Система оперативного прогноза ветрового волнения Черноморского центра морских прогнозов

Ю. Б. Ратнер, В. В. Фомин, А. М. Иванчик✉, М. В. Иванчик

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: ila.82@mail.ru

Аннотация

Представлена система оперативного прогноза ветрового волнения Черного моря, основанная на численной спектральной модели SWAN (Simulating Waves Nearshore). В ходе разработки системы выполнена адаптация модели SWAN для учета особенностей ее функционирования в Черноморском центре морских прогнозов. Осуществлено согласование ввода-вывода модели с используемыми номенклатурой и форматами представления данных, создан пользовательский интерфейс для оперативного доступа к результатам моделирования.

Выполнена валидация модели, адаптированной для прогнозов волнения Черного моря в квазиоперативном режиме работы, за 2012 – 2015 гг.

Валидация результатов расчетов проведена для всех пяти прогностических сроков на основе анализа двумерных диаграмм распределения высот волн по данным прогностических расчетов и дистанционных измерений, полученных с помощью альтиметра, установленного на спутнике Jason-2. Дополнительно выполнен расчет статистических характеристик отклонений между прогностическими величинами высот волн и данными их измерений с борта спутника Jason-2, а также регрессионный анализ зависимости между прогностическими и измеренными высотами волн.

Сравнение полученных результатов с аналогичными результатами, приведенными в работах других авторов, вышедших в 2009 – 2016 гг., показало их удовлетворительное соответствие друг другу.

Прогнозы, выполненные авторами, а также прогнозы для других районов Мирового океана показывают, что современный уровень развития численных методов прогноза морского волнения вполне соответствует требованиям, предъявляемым со стороны специалистов, занимающихся изучением и моделированием состояния океана и атмосферы, а также потребителей-практиков, использующих эти результаты для решения прикладных задач.

Ключевые слова

Черное море, SWAN, автоматическая система, прогноз волнения, альтиметрия, спутниковые измерения, высоты волн, валидация, визуализация, сервер

Для цитирования

Система оперативного прогноза ветрового волнения Черноморского центра морских прогнозов / Ю. Б. Ратнер [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 5. С. 56-66. EDN ZQKYZJ. doi:10.22449/0233-7584-2017-5-56-66

Ratner, Yu.B., Fomin, V.V., Ivanchik, A.M. and Ivanchik, M.V., 2017. System of the Wind Wave Operational Forecast by the Black Sea Marine Forecast Center. Physical Oceanography, (5), pp. 51-59. doi:10.22449/1573-160X-2017-5-51-59

