Modelowanie numeryczne hydrodynamiki Bałtyku w ramach projektu Witold Cieślikiewicz, Jordan Badur, Aleksandra Dudkowska, Vitalij Roščinski, Szymon Roziewski Zagrożenia lasów zależne od stanu atmosfery, Sękocin Stary, 10.01.2013
Zadanie 4 Zastosowania wyników modelowania atmosfery i oceanu w transporcie i inżynierii morskiej Główne punkty: Zestaw sprzężonych modeli falowych i prądowych: WAM, POM, POM+Waves dla Bałtyku, Zatoki Gdańskiej i Pomorskiej w systemie zagnieżdżonych siatek, działających w trybie operacyjnym, Wyniki modeli wchodzą do systemu wymiany informacji dla zapewnienia bezpieczeństwa żeglugi osłona hydrometeorologiczna portów, Zgromadzone wyniki modeli (WAM) służą jako dane treningowe do rekonstrukcji długoterminowych statystyk pól (falowych).
Kto z tego może korzystać...? Na pełnym morzu: Prognozy prądowe: rozpływ zanieczyszczeń, poszukiwanie rozbitków, Prognozy falowe: prognoza stanu morza możliwość wykorzystania specyficznego sprzętu i prowadzenia danych operacji (platformy, przeładunki, sieci burtowe, krewetkowce), operowanie małych statków, routing pod kątem okresu fali i okresu kołysań własnych W strefie przybrzeżnej: Prognozy prądów: spiętrzenia sztormowe, wejścia promów, podstawa pod monitoring ekologiczny Prognozy falowe: operacje portowe (Port Północny), małe jednostki
Uruchomione i działające modele: POM (Princeton Ocean Model) model cyrkulacji prądowej POM+Waves zespolony model prądowo-falowy ver. 1 WAM (Wave Model) spektralny model falowy - ver. 4.5.2 Warstwa numeryczna: Zmiany setup'u modeli, zagnieżdżenia, parametryzacje Warstwa użytkowa: Skrypty zarządzające Budowa portalu (Serwis Informacji Morskiej) Dane dla Systemu Wymiany Informacji Bezpieczeństwa Żeglugi GUM
WAM Wave Model 4.5.2 Model, przykładowe wyniki i walidacja
Model WAM: Widmo i parametry całkowe
Siatki modeli COAMPS & WAM, POM+Waves (5.67 W, 10 N) (5.77 E, 66.25 N) (31.86 E, 66.45 N) (9.73 E, 41.32 N) (28.18 E, 41.44 N) (5.67 W, 2 S) Siatka obliczeniowa modelu COAMPS: 169 x 217 Rozdzielczość: 13 km (5.25 E, 10 N) (5.25 E, 2 S) Siatka obliczeniowa modelu WAM & POM+Waves: 132 x 145 Rozdzielczość: 5 Nm
Model WAM: Układ siatek WAM Baltic 5 Mm 4 Mm S,SE Baltic 2 Mm Zatoka Gdańska, 1 Mm Zatoka Pomorska, 1 Mm Wybrzeże Środkowe 1 Mm
WAM Widmo kierunkowe
WAM: Wysokość fali znacznej Hs: 5 Mm i 2 Mm 5 Nm 2 Nm 2012-01-14 0600
WAM: Średni okres fali T01 5 Nm 2 Nm 2012-01-14 0600
WAM: Wysokość fali znacznej: Zatoka Gdańska 5 Mm 2 Mm 2012-01-14 0600
WAM: Wysokość fali znacznej: Zatoka Pomorska 1 Mm 2012-01-14 0600
Walidacja WAM 5 Mm i 2 Mm 1 18 sztormów 2010 styczeń 2012 3 2 5 4
WAM 5 Mm vs pomiary z boi: 18 sztormów 2010 18 storms 2010 correlation Hs 2010 18 storms Bias Hs [m] 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.00-0.10 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19-0.20-0.30-0.40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819-0.50 storms in 2010 [m] storms in 2010 RMSE Hs ScInd Hs 2010 1.4 0.9 0.4-0.1 18 storms 2010 18 storms 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 storms in 2010 storms in 2010
WAM 5 Mm vs pomiary z boi: 18 sztormów 2010 2010 correlation Tz 18 storms 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 18 storms 1.00 0.50 0.00-0.50 storms in 2010 RMSE Tz 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 storms in 2010 2010 1.4 18 storms ScInd Tz 2010 18 storms 0.4 0.3 0.9 0.2 0.4-0.1 2010 1.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 [s] Bias Tz [s] 0.1 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 storms in 2010 storms in 2010
Model falowo-prądowy POM+Waves Model POM+Waves: rozszerzenie modelu POM o moduł falowy fizyka i integracja modułu falowego z prądowym wg G. Mellora Ewolucja widma i równ. Reynoldsa rozwiązywane jednocześnie Freeware (Princeton Univ.) Fortran Fortran 2003
POM+Waves. Przykładowe rezultaty
POM+ Waves. Przykładowe rezultaty
Wysokość fali znacznej Hs styczeń 2012 WAM & POM+Waves vs pomiary 1 2
3 4 5
Podsumowanie Weryfikacja w zasadzie możliwa jest dla siatek ogólnobałtyckich WAM na siatce 2 Mm generuje bardziej wiarygodne prognozy niż WAM 5 Mm. Nowa 4 Mm batymetria może poprawić jakość. Prognozy parametrów falowych generowane WAMem są wyższej jakości niż za pomocą POM+Waves Jakość modelowania prądów powierzchniowych jest zadowalająca