Bølgemodel
DMI-WAM
English version
DMI-WAM
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

....................

Jacob Woge Nielsen - 25. februar 2011