Seegangsmonitor. hochauflösende Wellenvorhersagen und -analysen für die deutschen Küsten

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1 Seegangsmonitor hochauflösende Wellenvorhersagen und -analysen für die deutschen Küsten Jens Kieser, Thomas Bruns Deutscher Wetterdienst (DWD) Anja Lindenthal, Frank Janssen, Thorger Brüning Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Arno Behrens Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) Xiao-Ming Li, Susanne Lehner, Andrey Pleskachevsky Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

2 Inhalt: Motivation das neue Seegangsmodell CWAM Modellentwicklung Vergleich von Modellergebnissen mit Messungen Einfluss von Tiefe und Strömung auf den Seegang Zusammenfassung, Schlussfolgerung Beratungsprodukte Ausblick

3 Motivation: DWD: operationelles Seegangsvorhersagesystem bestehend aus GWAM und EWAM BSH: operationelle Strömungs- und Wasserstandsvorhersage unter Nutzung von Ozean-Zirkulationsmodellen (BSH CMOD,HBM) Vorhersagen für: Berufsschifffahrt, Freizeitschifffahrt, Küstenschutz, Behörden, Offshore- Industrie,

4 Motivation: Verbesserung der operationellen Vorhersage von Seegang, Strömung und Wasserstand für die deutschen Küstengewässer Schwerpunkte des Projektes: Entwicklung des hochauflösenden, gekoppelten Seegangs- und Strömungsmodells CWAM für die Deutsche Bucht und die westliche Ostsee Bereitstellung von hochauflösenden Radar-Satellitendaten in Nahe-Echtzeit zur Validierung der Modellergebnisse Entwicklung neuer Vorhersageprodukte

5 CWAM NEU! räumliche Auflösung ca 900 m, etwa 6 mal feiner als EWAM (konventionelles, regionales Seegangsmodell) gekoppelt mit dem Ozeanzirkulationsmodell (HBM), welches Informationen über Strömung und Wasserstand liefert

6 CWAM NEU! räumliche Auflösung ca 900 m, etwa 6 mal feiner als EWAM (konventionelles, regionales Seegangsmodell) gekoppelt mit dem Ozeanzirkulationsmodell (HBM), welches Informationen über Strömung und Wasserstand liefert MODELL KONVENTIONELL

7 Vergleich zwischen CWAM, EWAM und Messungen in der Deutschen Bucht, hier signifikante Wellenhöhe (SWH) In-situ Messungen, EWAM, CWAM (* Das Projekt FINO wird gefördert durch das Bundesministerium für Umwelt und Reaktorsicherheit und durch den Projektträger Jülich.)

8 Wassertiefe 25m EWAM (konventionell) CWAM (neu)

9 Wassertiefe 25m Wassertiefe EWAM (konventionell) CWAM (neu) 30m

10 Wellenhöhen und Wind aus TerraSAR-X-Beobachtungen: TerraSAR-X-aufnahme abgeleitete Wellenhöhe abgeleitete Windgeschwindigkeit

11 Der Einfluss von veränderlicher Wassertiefe und Strömung auf die Wellenhöhe: Einfluss Wassertiefe +Strömung

12 Der Einfluss von veränderlicher Wassertiefe und Strömung auf die Wellenhöhe: Einfluss Wassertiefe +Strömung signifikante Wellenhöhe Wassertiefe relativ zu Referenzwert Strömung

13 Der Einfluss von veränderlicher Wassertiefe und Strömung auf die Wellenhöhe: Einfluss Wassertiefe +Strömung signifikante Wellenhöhe Wassertiefe relativ zu Referenzwert Einfluss Strömung Strömung

14 Der Einfluss von veränderlicher Wassertiefe und Strömung auf die Wellenhöhe: Einfluss Wassertiefe +Strömung signifikante Wellenhöhe Wassertiefe relativ zu Referenzwert Einfluss Strömung Strömung

15 Entwicklung CWAM Zusammenfassung und Schlussfolgerung: Vergleich erster Modellergebnisse mit Bojendaten zeigt: allgemeine Verbesserung der Wellenhöhenvorhersage durch höhere räumliche Auflösung und durch detailiertere Wiedergabe der Topografie und Bathymetrie erste Studien zeigen: potentielle Verbesserungen der Vorhersage in küstennahen Gebieten, wenn zeitabhängige Wasserstandsänderungen und Strömungen berücksichtigt werden Strömungseffekte eher lokal, doch Schifffahrtsrouten führen durch betroffene Seegebiete

16 Beratungsprodukte Bereits verfügbare Produkte: Strömungsvorhersagen des BSH unter

17 Beispiel einer Strömungsberechnung für einen Unterwassereinsatz beim BSH Station: FINO1 hier Berechnung mit BSHcmodV4 (ungekoppelt) Bereits verfügbare Beratungsprodukte: ca. 2h ca. 5h

18 Beratungsprodukte Bereits verfügbare Produkte: Streckenwettertabellen für Ihre individuelle Route

19 Beratungsprodukte Bereits verfügbare Produkte: Tabellarische Punktvorhersagen für beliebige Seepunkte bzw. Seegebiete

20 Beratungsprodukte Bereits verfügbare Produkte: Seegangs- und Windpfeilkarten

21 Mögliche neue Produkte Zeitreihe Streckenwetter

22 Mögliche neue Produkte Zeitreihe Wegpunktvorhersage

23 Mögliche neue Produkte Signifikante Wellenhöhe UTC Vergleich CWAM (Modell, Farbflächen) mit TerraSAR-X (Satellit, Sternchen)

24 Ausblick: Interaktive Kopplung von CWAM und HBM (Nutzung von Kopplungs- Software) Erweiterung der Vorhersagezeit auf 24 (48) Stunden Verfeinerung und Anpassung der Algorithmen zur Ableitung meteomariner Größen aus satellitengestützten TerraSAR-X-Messungen Überprüfung und Bewertung von Modellergebnissen durch TerraSAR-X-Messungen Entwicklung von neuen Vorhersageprodukten

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

26 Scatter Index as used by Ris et al. 1999: SI=rms error /X rms error = 1/N (X n -Y n ) 2 X n : observed values Y n : computed values N: number of observations X: averaged observed value N