DMI beregner prognoser for havbølger
med den 3die generations spektrale bølgemodel
WAM Cycle4.5
[Günther, Hasselmann and Janssen, 1992], koblet til DMIs numeriske vejrmodel
DMI-HIRLAM
og den globale vejrmodel
ECMWF/GLM.
WAM Cycle4.5 løser den spektrale bølgeenergiligning. Bølgeenergien bliver beregnet
som funktion af position, tid, bølgeperiode og retning.
'Rigtige' bølgeparametre (højde, periode, retning, dønning, sø, ...) beregnes ved at integrere energispektret op på passende måde.
Energikilden, som skaber bølgerne er overfladevinden, som bruger en del af sin
energi på at sætte havoverfladen i bevægelse.
Bølgerne mister energi igen ved at de brydes (white capping),
og ved friktion mod havbunden. Kystnær bølgebrydning på grund af revler
tages ikke i betragtning.
Havis er inkluderet i modellen, men bølge-strøm vekselvirkning er ikke.
Bølgeenergien bliver omfordelt rumligt ved propagation og ved refraktion mod havbunden,
og spektralt ved ikke-lineær bølge-bølge vekselvirkning.
Afvikling
DMI-WAM bliver kørt 4 gange om dagen. Platformen er DMIs Cray-XT5, der er en særdeles kraftig supercomputer. DMI-WAM anvender 88 processorer (11 otte-core Cray cpu'er).
| DMI-WAM kørsler |
| Analyse |
00z |
06z |
12z |
18z |
| Prognoselængde |
132 timer |
132 timer |
132 timer |
132 timer |
| Forcering |
Hirlam ECMWF |
Hirlam ECMWF |
Hirlam ECMWF |
Hirlam ECMWF |
| Kørselstid |
75 min |
75 min |
75 min |
75 min |
Bølgeprognoser
Output er en prognose for bølgehøjde, retning og periode,
samt andre bølgeparametre, med værdier for hver time. Alle prognoser gemmes i DMIs tape-arkiv i
GRIB format.
Se prognosen på DMIs websteder
Farvandsudsigter
Havprognoser
ocean.dmi.dk
Tabel over modeloutput.
Modelopsætning
DMI-WAM har fem geografiske områder:
Nordatlanten, Nordsøen og Østersøen, Danske Farvande,
Middelhavet og Røde Havet. Områderne er koblet sammen, hvor de modtager bølgeenergi fra hinanden. (se figur og tabel herunder).
| DMI-WAM modelområder |
| model |
nordatlanten |
nordsø-østersø |
danske farvande |
middelhavet |
røde havet |
| gitterafstand |
1/2° |
1/10° brd. 1/6° lng. (ca. 10 km) |
1/50° brd. 1/30° lng. (ca. 2 km) |
1/6° (ca. 20 km) |
1/15° (ca. 7.5 km) |
| tidsskridt for advektion |
3 min |
1 min |
20 sec |
45 sec |
30 sec |
| tidsskridt for kildeled |
12 min |
12 min |
12 min |
12 min |
12 min |
| antal retninger |
24 |
24 |
24 |
24 |
24 |
| antal frekvenser |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
| havpunkter |
11955 |
62863 |
31362 |
9513 |
13085 |
| længde |
69V-30Ø |
20V-30Ø |
7Ø-16Ø |
6V-36Ø |
32.33Ø-50.13Ø |
| bredde |
30N-78N |
36N-75N |
53N-60N |
30.5N-46N |
10.47N-30N |
| forcering |
hirlam T15 ECMWF GLM |
hirlam T15+S03 ECMWF GLM |
hirlam S03 ECMWF GLM |
hirlam T15 ECMWF GLM |
hirlam A ECMWF GLM |
| rande |
JONSWAP |
indlejret |
indlejret |
lukket bassin |
JONSWAP |
| dybdekort |
Etopo5 |
Etopo1-2 |
DMI/BSH/KDI/FRV/Etopo1-2 |
Etopo5 |
Etopo2 |
(Maj 2005: Nordatlant-modellen udvides fra 75N til 78N.
Højere opløsning i modellerne for Nordsø-Østersøen og Danske Farvande.)
(August 2005: Havis inkluderet.)
(November 2006: 60 timers prognoselængde (mod tidligere 54h).)
(September 2008: Ny modelkode, cycle 4.5)
(Juli 2009: Hirlam E forcing (3km) st f Hirlam S (5km))
(August 2009: Nyt modelområde for Røde Havet)
(November 2009: En daglig 5 døgns prognose (00z) ved brug af ECMWF GLM forcing.)
(November 2009: Frekvensspektret udvidet til 1.2-24s, 7 ekstra frekvenser)
(December 2009: Prognoselængde udvidet til 5½ døgn)
(December 2009: Test af dybde-induceret brydning af bølger igangsat)
(February 2011: Dybde-induceret brydning i indre danske farvande. Nye dybdekort baseret på flere kilder)
(February 2011: Dybde-induceret brydning i nordsø-østersø området. Nye dybdekort baseret på etopo1, patchet med etopo2 i en kystzone)
|
Dybdekortene er udsnit af den globale Etopo5 5' x 5' bathymetri.
I Røde Havet anvendes Etopo2 2' x 2' bathymetri.
I Danske Farvande anvendes Dynocs bathymetrien (1 sømils opløsning).
Modellerne for Nordatlanten og Røde Havet anvender
JONSWAP vind-sø spektret
langs de åbne rande.
Nordsø-Østersø modellen er indlejret i den grovmaskede Nordatlantmodel,
og anvender spektre fra denne model, interpoleret i tid og rum,
langs de åbne rande.
Modellen for Danske Farvande er på samme måde indlejret i Nordsø-Østersø modellen.
Middelhavsmodellen er et lukket bassin, idet vi antager at der
ikke ankommer bølger fra Atlanterhavet eller Sortehavet.
Energispektret er diskretiseret i 24 retninger
(15° opløsning), og 32 frekvenser, hvilket giver i alt 768
bidrag til den samlede bølgeenergi i hvert gitterpunkt.
Frekvenserne svarer til bølgeperioder
på 1.2-24 s, og bølgelængder på 2.25 - 900 meter (på dybt vand).
For at undgå overdrevne skyggeeffekter fra øer,
er de spektrale retninger drejet væk fra hovedkompasretningerne.
Den spektrale energi har en mindsteværdi svarende til en bølgehøjde på 7 cm.
Dette parameteriserer kapillarbølger, og sikrer at bølgerne kan vokse hurtigt nok op fra en rolig starttilstand.
Dybde-induceret brydning af bølger (metoden taget fra SWAN modellen) er ikke
aktiveret, da det gav store fejl ved enkelte kystnære bøjer.
For at kunne slå denne brydningsmekanisme til, skal dybdekortene revideres.
DMI-WAM er koldstartet en gang for alle
ved brug af fuldt udviklet sø.
De følgende modelkørsler bliver startet op fra tilstanden 6 timer inde i den forrige kørsel.
10 meter vinden tages fra DMIs limited area numeriske vejrmodel
DMI-HIRLAM, versionerne S03 og T15 (3km/15km opløsning, resp.).
For prognoser ud over 2-2½ døgn (afhængigt af modelområdet) anvendes
globale ECMWF prognoser.
Hirlam har prognoser for hver time, ECMWF for hver 3. time.
T15 har været brugt i DMIs daglige vejrudsigt siden juli 2004.
S03 blev operationaliseret medio 2009, som erstatning for den
tidligere 5km model S05.
For at formindske kysteffekter anvender DMI-WAM en speciel 'vand-vind',
hvor det antages at overfladens ruhed overalt svarer til vands.
Derved forstærkes vinden i en kystzone, især i bugter og fjorde.
Isdækket tages fra den daglige NCEP 12z analyse i 0.5 grads opløsning.
Områder med tætpakket havis regnes for land. Et gitterpunkt anses for dækket af is,
når iskoncentrationen ved start af kørslen er 30% eller mere.
Se også DMIs tekniske rapport DMI-WAM Version 4 (pdf) of May 2003.
Verifikation
Vi verificerer DMI-WAM løbende/halvårligt mod bøjedata, og halvårligt mode satellitdata. DMI-WAM deltager også i en sammenlignende verifikation, som automatisk udarbejdes hver måned ved ECMWF og vises på Jcomm (Joint WMO-IOC Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology) hjemmesiden.
DMI verifikation
Jcomm verifikation
....................