WAVEFORUS: ΠΗΛΟΣΗΚΟ ΤΣΖΜΑ ΘΑΛΑΗΑ ΠΡΟΓΝΧΖ ΣΟ ΘΔΡΜΑΨΚΟ ΚΟΛΠΟ Κρεζηενίηης Γ.Ν. 1, Ανδροσλιδάκης Γ. 1, Κομπιάδοσ Κ. 1, Μακρής Υ. 1, Μπαληίκας Β. 1, και Καλανηζή Γ. 2 1 Δξγαζηήξην Θαιάζζηαο Σερληθήο θαη Θαιαζζίσλ Έξγσλ, Αξηζηνηέιεην Παλεπηζηήκην Θεζζαινλίθεο, 54124 Θεζζαινλίθε, E-mail: ynkrest@civil.auth.gr 2 ΟΜΙΚΡΟΝ, ρεδηαζκόο, Μειέηε θαη Γηαρείξηζε Πεξηβαιινληηθώλ θαη Σερληθώλ Έξγσλ Δ.Π.Δ., 15 ν ρικ. Θεζζαινλίθεο-Μνπδαληώλ, Αγξ. νδόο ηξάηηζα, 57001 Θέξκε ΠΔΡΗΛΖΦΖ ηόρνο ηεο έξεπλαο είλαη ε αλάπηπμε ελόο ζύγρξνλνπ ζπζηήκαηνο ζαιάζζηαο πξόγλσζεο (WaveForUs), πςειήο αλάιπζεο, ζηελ πεξηνρή ηνπ Θεξκατθνύ θόιπνπ. Σν επηρεηξεζηαθό ζύζηεκα πεξηιακβάλεη καζεκαηηθά κνληέια γηα ηελ πξνζνκνίσζε ηεο κεηεσξνινγηθήο παιίξξνηαο (HRSS), ηεο ζαιάζζηαο θπθινθνξίαο (POM) ησλ θπκαηηζκώλ (WaveWatch-III). Σα αηκνζθαηξηθά δεδνκέλα ιακβάλνληαη από ην κεηεσξνινγηθό κνληέιν WRF-ARW. Σν ζύζηεκα WaveForUs παξέρεη 3-ήκεξεο πξνγλώζεηο ηεο κέζεο ζηάζκεο ηεο ζάιαζζαο ησλ θπκαηηζκώλ, ηεο θπθινθνξίαο, ησλ ζεξκναιαηηθώλ παξακέηξσλ κέζσ ηειενπηηθώλ εθπνκπώλ θαη δηαδηθηπαθώλ εθαξκνγώλ. Σα απνηειέζκαηα ησλ πξνζνκνηώζεσλ αμηνινγήζεθαλ κε ηελ ρξήζε δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ πεδίνπ θαη δνξπθνξηθώλ δεδνκέλσλ κε ζηόρν ηελ βαζκνλόκεζε ησλ κνληέισλ. ηελ παξνύζα εξγαζία παξνπζηάδνληαη νη βαζηθέο παξάκεηξνη ηνπ πξνγλσζηηθνύ ζπζηήκαηνο θαη απνηειέζκαηα από ηε βαζκνλόκεζε θαη αξρηθή επαιήζεπζε ησλ κνληέισλ ζαιάζζηαο πξόγλσζεο. WAVEFORUS: PILOT SEA-STATE FORECASTING SYSTEM IN THE THERMAIKOS GULF Krestenitis Y.N. 1, Androulidakis Y. 1, Kombiadou K. 1, Makris Ch. 1, Baltikas V. 1, end Kalantzi G. 2 1 Laboratory of Maritime Engineering and Maritime Works, Aristotle University of Thessaloniki, 54124 Thessaloniki, Greece, E-mail: ynkrest@civil.auth.gr 2 OMIKRON Environmental, Engineering and Technical Works Design, Study and Management Ltd, 15 th km Thessaloniki-Moudania, 57001 Thermi, Thessaloniki, Greece ABSTRACT The aim of the present research is the development of a state-of-the-art, high resolution, seastate forecasting system (WaveForUs) in the Thermaikos Gulf. The operational system includes mathematical models for the prognosis of: storm surges (HRSS), the waves (WaveWatch-III), the circulation (POM). Atmospheric forcing is obtained by the WRF-ARW meteorological model. The WaveForUs system provides 3-day forecasts of waves, circulation, seawater thermohaline properties and sea level height via television broadcasts and web-based applications. The present paper focuses on the basic parameters of the forecasting system and on results from the calibration and initial validation of the sea-state forecasting models.
