Επαλήθευση του Αριθμητικού μοντέλου του ECMWF για το Κύμα

Πριν από λίγο καιρό είχαμε την χαρά και την τιμή στην ΕΜΥ να υποδεχτούμε δύο αξιόλογες φοιτήτριες οι οποίες έκαναν την Πρακτική Άσκησή τους στον τομέα της Ναυτικής Μετεωρολογίας. Η πρώτη φοιτήτρια ήταν η κ. Τζέ Χριστίνα η οποία τελείωνε το τμήμα Γεωγραφίας από το Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο και η άλλη η η κ. Αντουλινάκη Σαββούλα από το Τμήμα Μαθηματικών & Εφαρμοσμένων Μαθηματικών του Πανεπιστημίου Κρήτης. Οι φοιτήτριες ολοκλήρωσαν την εργασία τους υπό την επίβλεψη και καθοδήγηση του Τμηματάρχη Ναυτικής Μετεωρολογίας κ. Μυρσιλίδη Μιχάλη και της επιτελούς του τμήματος κ. Κόττα Διονυσίας.

Στόχοι της εργασίας ήταν η αξιολόγηση των προγνώσεων ναυτιλίας ως προς την κατάσταση θάλασσας και   η    επαλήθευση    των    αποτελεσμάτων    του αριθμητικού   μοντέλου   του   ECMWF   για   το κύμα με χρήση δορυφορικών δεδομένων και  ο  έλεγχος  του  Extreme Forecast Index (EFI)   για  το  κύμα  ως  μέσο προειδοποίησης των προγνωστών.

•    Χρησιμοποιήθηκαν οι μετρήσεις ύψους κύματος των αλτιμέτρων των δορυφόρων JASON 3, JASON 2, S3a και altika, όπως αυτές οπτικοποιούνται στο https://manati.star.nesdis.noaa.gov/datasets/SGWHData.php

• Για κάθε υπό-περιοχή πρόγνωσης με διαθέσιμα δορυφορικά δεδομένα, καταγράφηκε το μέγιστο ύψος κύματος στις περιπτώσεις
– που ξεπερνούσε τα 9ft, για το χρονικό διάστημα Δεκέμβριος 2017 – Μάρτιος 2018 – που ξεπερνούσε τα 6ft, για το χρονικό διάστημα Απρίλιος – Αύγουστος 2018 και η ημέρα και ώρα παρατήρησης

•    Η καταγραφή μετατράπηκε σε περιγραφικούς όρους σύμφωνα με την κλίμακα Douglas

• Η αντίστοιχη (για το 1ο εξάωρο) πρόγνωση Ναυτιλίας ανακτήθηκε από τη βάση της ΕΜΥ και καταγράφηκε η κατάσταση θάλασσας για την περιοχή

• Για τη σύγκριση της κατάστασης θάλασσας από τα αλτίμετρα και την πρόγνωση Ναυτιλίας και τον υπολογισμό των διαφορών τους, έγινε ποσοτικοποίηση ως εξής:
ΗΡΕΜΗ=0, ΛΙΓΟ ΤΑΡΑΓΜΕΝΗ=1, ΤΑΡΑΓΜΕΝΗ=2, ΚΥΜΑΤΩΔΗΣ=3, ΠΟΛΥ ΚΥΜΑΤΩΔΗΣ=4, ΤΡΙΚΥΜΙΩΔΗΣ=5, π.χ. η περιγραφή «λίγο ταραγμένη ή ταραγμένη» χαρακτηρίζεται 1,5

•    Τα δεδομένα αναλύθηκαν σε excel προκειμένου να γίνει αξιολόγηση των εκδοθέντων προγνώσεων

• Για απόλυτες διαφορές έως 0,5 μέτρο  η πρόγνωση αξιολογήθηκε ως «απόλυτα ακριβής», αφού η κατάσταση θάλασσας που προέκυψε από τα δορυφορικά δεδομένα είχε καταγραφεί στην πρόγνωση. Σημειώνεται ότι τα δορυφορικά δεδομένα αφορούν σε μία στιγμή ενώ η πρόγνωση σε ένα 6ωρο και ότι οι μετρήσεις αλτιμετρίας καλύπτουν πολύ μικρό τμήμα της περιοχής πρόγνωσης.