DOI

10.22449/0233-7584-2017-5-56-66

Список литературы

  1. Hasselmann S., Hasselmann K., Bauer E. et al. The WAM model − a third generation ocean wave prediction model // J. Phys. Oceanogr. – 1988. – 18, Iss. 12. – P. 1775 – 1810. − doi:10.1175/1520-0485(1988)0181775:TWMTGO2.0.CO;2
  2. Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. A third-generation wave model for coastal regions: 1. Model description and validation // J. Geophys. Res. – 1999. – 104, Iss. C4. – P. 7649 – 7666. − doi:10.1029/98JC02622
  3. The SWAN team. SWAN Cycle III version 41.10AB. Scientific and Technical Documentation. – Delft: Delft University of Technology, 2016. – 138 p. – URL: http://swanmodel.sourceforge.net/download/zip/swantech.pdf (дата обращения: 10.05.2017).
  4. Зеленько А.А., Струков Б.С., Реснянский Ю.Д. и др. Система прогнозирования ветрового волнения в мировом океане и морях России // Труды ГОИН. – М.: ГОИН, 2014. – Вып. 215. – C. 90 – 101.
  5. Dimitrova M., Kortcheva A., Galabov V. Validation of the operational wave model WAVEWATCH III against altimetry data from JASON-2 satellite // Bulg. J. Meteorol. Hydrol. – 2013. – 18, No. 1 – 2. – P. 4 − 17.
  6. Rusu L., Bernardino M., Guedes Soares C. Wind and wave modelling in the Black Sea // J. Oper. Oceanogr. − 2014. − 7, Iss. 1. − P. 5 − 20. – doi:10.1080/1755876X.2014.11020149
  7. Myslenkov S., Chernyshova A. Comparing wave heights simulated in the Black Sea by the SWAN model with satellite data and direct wave measurements // Russ. J. Earth Sci. – 2016. – 16. − ES5002. − P. 1 − 12. – doi:10.2205/2016ES000579
  8. Струков Б.С., Зеленько А.А., Реснянский Ю.Д. и др. Система прогнозирования характеристик ветрового волнения и результаты ее испытаний для акваторий Азовского, Черного и Каспийского морей // Информационный сборник № 40. Новые технологии, модели и методы гидрометеорологических прогнозов и результаты их оперативных испытаний / Под ред. канд. геогр. наук А.А. Алексеевой. – М., Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2013. – С. 64 − 79. − URL: http://method.meteorf.ru/publ/sb/sb40/sb40.pdf (дата обращения: 5.05.2017).
  9. Мысленков С.А., Шестакова А.А., Торопов П.А. Численное моделирование штормового волнения у северо-восточного побережья Черного моря // Метеорология и гидрология. – 2016. – № 10. – С. 61 – 71.
  10. Столярова Е.В., Мысленков С.А. Прогноз ветрового волнения высокого пространственного разрешения в Керченском проливе // Тр. Гидрометеорологического науч.-исслед.центра Российской Федерации / Под ред. д-ра геогр. наук Е.С. Нестерова. – М.: ФГБУ ГНИЦР, 2015. – Вып. 354: Гидрометеорологические прогнозы. – С. 24 – 35. – URL: http://method.meteorf.ru/publ/tr/tr354/tr354.pdf (дата обращения: 5.05.2017).
  11. Tolman H.L. A third-generation model for wind waves on slowly varying, unsteady, and inhomogeneous depths and currents // J. Phys. Oceanogr. – 1990. – 21, No. 6. – P. 782 − 797. − doi:10.1175/1520-0485(1991)0210782:ATGMFW2.0.CO;2
  12. Zieger S., Vinoth J., Young I.R. Joint calibration of multiplatform altimeter measurements of wind speed and wave height over the past 20 years // J. Atmos. Ocean. Technol. – 2009. – 26, No. 12. − P. 2549 − 2564. − doi:10.1175/2009JTECHA1303.1
  13. Holthuijsen L.H. Waves in Oceanic and Coastal Waters. – Cambridge: Cambridge University Press, 2007. – 404 p. – https://doi.org/10.1017/CBO9780511618536
  14. Grant W.D., Madsen O.S. Combined wave and current interaction with a rough bottom // J. Geophys. Res. – 1979. – 84, Iss. C4. – P. 1797 – 1808. − doi:10.1029/JC084iC04p01797
  15. Papadopoulos A., Katsafados P., Kallos G. et al. The weather forecasting system for Poseidon – an overview // J. Atmos. & Ocean Sci. – 2002. – 8, Iss. 2 – 3. − P. 219 – 237. − doi:10.1080/1023673029000003543
  16. Иванчик А.М. Управление функционированием автоматизированных систем морского прогноза // Современные проблемы гуманитарных и естественных наук: материалы XX международной научно-практической конф., 2 − 3 октября 2014 г. / Науч.-информ. издат. центр «Институт стратегических исследований». – М.: Изд-во «Институт стратегических исследований», 2014. – С. 56 – 61.
  17. Коротаев Г.К., Ратнер Ю.Б., Иванчик М.В. и др. Оперативная система диагноза и прогноза гидрофизических характеристик Черного моря // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. − 2016. − 52, № 5. − С. 609 − 617. − doi:10.7868/S0002351516050072
  18. Thredds-server. − URL: http://mis.bsmfc.net:8080/thredds/catalog.html (дата обращения: 5.05.2017).
  19. Dumont J.P., Rosmorduc V., Carrere L. et al. OSTM/Jason-2 Products Handbook. – Washington, DS: NOAA/NESDIS, 2017. – Polar Series/OSTM J400, Iss.: 1 rev. 11. – 77 p.

Скачать статью в PDF-формате