1. ΔΗΑΓΧΓΖ Η πξόγλσζε ησλ ζαιαζζίσλ παξακέηξσλ (θύκα, θπθινθνξία, ζηάζκε ζάιαζζαο) παξνπζηάδεη ζεκαληηθό ελδηαθέξνλ, ηόζν εξεπλεηηθό, όζν θαη πξαθηηθό. Ιδηαίηεξα γηα ηνλ ειιαδηθό ρώξν, κε ηε κεγάιε έθηαζε αθηνγξακκήο αιιά θαη ηηο πνιππιεζείο δξαζηεξηόηεηεο πνπ ιακβάλνπλ ρώξα ζηε ζάιαζζα, είλαη ηδηαίηεξα ζεκαληηθή ε παξνρή πςειήο πνηόηεηαο θαη ρσξηθήο αλάιπζεο ζαιάζζησλ πξνγλώζεσλ ζε εμεηδηθεπκέλνπο θαη κε ρξήζηεο. Γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Θεξκατθνύ Κόιπνπ (ΒΓ Αηγαίν) ππάξρεη έιιεηςε ηέηνησλ πξνγλώζεσλ. Τπό ην πξίζκα απηό, ζρεδηάζηεθε ην πηινηηθό ζύζηεκα πξόγλσζεο WaveForUs (Wave climate and coastal circulation forecasts For public Use), http://wave4us.web.auth.gr, πνπ ζηνρεύεη ζηε ρξήζε εμειηγκέλσλ επηρεηξεζηαθώλ κεζόδσλ κνληεινπνίεζεο θαη πξόγλσζεο αηκνζθαηξηθώλ, θπκαηηθώλ θαη ζαιαζζίσλ παξακέηξσλ. ηόρνο είλαη ε παξνρή θαζεκεξηλώλ πξνγλώζεσλ θύκαηνο θαη ζαιάζζηαο θπθινθνξίαο ζηελ πεξηνρή ηνπ Θεξκατθνύ Κόιπνπ, κε ηξόπν θηιηθό πξνο ην ρξήζηε, κέζσ ηειενπηηθώλ κεηαδόζεσλ θαη δηαδηθηπαθώλ εθαξκνγώλ. Δπηπιένλ, κέζσ πξνζνκνηώζεσλ κεηεσξνινγηθήο παιίξξνηαο παξέρνληαη πξνγλώζεηο ζηάζκεο ζάιαζζαο κε ζθνπό ηελ αμηνιόγεζε ηνπ θηλδύλνπ παξάθηηαο θαηάθιπζεο θαη ηελ πξνεηδνπνίεζε ηνπ θνηλνύ ζρεηηθά κε πηζαλέο πεξηπηώζεηο έθηαθηεο αλάγθεο. Σν πεδίν εθαξκνγήο ηνπ ζπζηήκαηνο πξόγλσζεο είλαη ν Θεξκατθόο Κόιπνο, δειαδή ή ζαιάζζηα πεξηνρή ηνπ ΒΓ ηκήκαηνο ηνπ Βνξείνπ Αηγαίνπ πνπ εθηείλεηαη λόηηα έσο θαη ην αθξσηήξην Καζζάλδξα (39,97ºΝ). Ο Θεξκατθόο Κόιπνο είλαη κηα πεξηνρή κεγάιεο νηθνλνκηθήο θαη πεξηβαιινληηθήο ζεκαζίαο, κε πιεζώξα θνηλσληθννηθνλνκηθώλ δξαζηεξηνηήησλ λα ιακβάλνπλ ρώξα ζηελ παξάθηηα δώλε θαη ζην εζσηεξηθό ηνπ θόιπνπ, όπσο αλαςπρή, αζιεηηθέο θαη ηνπξηζηηθέο δξαζηεξηόηεηεο, αιηεπηηθέο επηρεηξήζεηο (είηε παξάθηηαο αιηείαο θαη αιηείαο αλνηρηήο ζάιαζζαο, είηε κνλάδσλ πδαηνθαιιηέξγεηαο) θαη ζαιάζζησλ κεηαθνξώλ. Παξάιιεια, ηκήκαηα ηνπ θόιπνπ πξνζηαηεύνληαη από δηεζλείο ζπλζήθεο, κεηαμύ ησλ νπνίσλ ην Γέιηα Αμηνύ-Λνπδία-Αιηάθκνλα, ε ιηκλνζάιαζζα ηνπ Αγγεινρσξίνπ θαη νη αιπθέο ηνπ Κίηξνπο. Οη ζηόρνη ηεο παξνύζαο εξγαζίαο είλαη: Η αλάπηπμε ζπζηήκαηνο γηα ηελ πξόγλσζε θύκαηνο, ζαιάζζηαο θπθινθνξίαο θαη παιηξξνηώλ ιόγσ θαηαηγίδσλ ζηελ πεξηνρή ηνπ Θεξκατθνύ θόιπνπ. Η κεηάδνζε 3-ήκεξσλ πξνγλώζεσλ γηα ηηο ελ ιόγσ παξακέηξνπο κέζσ ηειενπηηθώλ εθπνκπώλ θαη δηαδηθηπαθώλ εθαξκνγώλ. Η δηάρπζε απνηειεζκάησλ πςειήο ρσξηθήο αλάιπζεο, ηα νπνία ζα είλαη άκεζα αμηνπνηήζηκα από ηνπο ρξήζηεο ζηελ πεξηνρή (αιηεία, πδαηνθαιιηέξγεηεο, λαπηαζιεηηθέο δξαζηεξηόηεηεο, ηνπξηζκόο, δξαζηεξηόηεηεο αλαςπρήο θιπ) αιιά θαη από άιιεο εθαξκνγέο, όπσο πξνγξάκκαηα πεξηβαιινληηθήο κνληεινπνίεζεο θαη δηαρείξηζεο ηεο παξάθηηαο δώλεο. Η παξνρή απνηειεζκάησλ επηθεληξσκέλσλ ζε πεξηνρέο εηδηθνύ ελδηαθέξνληνο, όπσο πδαηνθαιιηέξγεηεο θαη πξνζηαηεπόκελεο πεξηνρέο. Η άκεζε εηδνπνίεζε θνηλνύ θαη αξρώλ ζηελ πεξίπησζε έθηαθησλ επηθίλδπλσλ γεγνλόησλ ζρεηηθά κε ηελ αλύςσζε ηεο ζηάζκεο ηεο ζάιαζζαο. 