1 1 obs - Punkt P1-4 -1-9 -6-8 Zasolenie wod [psu] 3 6 9 1 1 obs - Punkt P1-4 -1-96 -6-8 - - -1-3 -4 - -6-7 Zasolenie wod [psu] 3 6 9 1 1 - obse -1 - Punkt P1-11-96 Zasolenie wod [ C] 3 6 9 1 1 - - -3-4 - -6-7 obs Punkt ZN4 13-8-9-1 -3-4 - -6-7 Zasolenie wod [psu] 3 6 9 1 1 - obs -1 Punkt P1 - -11-96 Zasolenie wod [ C] 3 6 9 1 1 - - -3-4 - -6-7 obs Punkt ZN4 1-8-1996 elowane i obserwowane pionowe rozkład zasolenia w wbranch punktach Zatoki Gdańskiej: P1, P1, ZN4 w sezonach jesiennch 199_96
Tabela 1. Współcznniki korelacji i odchlenia standardowe dla temperatur wod i zasolenia w punktach obserwacjnch Zatoki Gdańskiej w okresie 1994-1996 tacja T w Liczba R D R D obserwacji P1.1.6.38. P4.6.4.. 81 P1.4.6.31.1 11 P116.83.3.18.1 111 ZN4.43..84.1 17 ZN.8.6.69.7 71 NP.3.7.6. 4 K.84.8.61. R4.8.4.4.1 P63.68.3..8 Tabela. Współcznniki korelacji i odchlenia standardowe dla temperatur wod i zasolenia na stacjach obserwacjnch Basenu Gdańskiego w okresie 1994- tacja R D R D obserwacji T w Liczba P1.888 1.69.876 1. 394 P14.964 1.44.7.3 18 P.9 1.7.91 1.7 3
Tw [ o C] 4. 16. 8.. 1994 199 1996 1998 1999 z=m MOD OB r =.97 D = 1.43 Tw [ o C] 4. MOD 16. 8.. z=3m OB r =.9 D =.43 Tw [ o C] 4. MOD 16. 8.. z=6m OB r =.9 D = 1.818 Tw [ o C] 4. z=m 16. MOD 8.. OB r = -. D = 1.877 1994 199 1996 1998 1999 Przebieg powierzchniowej zmienności obserwowanch i elowanch temperatur wod T w na Głębi Gdańskiej, stacja P1 z = m z = 3 m z = 6 m z = m w okresie 1994
1994 199 1996 1998 1999 Zasolenie [psu] 9 _MOD P1 z=m _OB 7 Zasolenie [psu] 9 _MOD P14 z=m _OB 7 Zasolenie [psu] 9 P z=m _MOD _OB 7 1994 199 1996 1998 1999 Przebieg powierzchniowej zmienności obserwowanch (OB) i elowanch (MOD) wartości zasolenia na Głębi Gdańskiej stacja P1, Basenie Gdańskim stacja P14, Basenie Bornholmskim stacja P, w okresie 1994
Tabela 4 Ocena smulacji poziomu morza wg klasfikacji Maera (1979) 7 Klasa G9 H9 W9 Ś9 K9 U9 Ś W G 1 6. 6.4 4.8 64.6 69.3 1.3 9.3.1 4.3 8.6.8 3.6 7..4 3.1 4.1 6. 7.1 3 11.8 9. 7.6 6.7 4.3 11.4 9.8 1.4 14.4 4 3.1 4.6. 1.7 1.. 6.8 9. 13. 1++3 96.9 9.4 9. 98.3 99. 94.8 93. 91. 86.8 o MOD [ C] 6 Świ R=.81 D=6.1 N=19 47 4 4 47 7 6 OB [ o C] MOD [cm] 6 Tabela Parametr statstczne smulacji wahań poziomu morza na stacjach brzegowch w roku 199 i * 7 Wła R=.8 D=3.9 N=19 47 4 4 47 7 6 OB [cm] Gda R=.84 D=4.6 N=19 47 4 4 G199 H199 W199 Ś199 K199 U199 Ś W G R.7.717.773.73.7.686.81.817.83.63 9.7 9.94 1..93 11. 14.6 11.81 14.1 Qm.99.999 1.3 1..999 1..981.984.977 Ers 3.4 16. 19. 1.6 197.1 16.3 369.7 33.3 31.3 Rs.999.999.999 1. 1. 1. 1. 1. 1. Erc.8...31.8.9.38.3.34.687.79.69.417.91.79 -.1.139.1 B.38. -.11.4.3 -.7.37.37.1 E -.44..188.348.16 -.37..11.4 C 7 o MOD [ C] 6 Parametr 47 OB [ o C] 7 6 * Liter w pierwszm wierszu tabeli odpowiadają nazwie stacji, dwie cfr określają rok gdzie: R, współcznnik korelacji; δ, średnie absolutne odchlenie; Qm, obciążenie elu; Ers, średni błąd kwadratow; Rs, specjaln współcznnik korelacji; Erc, całkowit błąd kwadratow; C, obciążenie warunkowe; B, obciążenie bezwarunkowe; E, efektwność elu.
