DMI beregner prognoser for havbølger
med den 3die generations spektrale bølgemodel
WAM Cycle4.5
[Günther, Hasselmann and Janssen, 1992], koblet til DMIs numeriske vejrmodel
Harmonie
og den globale vejrmodel
ECMWF/GLM.
Metode
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 til bølgerne er overfladevinden, som bruger en del af sin
energi på at sætte havoverfladen i bevægelse.
Bølgerne mister energi igen ved at de brydes. Det sker både på dybt vand (white capping),
og nær kysten, når bølgerne kommer ind på lavt vand. Bølgerne mister også
energi ved friktion mod havbunden.
Bølgeenergien bliver omfordelt rumligt ved propagation og ved refraktion mod havbunden,
og spektralt ved ikke-lineær bølge-bølge vekselvirkning.
Havis er inkluderet i modellen, men bølge-strøm vekselvirkning er ikke.
Vanddybden regnes for at være uforanderlig. Effekter der skyldes tidevand
eller høj/lavvande på grund af storme, beregnes således ikke af denne model.
Afvikling
DMI-WAM bliver kørt 4 gange om dagen. Platformen er DMIs Cray-XC50, der er en særdeles kraftig supercomputer.
DMI-WAM anvender 144 processorer (4 36-core Cray cpu'er).
DMI-WAM kørsler |
Analyse |
00z |
06z |
12z |
18z |
Prognoselængde |
5½ døgn |
Forcering |
Harmonie NEA ECMWF |
Kørselstid |
45 min |
Bølgeprognoser
DMI-WAM 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.
Find prognosen på DMIs websteder
dmi.dk (kun 2 døgns prognose)
ocean.dmi.dk
Tabel over modeloutput.
Modelopsætning
DMI-WAM har tre geografiske områder:
Nordatlanten, Nordsøen og Østersøen, og Danske Farvande.
Områderne er koblet sammen, hvor de modtager bølgeenergi fra hinanden. (se figur og tabel herunder).
En stand-alone model for Røde Havet er termineret Maj 2014.
En NV Stillehav / Gule Hav opsætning er termineret Juli 2014.
En stand-alone model for Middelhavet er termineret Dec 2016.
|
DMI-WAM modelområder |
model |
nordatlanten |
nordsø-østersø |
danske farvande |
gitterafstand |
1/4° (ca. 25 km) |
1/20° brd. 1/12° lng. (ca. 5 km) |
1/100° brd. 1/60° lng. (ca. 1 km) |
tidsskridt for advektion |
2 min |
30 sec |
10 sec |
tidsskridt for kildeled |
6 min |
antal retninger |
36 |
antal frekvenser |
35 |
havpunkter |
47457 |
92314 |
139639 |
længde |
69V-30Ø |
13V-30Ø |
7Ø-16Ø |
bredde |
30N-78N |
47N-66N |
53N-60N |
forcering |
ECMWF GLM |
Harmonie NEA ECMWF GLM |
Harmonie NEA ECMWF GLM |
rande |
JONSWAP |
indlejret |
indlejret |
dybdekort |
Rtopo |
Rtopo/IOW/GEO |
Rtopo/GEO/KDI |
|
Revisioner.
Dybdekort
Basis dybdekort er den globale
Rtopo 30" x 30" bathymetri. I Nordsø-Østersø området og Danske Farvande området kombineres Rtopo med lokal dybdeinformation fra flere kilder.
Modelrande
Modellen for Nordatlanten 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.
Bølgespektret
Energispektret er diskretiseret i 36 retninger
(10
° opløsning), og 35 frekvenser, hvilket giver i alt 1260
bidrag til den samlede bølgeenergi i hvert gitterpunkt.
Frekvenserne svarer til bølgeperioder
på 0.94-23.94 sekunder, og bølgelængder på 1.37 - 895 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 11.3 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
aktiveret i Nordsø-Østersø området og Danske Farvande området. Denne mekanisme er slået fra I Nordatlantmodellen, da dybdeinformationen ikke skønnes at være præcis nok.
Opstart
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.
Vind
10 meter vinden tages fra DMIs limited area numeriske vejrmodel
Harmonie, version NEA, med 2½km rumlig opløsning og 1 times tidslig opløsning.
For prognoser ud over 2½ døgn anvendes globale ECMWF prognoser, med 9 km rumlig
opløsning, 1 times tidslig opløsning indtil 2½ døgns prognoselængde, 3 timers tidslig opløsning derefter.
For at formindske orografiske kysteffekter anvender DMI-WAM en speciel 'vand-vind',
hvor det antages at overfladens ruhed overalt svarer til vands.
Derved anvendes den marine vind helt ind til kysten, hvilket giver en stærkere vind i kystzonen
i indelukkede havområder. Denne metode anvendes kun i Harmonie, altså den første del af prognosen, ud til 2½ døgn.
Is
Isdækket er et dagligt OSISAF produkt, altså radarobservationer, som er indkodet til vejrmodellernes gitter.
Opløsningen i det originale datasæt er ca. 10 km. Områder med tætpakket havis regnes for land.
Et gitterpunkt anses for dækket af is,
når iskoncentrationen ved start af kørslen er 30% eller mere. Isdækket regnes for konstant i hver enkelt modelkørsel.
Dokumentation
Se DMIs tekniske rapport
DMI-WAM Version 4 (pdf), maj 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 LC-WFV (WMO / ECMWF : Leading Center for Wave Forecast Verification ) projektsiden.
DMI verifikation
LC-WFV projektet
Arkiver
DMI-WAM blev taget i brug medio 1999. Output er arkiveret siden april 2000, men ikke alle modelområder er med fra starten.
For det danske nærområde er perioden 2003-2013 genkørt med den sidste nye version af DMI-WAM.
Statistik
Hyppighedsfordeling af bølgehøjde baseret på 1-7 års DMI-WAM output. Se siden for
bølgestatistik.
....................