2. ΜΔΘΟΓΟΛΟΓΗΑ Η παξνύζα εξγαζία επηθεληξώλεηαη ζηελ παξνπζίαζε ηνπ ζπζηήκαηνο κνληεινπνίεζεο, ην νπνίν απνηειείηαη από ηελ αιιεινπρία ησλ εμήο καζεκαηηθώλ κνληέισλ: Μεηεσξνινγηθό κνληέιν: Weather Research and Forecasting model with the Advanced Research dynamic solver (WRF-ARW, version 3.2.0) [1,2] Μνληέιν κεηεσξνινγηθήο παιίξξνηαο: High Resolution Storm Surge model (HRSS) [3] Κπκαηηθό κνληέιν: WaveWatch-III (WW-III, version 3.14) [4]
Μνληέιν ζαιάζζηαο θπθινθνξίαο: Princeton Ocean Model (POM, version 2008) [5] Σα καζεκαηηθά κνληέια εθαξκόδνληαη ζε ηξία δηαθνξεηηθά πεδία, δηαδνρηθά απμαλόκελεο αλάιπζεο (ρήκα 1): Πεδίν1- Μεζόγεηνο Θάιαζζα, κε ρσξηθό βήκα 0.15 x0.15 (~15km) Πεδίν 2 - Αηγαίν Πέιαγνο, κε ρσξηθό βήκα 0.05 x0.05 (~5km) θαη Πεδίν 3 - Θεξκατθόο Κόιπνο, κε ρσξηθό βήκα 0.016 x0.016 (~1.7km) Η αιιεινπρία δεδνκέλσλ/απνηειεζκάησλ κεηαμύ ησλ καζεκαηηθώλ κνληέισλ θαη ηα πεδία εθαξκνγήο ηνπο ζην ζύζηεκα πξόγλσζεο WaveForUs δίλεηαη γξαθηθά ζην ρήκα 2. Η παξνρή αξρηθώλ θαη νξηαθώλ ζπλζεθώλ ζηα δηάθνξα κνληέια γίλεηαη από ην πεδίν ρακειόηεξεο πξνο ην πεδίν πςειόηεξεο αλάιπζεο (καύξα βέιε ζην ρ.2). Σν κεηεσξνινγηθό κνληέιν εθαξκόδεηαη θαη ζηα ηξία επίπεδα θαη παξέρεη απνηειέζκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη σο δεδνκέλα εηζόδνπ ζε όια ηα ζαιάζζηα κνληέια πξόγλσζεο (ιεπθά βέιε ζην ρ.3). Σν κνληέιν κεηεσξνινγηθήο παιίξξνηαο επίζεο εθαξκόδεηαη θαη ζηα ηξία πεδία (κε ηα απνηειέζκαηα ηνπ πεδίνπ 1 λα παξέρεη νξηαθέο ζπλζήθεο ζην πεδίν 2, ην νπνίν κε ηε ζεηξά ηνπ παξέρεη νξηαθέο ζπλζήθεο ζην πεδίν 3), ελώ ην θπκαηηθό κνληέιν εθαξκόδεηαη ζηα πεδία 2 θαη 3 (κε ηα απνηειέζκαηα ηνπ πεδίνπ 2 λα ηξνθνδνηνύλ κε νξηαθέο ζπλζήθεο ην πεδίν 3). Σν ηξηζδηάζηαην κνληέιν ζαιάζζηαο θπθινθνξίαο εθαξκόδεηαη κόλν ζην Θεξκατθό θόιπν θαη νη νξηαθέο ζπλζήθεο παξέρνληαη από ην ζύζηεκα MyOcean (http://www.myocean.eu). Η ζύδεπμε ησλ κνληέισλ πξόθεηηαη λα γίλεη ρξεζηκνπνηώληαο ηα απνηειέζκαηα ηνπ θπκαηηθνύ κνληέινπ (κπιε βέιε ζην ρ.3), ην νπνίν ζα παξάζρεη απνηειέζκαηα πξνο ην κνληέιν θπθινθνξίαο, ώζηε λα ιεθζνύλ ππόςε νη επηδξάζεηο ησλ ηάζεσλ αθηηλνβνιίαο θαη ησλ ξεπκάησλ κεηαθνξάο κάδαο θαηά Stokes. Δπηπιένλ, ε εμέιημε ηεο κεηαβνιήο ηεο ζηάζκεο ζάιαζζαο, όπσο ππνινγίδεηαη από ην HRSS, ζα παξέρεηαη ζην θπκαηηθό κνληέιν γηα ηνλ θαζνξηζκό ηνπ λένπ ηνπηθνύ βάζνπο θαηά ηελ πξνζνκνίσζε ηνπ θύκαηνο. Οη ζπγθεθξηκέλεο ζπδεύμεηο βξίζθνληαη ππό εθηέιεζε ζηελ παξνύζα θάζε. Σρήκα 1: Τα 3 πεδία εθαξκνγήο ησλ κνληέισλ πξόγλσζεο. Οη δηαγξακκηζκέλεο πεξηνρέο είλαη εθηόο ππνινγηζκώλ.
