[論文レビュー] A wave prediction system for real time sea state forecasting in Black Sea

Anna Kortcheva, Marieta Dimitrova+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 10, 2012

Marine and environmental studies被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、Black Seaにおけるリアルタイム波予測システムを提示する。大気モデルと波浪モデルを結合し、ARPEGEおよびALADIN気象モデルによって駆動されるVAG、WAVEWATCH III、WAMの3つのモデルを統合している。ERS-1/2およびENVISATのレーダー波高計データと照合された結果、波の特徴が正確に再現されていることが確認され、海況予測に実用的であることが裏付けられている。

ABSTRACT

This paper briefly describes the existing operational system for wind waves forecasting in the Black Sea. It is a system of coupled atmospheric and wave numerical models aiming at a detailed and accurate sea state forecast on an operational level. The system was created at the National Institute of Meteorology and Hydrology Bulgarian Academy of Sciences (NIMH-BAS) in collaboration with the Meteorological Office of France - Meteo-France. The present work introduces the use of wave models at NIMH-BAS and shows the model results, as well as an intercomparison. The numerical wave models VAG, WAVEWATCH III and WAM, developed by the research groups of Meteo-France, NCEP and WAMDI, have been adopted for the Black Sea area and implemented at the NIMH-BAS to allow real-time forecasts and hindcasts of the waves in the Black Sea. The coupling of two atmospherics models ARPEGE and ALADIN has been used to force the wave models. The operational use has indicated that the system is suitable for general purposes and the results are generally satisfactory. The wave models are evaluated through a comparison with the altimeter satellite measurements. A comparison between the model results and the altimeter data from the satellites ERS1/2 and ENVISAT demonstrates that the models call fairly reproduces the observed characteristics of waves.

研究の動機と目的

• Black Seaにおける数値モデルを用いた運用波予測システムの開発を目的とする。
• Black Sea地域における複数の波浪モデル（VAG、WAVEWATCH III、WAM）の性能を評価することを目的とする。
• 衛星レーダー波高計測定値との比較を通じて、波予測の精度を評価することを目的とする。
• リアルタイム海況予測のための連成大気-波浪モデリングシステムを構築することを目的とする。
• Black Sea地域における運用気象・海洋サービスを支援することを目的とする。

提案手法

• Black Sea領域に特化した3つの波浪モデル（VAG（Meteo-France）、WAVEWATCH III（NCEP）、WAM（WAMDI））の実装。
• ARPEGEおよびALADINの2つの大気モデルと波浪モデルを結合し、風力入力を提供する。
• リアルタイムおよびアンサンブル再解析シミュレーションを用いて、運用波予報を生成する。
• ERS-1/2およびENVISATの衛星レーダー波高計データと照合して、モデル出力を検証する。
• 異なるモデリングシステム間での一貫性と信頼性を評価するため、モデル結果の相互比較を実施する。
• ブルガリア科学アカデミー気象水文研究所（NIMH-BAS）が主導し、Meteo-Franceと協働して本システムを応用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 連成大気-波浪モデルは、Black Seaにおける観測波条件をどの程度正確に再現できるか？
• RQ2 VAG、WAVEWATCH III、WAMの3つの波浪モデルの中で、Black Sea環境下で最も優れた性能を示すのはどれか？
• RQ3 モデルの結果は、有意波高の衛星レーダー波高計測定値とどの程度一致するか？
• RQ4 Black Sea地域において、リアルタイム波予測システムは運用的に実用可能か？
• RQ5 異なる大気力行モデル（ARPEGEおよびALADIN）が、波予報の精度に与える影響はいかほどか？

主な発見

• 波予測システムは、Black Seaにおけるリアルタイムおよび再解析波予報を正常に提供している。
• モデル出力は、ERS-1/2およびENVISAT衛星のレーダー波高計測定値と良好に一致している。
• VAG、WAVEWATCH III、WAMの3つの波浪モデルとも、観測された波の特徴を適切に再現している。
• モデル出力の相互比較から、異なるモデリングフレームワーク間でも一貫した性能が確認された。
• 連成システムは運用的に実用可能であり、一般用途の海況予測に適している。
• 検証結果から、本システムはBlack Sea地域における運用用途において信頼性が確認された。