Poziom morza [cm] 6 7 47 1 3 3 Świ r=.7 D=1.6 Poziom morza [cm] 6 7 47 Koł r =.7 D=14. 4 4 Poziom morza [cm] 6 7 47 Ust r =.68 D=1.9 Poziom morza [cm] 6 7 47 Wła r =.76 D=19.8 Poziom morza [cm] Poziom morza [cm] 4 6 7 47 4 6 7 47 [dni] Hel r =.7 D=13. Bałt r =.83 D=16. 4 1 3 3 Poziom morza [cm] 4 6 7 47 4 Gda r =.71 D=13.9 Przebieg wahań poziomu morza obserwowanego (OB) i elowanego (MOD) na polskich stacjach brzegowch w 199r oraz w Bałtjsku 1994r
1 3 3 Poziom morza [cm] 6 7 47 Świ r=.81 D=6.1 4 Poziom morza [cm] 6 7 47 Wła r =.8 D=3.9 4 Poziom morza [cm] 6 7 47 4 1 3 3 [dni] Gda r =.84 D=4.6 Przebieg w ahań poziom u m orza obserw ow anego (OB) i m odelow anego (MOD) na stacjach brzegow ch w r
. a). b) sze r.ge ogr.n. 4. s ze r.ge ogr.n. 4. 17. 18. 18. 19. 19... 1. d³ug.geogr.e 17. 18. 18. 19. 19... 1. d³ug.geogr.e 4 6 8 1 14 16 18 4 Pola temperatur wod powierzchniowej z 9 sierpnia 1996 a) obserwowane b) elowane
. a). b) szer.geogr.n. 4. s ze r.ge ogr.n. 4. 17. 18. 18. 19. 19... 1. d³ug.geogr.e 17. 18. 18. 19. 19... 1. d³ug.geogr.e 4 6 8 1 14 16 18 4 Pola temperatur wod powierzchniowej z 3 września 1996 a) obserwowane b) elowane Tabela. Korelacja pól temperatur obserwowanej na zdjęciach satelitarnch i elowanch Termin 1.4.9 3..9 3..9 19.3.96 16.4.96 3.8.96 4.8.96.8.96 6.8.96 7.8.96 8.8.96 9.8.96 19.8.96.8.96 3.9.96 R.19.66.14.6.363.367.43.344.9.44.47.43..33.
ZANIŻONE ZAWYŻONE 1.3 1..97 Ś K U W H G 199 ZANIŻONE ZAWYŻONE 1. 1. 1..9.9 T w B39 P P14 P63 R4 P1 P1 P116 P4 P1 NP ZN K Obciążenia bezwzględne smulacji wahań poziomu morza w roku 199 i oraz temperatur wod i zasolenia za okres 1994- Parametr Q m C B E rs E rc r r E R s T -.13.4.4.816.6.97.89.88.977 -.687..73.891.9.98.861.687.994
a) 1.1 Współcznnik korelacji [Rs] 1. Bardzo dobr Bardzo dobr K_9 W_9 W_ Gd_9 U_9 Gd_ Ś_9 Ś_.99..3.4. Ś K U W Gd Całkowit błąd kwadratow [Erc] b) Współcznnik korelacji [Rs] 1. 1..9 Temperatura wod Bardzo dobr Dobr Bardzo dobr Dobr B39 P P14 P63 R4 P1 P1 P116 P4 P1 NP ZN k.9..1..3.4. c) Współcznnik korelacji [Rs] 1. 1..9 Zasolenie Bardzo dobr Dobr Bardzo dobr Dobr B39 P P14 P63 R4 P1 P1 P116 P4 P1 NP ZN k.9..1..3.4. Całkowit błąd kwadratow [Erc] Całkowit błąd kwadratow [Erc] pecjaln współcznnik korelacji w funkcji całkowitego błędu kwadratowego a) dla poziomów morza b) temperatur wod c) zasolenia
werfikowan według: Podsumowanie: el hdrodnamiczn wahań poziomu morza, rozkładów temperatur wod i jej zasolenia oraz obrazów satelitarnch temperatur uzskał wsokie ocen statstczne potwierdzające zgodność wartości elowanch i obserwowanch we wszstkich akwenach dla 6 letniego okresu porównań. el hd wskazał rejon wstępowania, wielkość i kształt upwellingów na powierzchni morza potwierdzonch zdjęciami satelitarnmi. el odwzorowwał także strukturę kolumn wod. Bezpośrednie rejs obserwacjne wskazał na potrzebę zwiększenia rozdzielczości siatek numercznch dla akwenów wstępowania upwellingów. Obecna rozdzielczość z oczkiem 1mM pozwala na ocenę zgrubną. el hd zaniżał wartości temperatur wod, zawżał zasolenie, a także w niektórch okresach wahania poziomu morza