Σρήκα 2: Απεηθόληζε ησλ κνληέισλ πξόγλσζεο θαη ησλ πεδίσλ εθαξκνγήο ηνπο. Τα καύξα βέιε ζπκβνιίδνπλ ηελ κεηαθνξά αξρηθώλ θαη νξηαθώλ ζπλζεθώλ ελώ ηα ιεπθά ηελ εηζαγσγή δεδνκέλσλ εηζόδνπ θαη ηα κπιε ηε ζύδεπμε κεηαμύ ησλ κνληέισλ. ρεηηθά κε ηα είδε απνηειεζκάησλ πνπ παξέρνπλ ηα κνληέια σο παξακέηξνπο ηεο πξόγλσζεο ή/θαη παξακέηξνπο ζύδεπμεο κεηαμύ ησλ κνληέισλ ηνπ ζπζηήκαηνο, ην κεηεσξνινγηθό κνληέιν παξέρεη απνηειέζκαηα γηα ηε βξνρόπησζε, ηελ αηκνζθαηξηθή πίεζε θαη ζεξκνθξαζία, ηελ εηδηθή θαη ζρεηηθή πγξαζία, ηα πεδία αλέκνπ, ζε 10m ύςνο από ηελ κέζε ζηάζκε ζάιαζζαο (ΜΘ) θαη ηηο ξνέο ζεξκόηεηαο θαη αθηηλνβνιίαο. Σν ζύλνιν ησλ κεηεσξνινγηθώλ πξνγλώζεσλ ρξεζηκνπνηνύληαη από ην κνληέιν ζαιάζζηαο θπθινθνξίαο, ην νπνίν παξέρεη αθνινύζσο απνηειέζκαηα γηα ηελ ηαρύηεηα θαη δηεύζπλζε ησλ ζαιαζζίσλ ξεπκάησλ θαη ηα ζεξκναιαηηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ζαιαζζηλνύ λεξνύ. Αληηζηνίρσο, ην θπκαηηθό κνληέιν έρεη σο δεδνκέλα εηζόδνπ ηα πεδία αλέκνπ θαη δίλεη ηειηθέο πξνγλώζεηο γηα ηελ θαηεύζπλζε θαη ην ύςνο θύκαηνο ζην πεδίν, ελώ ην κνληέιν κεηεσξνινγηθήο παιίξξνηαο ιακβάλεη ζηνηρεία γηα ηα πεδία αηκνζθαηξηθήο πίεζεο θαη αλέκνπ, ζπκπεξηιακβάλεη ηελ αζηξνλνκηθή παιίξξνηα, θαη παξέρεη πξνγλώζεηο γηα ηε ΜΘ. Η δνκή ηνπ ζπζηήκαηνο WaveForUs δίλεηαη γξαθηθά ζην ρήκα 3. Απνηειείηαη από ην ζύζηεκα πξόγλσζεο, πνπ νπζηαζηηθά απαξηίδεηαη από ηα δηάθνξα κνληέια πξόγλσζεο, πνπ ζπλνπηηθά παξνπζηάζηεθαλ πξνεγνύκελα θαη ην ζύζηεκα δεκνζηνπνίεζεο ησλ πξνγλώζεσλ. Σρήκα 3: Σρεκαηηθή απόδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο πξόγλσζεο WaveForUs θαηά ηε θάζε επηρεηξεζηαθήο ιεηηνπξγίαο
Σα απνηειέζκαηα ησλ πξνζνκνηώζεσλ απνζεθεύνληαη ηνπηθά θαη δεκνζηνπνηνύληαη ζηνπο ρξήζηεο κέζσ ηεο ηζηνζειίδαο ηνπ πξνγξάκκαηνο (http://wave4us.web.auth.gr) κε ηε κνξθή ςεθηαθώλ ραξηώλ ρσξηθήο θαηαλνκήο ησλ παξακέηξσλ (κέζε ζηάζκε ζαιάζζηαο επηθάλεηαο, θπκαηηζκόο, ξεύκαηα, ζεξκναιαηηθέο παξάκεηξνη) θαη ρξνλνζεηξώλ εμέιημεο ησλ παξακέηξσλ απηώλ ζηε δηάξθεηα ηεο 3-ήκεξεο πξόγλσζεο. Απώηεξνο ζηόρνο είλαη ε ελεκέξσζε ησλ ελδηαθεξνκέλσλ κέζσ ηειενπηηθώλ κεηαδόζεσλ ηεο 3-ήκεξεο πξόγλσζεο θαη έθηαθησλ δειηίσλ επηθηλδπλόηεηαο παξάθηηαο θαηάθιπζεο ζε πεξίπησζε ζεκαληηθήο (>30cm) ππεξύςσζεο ηεο Μέζεο ηάζκεο Θάιαζζαο (ΜΘ) θαη ζπζηήκαηνο δηαδηθηπαθήο εθαξκνγήο ΓΠ (Web-GIS). ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη απνηειέζκαηα από δηεξεπλεηηθέο πξνζνκνηώζεηο πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ γηα ηε βαζκνλόκεζε θαη ηελ επαιήζεπζε ησλ κνληέισλ ζαιάζζηαο πξόγλσζεο γηα ην έηνο 2012. 3. ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΚΑΗ ΤΕΖΣΖΖ 3.1 Αποηελέζμαηα μονηέλοσ μεηεωρολογικής παλίρροιας ην ζρήκα παξνπζηάδεηαη ε ζπζρέηηζε απνηειεζκάησλ ΜΘ ηνπ κνληέινπ θαη επηηόπνπ κέηξεζεο (παιηξξνηνγξάθνο) γηα ην ιηκέλα Θεζζαινλίθεο ιακβάλνληαο κέζεο εκεξήζηεο ηηκέο ηεο παξακέηξνπ. Παξαηεξείηαη όηη ην κνληέιν, όπσο άιισζηε έρεη ηεθκεξησζεί θαη από πξνεγνύκελεο επηρεηξεζηαθέο εθαξκνγέο ηνπ ζηελ Μεζόγεην θαη γηα δηάθνξεο άιιεο ρξνληθέο πεξηόδνπο (2001-2005) [3], πεξηγξάθεη απνδνηηθά ηελ εμέιημε ηεο ΜΘ, ηδηαίηεξα γηα ηηο πεξηπηώζεηο ηνπηθνύ κέγηζηνπ, νη νπνίεο είλαη ζεκαληηθέο γηα ην ζύζηεκα πξόγλσζεο, θαζώο ελδερνκέλσο πξνθαινύλ πξνβιήκαηα θαηάθιπζεο ζε παξάθηηεο πεξηνρέο κε ρακειό πςόκεηξν. Ιδηαίηεξα γηα ηηο πεξηόδνπο Απξίιηνο-Ινύληνο θαη Ννέκβξηνο-Γεθέκβξηνο, ε πξνζνκνησκέλε ΜΘ είλαη πάξα πνιύ θνληά ζηε κέηξεζε. Βέβαηα, πθίζηαληαη θαη πεξίνδνη όπνπ ππάξρνπλ ζεκαληηθέο απνθιίζεηο, όπσο γηα παξάδεηγκα ε πεξίνδνο Ινύιηνο-Οθηώβξηνο, όπνπ ην κνληέιν θαίλεηαη λα έρεη κηα ζπληεξεηηθή ππνηίκεζε ηεο ΜΘ. Παξ όια απηά, ην κνληέιν είλαη εκθαλώο απνδνηηθό ζηελ πεξηγξαθή ηεο εμέιημεο ηεο ΜΘ, αθνύ αθνινπζεί ζε κεγάιν βαζκό ηε ρξνληθή κεηαβιεηόηεηα ησλ κεηξήζεσλ. Η πεξαηηέξσ βαζκνλόκεζε ηνπ κνληέινπ κε ζθνπό ηελ παξαγσγή αθόκα πην αμηόπηζησλ απνηειεζκάησλ βξίζθεηαη ππό εμέιημε. Μηα πηζαλή πεγή ζθάικαηνο είλαη ε ζέζε ηνπ παιηξξνηνγξάθνπ εληόο ηεο ιηκελνιεθάλεο, ε νπνία κπνξεί λα δεκηνπξγεί ηνπηθά θαηλόκελα (αλαθιάζεηο, ηαιαληώζεηο θιπ). Απηά δελ είλαη δπλαηόλ λα απνδνζνύλ από ην κνληέιν κεγαιύηεξεο θιίκαθαο (~1.6 km) ζε ζρέζε κε ην κέγεζνο ηνπ ιηκέλα. Σρήκα 4: Σύγθξηζε κέζεο εκεξήζηαο ηηκήο ΜΣΘ κεηαμύ πξνζνκνίσζεο θαη κέηξεζεο παιηξξνηνγξάθνπ γηα ηελ πεξηνρή ηνπ ιηκέλα Θεζζαινλίθεο
3.1 Αποηελέζμαηα κσμαηικού μονηέλοσ Με δεδνκέλν ηηο πεξηνξηζκέλεο δηαζέζηκεο κεηξήζεηο ύςνπο θύκαηνο γηα ην πεδίν ηνπ Θεξκατθνύ θόιπνπ, επηιέρζεθε ην πεδίν 2 (Αηγαίν) γηα ηελ βαζκνλόκεζε/επαιήζεπζε ηνπ κνληέινπ W-III. ην ρήκα 5 παξνπζηάδνληαη νη ηξνρηέο ηνπ δνξπθόξνπ Jason-2/ Phase A ζην πεδίν (α) θαη ε ζπζρέηηζε κεηαμύ ζεκαληηθνύ ύςνπο θύκαηνο (H s ) όπσο ππνινγίδεηαη από ην θπκαηηθό κνληέιν θαη ηηο δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο, γηα ηελ πεξίνδν 13/01/2012 κερξη 17/04/2012. Γηα ηηο αλάγθεο ηεο ζύγθξηζεο, πξαγκαηνπνηήζεθε ρσξηθή θαη ρξνληθή επηθάιπςε (time and space collocation) γηα ηε ζύκπησζε δνξπθνξηθώλ κεηξήζεσλ θαη ππνινγηζκώλ ηνπ κνληέινπ. εκεηώλεηαη, πσο νη ηηκέο ηνπ ζεκαληηθνύ ύςνπο θύκαηνο ησλ ηξνρηώλ ηνπ δνξπθόξνπ, απέρνπλ ρξνληθά κεηαμύ ηνπο έλα πεξίπνπ ιεπηό ηεο ώξαο. Γηα ηελ ρξνληθή επηθάιπςε (collocation over time) ησλ δνξπθνξηθώλ ηηκώλ θαη ησλ ηηκώλ ηνπ κνληέινπ, επηιέρηεθαλ νη δνξπθνξηθέο ηηκέο εθείλεο νη νπνίεο ελέπηπηαλ εληόο εηθνζαιέπηνπ από ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο εμόδνπ ησλ απνηειεζκάησλ ηνπ κνληέινπ, ησλ νπνίσλ ην βήκα είλαη εμάσξν. Γηα ηελ ρσξηθή επηθάιπςε (collocation over space), ην θπκαηηθό κνληέιν ηξνθνδνηήζεθε κε ηηο ζπληεηαγκέλεο ησλ δνξπθνξηθώλ ηηκώλ πνπ επηιέρζεθαλ κεηά ηε ρξνληθή επηθάιπςε, θαη θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ππνινγηζκώλ ηνπ πξαγκαηνπνηήζεθε θαη εζσηεξηθή παξεκβνιή, ώζηε ηα απνηειέζκαηα ηνπ κνληέινπ λα αλαθέξνληαη ζηηο ζέζεηο ησλ δνξπθνξηθώλ δεδνκέλσλ. Μεηά από απηή ηε δηαδηθαζία, νη ρσξηθά θαη ρξνληθά επηθαιππηόκελεο ηηκέο ησλ δνξπθνξηθώλ δεδνκέλσλ θαη ηεο εμόδνπ ηνπ θπκαηηθνύ κνληέινπ, θαη γηα ηελ ρξνληθή πεξίνδν ηεο ζύγθξηζεο, είλαη ζε πιήζνο 441. Αληίζηνηρε δηαδηθαζία, έγηλε θαη γηα ηελ ζύγθξηζε ηεο ηαρύηεηαο ηνπ αλέκνπ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη σο είζνδνο γηα ην θπκαηηθό κνληέινπ, θαη ηεο ηαρύηεηαο ηνπ αλέκνπ πνπ ππνινγίδεηαη από ηα δνξπθνξηθά δεδνκέλα. Από ηελ δηαδηθαζία γηα ηελ ρσξηθή θαη ρξνληθή επηθάιπςε ησλ δεδνκέλσλ ηεο ηαρύηεηαο ηνπ αλέκνπ, πξνέθπςαλ 519 ζεκεία. Όπσο παξαηεξείηαη ζην ρήκα 5, ε ζπζρέηηζε ησλ δύν ζεη δεδνκέλσλ είλαη ηθαλνπνηεηηθή (y = 0.944x), αλ ιάβεη θαλείο ππ όςηλ πσο θαη νη ππνινγηζκνί ηνπ ζεκαληηθνύ ύςνπο θύκαηνο από ηα δνξπθνξηθά δεδνκέλα κέζσ αιγνξίζκσλ, εκπεξηέρνπλ ζεκαληηθά ζθάικαηα. Δπίζεο ε αληίζηνηρε ζύγθξηζε γηα ηελ ηαρύηεηα ηνπ αλέκνπ (δελ παξνπζηάδεηαη εδώ), εκθάληζε παλνκνηόηππε κνξθή δηαζπνξάο, γεγνλόο πνπ δειώλεη πσο νη δηαθνξέο νθείινληαη πεξηζζόηεξν ζε δηαθνξέο κεηαμύ ηνπ αλεκνινγηθνύ πεδίνπ εηζόδνπ ηνπ κνληέινπ θαη ησλ αληίζηνηρσλ αλεκνινγηθώλ δνξπθνξηθώλ ηηκώλ θαη ιηγόηεξν ζε ζθάικαηα ππνινγηζκώλ ηνπ κνληέινπ. Σέινο, ην γεγνλόο όηη ε κεγαιύηεξε δηαζπνξά εκθαλίδεηαη ζε ηηκέο ζεκαληηθνύ ύςνπο θύκαηνο κηθξόηεξεο ησλ 1.5m, πξνζδίδεη έλα αθόκα ζεκείν αμηνπηζηίαο ζηνπο ππνινγηζκνύο ηνπ θπκαηηθνύ κνληέινπ. Σρήκα 5: Τξνρηέο δνξπθόξνπ Jason 2 (α) θαη ζύγθξηζε ζεκαληηθνύ ύςνπο θύκαηνο H s (m) κεηαμύ πξνζνκνίσζεο θαη δνξπθνξηθήο κέηξεζεο (β)
3.3 Αποηελέζμαηα μονηέλοσ κσκλοθορίας Η πξνζνκνίσζε ηεο θπθινθνξίαο γηα ην 2012 πξαγκαηνπνηήζεθε ζεσξώληαο νκνγελέο πεδίν αξρηθώλ ζπλζεθώλ θαη πην ζπγθεθξηκέλα ζεξκνθξαζία ίζε κε 13 C, αιαηόηεηα ίζε κε 35 psu θαη κεδεληθώλ ηαρπηήησλ. εκεηώλεηαη επίζεο όηη γηα ην ελ ιόγσ δηάζηεκα δελ ήηαλ δπλαηή ε εύξεζε νξηαθώλ ζπλζεθώλ από ην ζύζηεκα MyOcean. Έηζη γηα ηελ πξνζνκνίσζε ηνπ 2012 εθαξκόζηεθε ε ζπλζήθε ειεύζεξεο δηάβαζεο ζην αλνηρηό λόηην όξην ηνπ πεδίνπ. ην ζρήκα 6 δίλεηαη ε ρξνλνζεηξά επηθαλεηαθήο ζεξκνθξαζίαο (SST: Sea Surface Temperature) ζε ηέζζεξηο ζέζεηο ηνπ πεδίνπ εθαξκνγήο θαη ε ζύγθξηζή ηνπο κε αληίζηνηρεο δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο (βέιηηζηε παξεκβνιή ζε πςειή αλάιπζε κεηξήζεσλ SST από αηζζεηήξεο ππεξύζξσλ αθηηλώλ). εκεηώλεηαη όηη ππάξρνπλ ζεκαληηθέο δηαθνξέο δηαθξηηνπνίεζεο κεηαμύ ηνπ ππνινγηζηηθνύ θαλλάβνπ (κε ρσξηθό βήκα dx=dy=1/60º) θαη ηνπ θειηνύ ησλ δνξπθνξηθώλ κεηξήζεσλ (dx=dy=1/16º). Σρήκα 6: Σύγθξηζε ηηκώλ SST κε δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο γηα ην 2012 γηα ηεο πεξηνρέο ηεο Θεζζαινλίθεο (εζσηεξηθόο Θεξκατθόο), ηνπ θεληξηθνύ θόιπνπ, ηνπ Ληηνρώξνπ (αλαηνιηθέο αθηέο) θαη ησλ Νέσλ Μνπδαληώλ (δπηηθέο αθηέο). Παξαηεξνύκε όηη γεληθά ην κνληέιν αλαπαξάγεη ηνλ εηήζην θύθιν ζεξκνθξαζίαο ζην πεδίν θαη ε ζύγθιηζε πξόγλσζεο θαη κέηξεζεο είλαη γεληθά θαιή (ζπληειεζηήο ζπζρέηηζεο R 2 ~0.96), ελώ παξάιιεια πθίζηαληαη δηαθνξέο ζηελ αθξίβεηα κεηαμύ ησλ πεξηνρώλ ηνπ θόιπνπ. Έηζη, ε πξόγλσζε γηα ηελ πεξηνρή ηνπ εζσηεξηθνύ Θεξκατθνύ θόιπνπ (Θεζζαινλίθε) παξνπζηάδεη απνθιίζεηο ζε ζρέζε κε ηηο κεηξήζεηο, ιόγσ θαη ησλ κηθξώλ βαζώλ ζηελ πεξηνρή, πνπ νδεγνύλ ζηελ ηαρύηεξε αλάκημε ησλ λεξώλ θαη ηεο ζεξκόηεηαο. Γεληθά, γηα ηνπο πξώηνπο κήλεο ηεο πξνζνκνίσζεο νη ηηκέο SST είλαη ρακειόηεξεο από απηέο ησλ κεηξήζεσλ, πνπ νθείιεηαη πηζαλόηαηα ζηηο νκνγελείο αξρηθέο ζπλζήθεο πνπ ζεσξήζεθαλ. Γηα ηελ πεξηνρή ηνπ θεληξηθνύ Θεξκατθνύ θόιπνπ θαη ησλ δπηηθώλ αθηώλ (Ληηόρσξν) ε ζύγθιηζε πξνζνκνίσζεο κε ηα δνξπθνξηθά δεδνκέλα είλαη αξθεηά θαιή (κ.η. ζθάικαηνο 0.77±1.17ºC θαη 0.65±1.11ºC, αληίζηνηρα). Παξάιιεια, γηα ηελ πεξηνρή ηνπ αλαηνιηθνύ θόιπνπ (Ν. Μνπδαληά) ην κνληέιν γεληθά παξνπζηάδεη ηθαλνπνηεηηθή απόδνζε (κ.η. ζθάικαηνο 0.82±1.20ºC), κε εμαίξεζε ηελ πεξίνδν ηνπ ρεηκώλα όπνπ πξνβιέπεη πςειόηεξεο ζεξκνθξαζίεο από απηέο ησλ κεηξήζεσλ, δηαθνξά πνπ πηζαλόηαηα νθείιεηαη ζηελ έιιεηςε δεδνκέλσλ γηα ηηο νξηαθέο ζπλζήθεο. Η εηζξνή λεξώλ από ηελ αλνηρηή ζάιαζζα ζην πεδίν πξαγκαηνπνηείηαη θαηά θύξην ιόγν θπθισληθά, κε ηα ςπρξόηεξα (θαη
πςειήο αιαηόηεηαο) λεξά ηνπ Βνξείνπ Αηγαίνπ λα εηζέξρνληαη ζην Θεξκατθό θαηά κήθνο ησλ αλαηνιηθώλ αθηώλ. Δπνκέλσο, δεδνκέλνπ όηη ε επίδξαζε ησλ λεξώλ αλακέλεηαη λα είλαη εληνλόηεξε ζην αλαηνιηθό ηκήκα ηνπ θόιπνπ, γηα ηε δεδνκέλε πεξίνδν ζα είραλ ζαλ ζπλέπεηα ηελ κείσζε ηνπ SST. ρεηηθά κε ηηο ππόινηπεο παξακέηξνπο πξόγλσζεο ηνπ κνληέινπ θπθινθνξίαο (δελ παξνπζηάδνληαη εδώ) αλαθέξεηαη όηη βξίζθνληαη ζε ζπκθσλία κε αληίζηνηρεο κεηξήζεηο θαη κε γλσζηά πξόηππα θπθινθνξίαο ζηελ πεξηνρή. εκεηώλεηαη όηη ε επίδξαζε ησλ πθάικπξσλ λεξώλ ησλ πνηακώλ ζα ιεθζεί ππόςε ζηελ επηρεηξεζηαθή θάζε ηνπ πξνγξάκκαηνο (3ήκεξεο πξνγλώζεηο) ρξεζηκνπνηώληαο δεδνκέλα ζηάζκεο ησλ θαηάληε θξαγκάησλ ησλ πνηακώλ ηεο πεξηνρήο ζε ζπλδπαζκό κε εθηηκήζεηο επηθαλεηαθώλ απνξξνώλ. 4. ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ Σν ζύζηεκα WaveForUs είλαη έλα νινθιεξσκέλν ζύζηεκα ζαιάζζηαο πξόγλσζεο πνπ ζα είλαη ζε ζέζε λα παξέρεη πςειήο πνηόηεηαο θαη αλάιπζεο πξνγλώζεηο θύκαηνο, θπθινθνξίαο θαη ζεξκναιαηηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ θαη αλύςσζεο ηεο ζηάζκεο ζάιαζζαο γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Θεξκατθνύ Κόιπνπ. Σν ζύζηεκα πξόθεηηαη ζύληνκα λα ηεζεί ζε επηρεηξεζηαθή ιεηηνπξγία, θαηά ηελ νπνία ηα απνηειέζκαηα ζα δηαρένληαη κε ηξόπν θηιηθό θαη άκεζν πξνο ην ρξήζηε θαη ζα παξέρνπλ γεληθή αιιά θαη πην εμεηδηθεπκέλε πιεξνθνξία ζε ζρέζε κε ηελ θαηάζηαζε ηνπ ζαιάζζηνπ πεδίνπ ζηελ πεξηνρή. ηελ παξνύζα εξγαζία παξνπζηάζηεθαλ ηα αιιειν-ζπλδεόκελα κνληέια πξόγλσζεο ησλ ζαιαζζίσλ παξακέηξσλ, θαζώο θαη ελδεηθηηθά απνηειέζκαηα από ηελ βαζκνλόκεζε/επαιήζεπζε ησλ κνληέισλ ζαιάζζηαο πξόγλσζεο ηνπ ζπζηήκαηνο, από ηα νπνία γίλεηαη εκθαλέο όηη ε απόδνζή ηνπο είλαη αξθεηά ηθαλνπνηεηηθή. ΔΤΥΑΡΗΣΗΔ Σν εξεπλεηηθό πξόγξακκα WaveForUs ρξεκαηνδνηείηαη από ηε δξάζε «ΤΝΔΡΓΑΙΑ 2011»: πκπξάμεηο Παξαγσγηθώλ θαη Δξεπλεηηθώλ Φνξέσλ ζε Δζηηαζκέλνπο Δξεπλεηηθνύο θαη Σερλνινγηθνύο Σνκείο ζηα πιαίζηα ηνπ Δπηρεηξεζηαθνύ Πξνγξάκκαηνο "Αληαγσληζηηθόηεηα θαη Δπηρεηξεκαηηθόηεηα" (ΔΠΑΝ ΙΙ, ΔΠΑ 2007-13).θαη πινπνηείηαη από: (α) ην Δξγαζηήξην Θαιάζζηαο Σερληθήο θαη Θαιαζζίσλ Έξγσλ ηνπ Α.Π.Θ., (β) ηελ εηαηξία ΟΜΙΚΡΟΝ, ρεδηαζκόο, Μειέηε θαη Γηαρείξηζε Πεξηβαιινληηθώλ θαη Σερληθώλ Έξγσλ ΔΠΔ, (γ) ηελ ΓΙΟΝ Σειεόξαζε ΑΔ, (δ) ην Δξγαζηήξην Μεηεσξνινγίαο θαη Κιηκαηνινγίαο ηνπ Α.Π.Θ. θαη (ε) ηελ Πεξηθέξεηα Κεληξηθήο Μαθεδνλίαο. ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ 1. Skamarock W.C., J.B. Klemp, J. Dudhia, D.O. Gill, D.M. Barker, M.G. Duda, X.-Y. Huang, W. Wang and J.G. Powers (2008) A description of the Advanced Research WRF Version 3, NCAR/TN-475 2. Wang W., C. Bruyère, M. Duda, J. Dudhia, D. Gill, H.-C. Lin, J. Michalakes, S. Rizvi, X. Zhang, J. Beezley, J. Coen and J. Mandel (2010) ARW Version 3 Modeling System User s Guide, NCAR-MMM, pp. 354 3. Krestenitis Y.N., Androulidakis Y., Kontos Y. and Georgakopoulos G. (2010) Coastal inundation in the north-eastern Mediterranean coastal zone due to storm surge events, Journal of Coastal Conservation, DOI: 10.1007/s11852-010-0090-7 4. Tolman, HL (2009) User manual and system documentation of WAVEWATCH-III version 2.22, NOAA / NWS / NCEP / OMB, Technical Note, No. 276, 194 pp. 5. Blumberg, A.F. and Mellor G.L. (1987) A description of a three-dimensional coastal ocean circulation model, Three-Dimensional Coastal Ocean Models, (N.S. Heaps editor), American Geophysical Union, Washington, DC, pp. 1-16