Για  τις  περιπτώσεις  που  καταγράφηκαν  για  τη  χρονική  περίοδο  Δεκέμβριος  2017  – Ιανουάριος 2018 (με ύψη κύματος > 9ft() και πλέον για όλες τις τιμές ύψους κύματος, τα  δορυφορικά  δεδομένα  που  προέρχονταν  από  τους  δορυφόρους  JASON  3  και JASON 2, ανακτήθηκαν από το ftp://avisoftp.cnes.fr/AVISO/pub/

• Τα   αποτελέσματα   του   κυματικού   μοντέλου   του   ECMWF   για   την   πλησιέστερη προγνωστική ώρα ανακτήθηκαν από το www.ecmwf.int   καθώς και ο EFI για την ίδια ημέρα

• Χρησιμοποιήθηκαν τα αποτελέσματα του μοντέλου που με σιγουριά ήταν διαθέσιμα στους προγνώστες θαλασσών, γι’ αυτό επιλέχτηκε το τελευταίο τρέξιμο του μοντέλου που προηγούνταν της προγνωστικής ώρας περισσότερο από 12 ώρες

• Τα  δεδομένα  οπτικοποιήθηκαν  σε  περιβάλλον  GIS,  με  αυτά  για  το  ύψος  κύματος ομαδοποιημένα  ανάλογα  με  την  κατάσταση  θάλασσας  στην  οποία  αντιστοιχούσαν. Παράχθηκαν και σχολιάστηκαν οι αντίστοιχοι χάρτες

• Έγινε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων του αριθμητικού μοντέλου για το κύμα σε σχέση με τα δορυφορικά δεδομένα

Ενδιαφέρει ο έλεγχος της «ικανότητας» του μοντέλου στην πρόγνωση της κατάστασης θάλασσας, προκειμένου οι προγνώστες της Υπηρεσίας να πληροφορηθούν σχετικά.

Ελέγχθηκαν 42 περιπτώσεις στη METAREA III (E), με τα διαθέσιμα δορυφορικά δεδομένα να δίνουν τουλάχιστον σε κάποια περιοχή ύψος κύματος > 9 ft (2,7 m).

Σημειώνεται ότι τα δεδομένα αλτιμετρίας (πέρασμα του δορυφόρου) και η πλησιέστερη σε αυτά προγνωστική ώρα του μοντέλου μπορεί να διαφέρουν έως και 1,5 ώρα. Επίσης ο EFI αφορά σε ολόκληρο το 24ωρο.

Σε 27 περιπτώσεις τα αποτελέσματα του μοντέλου ταυτίζονται με τις δορυφορικές παρατηρήσεις για την κατάσταση θάλασσας  σε  όλες  τις  περιοχές .
Σε 13 περιπτώσεις παρατηρήθηκε υποεκτίμηση και σε 2 υπερεκτίμηση της κατάστασης θάλασσας από το μοντέλο,  σε  κάποια  περιοχή , κατά μία βαθμίδα.
Η υπερεκτίμηση παρατηρήθηκε σε ανοικτή θάλασσα, ενώ η υποεκτίμηση τόσο σε ανοικτή θάλασσα όσο και στο Αιγαίο και τη Μαύρη Θάλασσα.
Ειδικότερα για το Αιγαίο, στις 12 περιπτώσεις με διαθέσιμα δορυφορικά δεδομένα, το μοντέλο προέβλεψε ακριβώς την κατάσταση θάλασσας στις 7 από αυτές και την υποεκτίμησε κατά μία βαθμίδα σε 5 περιπτώσεις κυρίως στα βόρεια τμήματά του.
Στις   περιπτώσεις   πολύ   κυματώδους   κατάστασης   θάλασσας,   σύμφωνα   με   τα   δορυφορικά δεδομένα,
σχεδόν πάντα ο EFI έδινε τιμές τουλάχιστον > 0.7.

Για την κυματώδη κατάσταση, σε ανοικτή θάλασσα συνήθως δεν υπήρχε ένδειξη από τον EFI, ενώ στις υπόλοιπες περιοχές συνήθως υπήρχε τιμή > 0.5 κυρίως κοντά στις ακτές.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

Συνολικά η εργασία  βασίστηκε σε πραγματικά δεδομένα που επιχειρησιακά χρησιμοποιεί καθημερινά ο Μετεωρολόγος Βάρδιας, δηλαδή ο καθ ύλη υπεύθυνος και αρμόδιος για την έκδοση του Δελτίου Καιρού και Θαλασσών.   Τα αποτελέσματα κρίνονται πάρα πολύ καλά για την εξιοπιστία των προγνωστικών συστημάτων που χρησιμοποιούμε στην ΕΜΥ και στο μέλλον θα μπορέσουμε να τα βελτιώσουμε κι άλλο .

Ευχαριστούμε τα Εκπαιδευτικά Ιδρύματα της χώρας μας για το υψηλό επίπεδο εκπαίδευσης που δίνουν στους φοιτητές μας και φυσικά ευχαριστούμε και τις φοιτήτριες για την εξαιρετική επιστημονική μελέτη τους και την αγάπη που έδειξαν για το αντικείμενο της πρακτική άσκησής τους, όσο χρονικό διάστημα ήταν στην ΕΜΥ . Τους  ευχόμαστε καλή σταδιοδρομία και μακάρι στο μέλλον να έχουμε την δυνατότητα να  βρίσκονται κοντά μας τέτοιοι νέοι άνθρωποι με ζήλο και όρεξη για δουλειά .

Θοδωρής Κολυδάς

Διευθυντής Εθνικού Μετεωρολογικού Κέντρου ΕΜΥ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *