Abstract
The paper is devoted to discussion of the prospects of simplified 2D hydrodynamic model use aimed at forecasting the wind-induced sea level fluctuations within the area of sea ports (Chornomorsk, Odesa and Yuzhnyi) of the Odesa Region in the North-Western part of the Black Sea. Spatio-temporal variability of wind conditions at the sea-atmosphere division is specified based on the data of the global numerical weather prediction model of the Global Forecast System (GFS). The research includes the description of the mathematical structure of the hydrodynamic model and the results of its adaptation to the conditions of the simulated sea area. It presents the results of model verification in the version which implies adoption of wind data from the archives of GFS-analysis and GFS-forecasts for 2010, 2016 and 2017. The verification was performed by comparing wind-induced denivellations of the sea level at the ports of Chornomorsk, Odesa and Yuzhnyi calculated over the course of modelling and those established on the basis of observational data (with the discreteness of 6 hours). A quantitative assessment of the calculation accuracy was performed for the cases where, according to the observational data, level denivellations exceeded the value of the standard deviation for the entire series. New series of the observed and calculated model-based significant wind-induced denivellations of sea level were formed for each of the ports from the sets of samples that met this condition. Using these series estimates of the mean square error of the calculations, allowable error of calculations, correlation coefficient between the actual and calculated values of the level denivellations, the probability of the calculation method under the allowable error were obtained. It was established that in the case of use of the data from wind GFS-analysis (with spatial resolution of 0.5° both latitudinally and longitudinally) over the course of modelling the probability of calculation of significant sea level denivellation constitutes 84-85%, and in case of using the data from the GFS-archive of wind forecasts (with spatial resolution of 0.25°) – 88-91%. This allowed making a conclusion that the model has good prospects of use for operational forecast of the sea level fluctuations caused by storm wind in the version implying assimilation of the predicted information on the spatio-temporal variability of wind conditions obtained by means of the GFS global weather forecast model.
Highlights
Верифікація виконувалася шляхом порівняння розрахованих при моделюванні і встановлених на основі даних спостережень (з дискретністю 6 годин) викликаних вітром денівеляцій рівня моря в портах Чорноморськ, Одеса, Южний
Результати верифікації авторської 2D чисельної гідродинамічної моделі для прогнозу відгінно-нагінних коливань рівня моря у варіантах із засвоєнням даних архіву ре-аналізу і архіву прогнозів вітру отриманих за моделлю Global Forecast System (GFS) для 2010, 2016, 2017 рр. свідчать, що модель здатна правильно відтворювати мінливість коливань рівня моря в результаті вітрової дії
Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory
Summary
Система гідродинамічних рівнянь моделі записується у такому вигляді [1, 5]:. де U ,V − компоненти вектору V U ,V середньої за глибиною швидкості течій по осях x та y , відповідно; H h − повна глибина; h −. Тобто при моделюванні відгінно-нагінних коливань рівня моря в портах ПнЗЧМ необхідно проводити моделювання для всієї цієї акваторії. Третя серія чисельних експериментів з моделювання викликаних вітром денівеляцій водної поверхні в ПнЗЧМ виконувалась із засвоєнням даних архіву прогнозів за моделлю GFS, зчитаних з веб-ресурсу [10]. З метою адаптації та перевірки працездатності описаної вище гідродинамічної моделі, з точки зору можливості її використання для прогнозування викликаних вітром відгінно-нагінних коливань рівня води в портах ПнЗЧМ, було проведено ряд чисельних експериментів. В першій серії чисельних експериментів з моделлю, які виконувались з метою адаптації родинамічної моделі, то в кожен з основних термінів запуску моделі GFS протягом доби (4 рази на добу) зчитувався прогноз тільки на найближчі 6 годин. 1 − Акваторія північно-західної частини Чорного моря, яка апроксимувалась рівномірною горизонтальною розрахунковою сіткою з просторовим кроком 1000 м, та розподіл глибин в ній за даними ФДУ «Одеський район Держгідрографії». Отримані за результатами моделювання денівеляції рівня моря, спричинені дією вітру, порівнювались з їх значеннями, розрахованими за результатами спостережень на МГС як різниця між спостереженою відміткою рівня моря та осередненою за 11 добовий інтервал часу з центром в розрахунковій добі
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
