[논문 리뷰] A wave prediction system for real time sea state forecasting in Black Sea

Anna Kortcheva, Marieta Dimitrova외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 12. 10.

Marine and environmental studies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 블랙시아의 실시간 파도 예측 시스템을 제시하며, ARPEGE 및 ALADIN weahter 모델에 의해 구동되는 결합된 대기 및 파도 모델(VAG, WAVEWATCH III, WAM)을 통합한다. ERS-1/2 및 ENVISAT 위성 고도계 데이터와의 검증을 통해 시스템은 파도 특성을 정확하게 재현함을 확인하였으며, 해상 상태 예측을 위한 운영 가능성도 입증하였다.

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.

연구 동기 및 목표

• 수치 모델링을 이용하여 블랙시아에 대한 운영용 파도 예측 시스템을 개발하기.
• 블랙시아 지역에서 다수의 파도 모델(VAG, WAVEWATCH III, WAM)의 성능 평가하기.
• 위성 고도계 측정치와의 비교를 통해 파도 예측 정확도 평가하기.
• 실시간 해상 상태 예측을 위한 결합된 대기-파도 모델링 시스템 구축하기.
• 블랙시아 지역의 운영용 기상 및 해양 서비스 지원하기.

제안 방법

• 블랙시아 영역에 대해 세 가지 파도 모델—VAG(Meteo-France), WAVEWATCH III(NCEP), WAM(WAMDI)—구현하기.
• 풍력 구동을 위해 두 대기 모델인 ARPEGE 및 ALADIN과 파도 모델을 결합하기.
• 실시간 및 히든캐스트 시뮬레이션을 활용하여 운영용 파도 예측 생성하기.
• ERS-1/2 및 ENVISAT 위성 고도계 데이터와의 모델 출력 검증하기.
• 다양한 모델링 시스템 간의 일致성과 신뢰성 평가를 위한 모델 결과 상호 비교하기.
• 불가리아 과학아카데미 국립기상학 및 수문학연구소(NIMH-BAS)에서 메테오-프랑스와 협력하여 시스템 적용하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 결합된 대기-파도 모델은 블랙시아에서 관측된 파도 조건을 얼마나 정확하게 재현할 수 있는가?
• RQ2 세 파도 모델 중 VAG, WAVEWATCH III, 또는 WAM 중 어느 것이 블랙시아 환경에서 가장 우수한 성능을 보이는가?
• RQ3 모델 결과는 상당 파도 높이의 위성 고도계 측정치와 어느 정도 일치하는가?
• RQ4 실시간 파도 예측 시스템은 블랙시아 지역에서 운영적으로 타당한가?
• RQ5 다른 대기 구동 모델(ARPEGE 및 ALADIN)은 파도 예측 정확도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 파도 예측 시스템은 블랙시아에 대해 실시간 및 히든캐스트 파도 예측을 성공적으로 제공한다.
• 모델 결과는 ERS-1/2 및 ENVISAT 위성 고도계 측정치와 양호한 일치를 보인다.
• 세 파도 모델(VAG, WAVEWATCH III, WAM) 모두 관측된 파도 특성을 잘 재현한다.
• 모델 출력 간 상호 비교를 통해 다양한 모델링 프레임워크 간 일관된 성능이 확인된다.
• 결합된 시스템은 운영적으로 타당하며 일반 목적의 해상 상태 예측에 적합하다.
• 검증 결과는 시스템이 블랙시아 지역에서 운영용으로 신뢰할 수 있음을 확인한다.