10ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 7-11 Μαΐου 2012, Αθήνα Μεσόγειος Θάλασσα - Μαύρη Θάλασσα: Ένα ωκεανογραφικό «εργαστήριο»

1. Δυναμική σύζευξη μεταξύ του
ατμοσφαιρικού και του κυματικού
μοντέλου του συστήματος ΠΟΣΕΙΔΩΝ
Α. Παπαδόπουλος1, Π. Κατσαφάδος2 και Γ. Κορρές3
1
Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, Ινστιτούτο Θαλάσσιων Βιολογικών Πόρων και Εσωτερικών Υδάτων
2
Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Γεωγραφίας
3
Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

2. Το σύστημα ΠΟΣΕΙΔΩΝ
Ένα επιχειρησιακό σύστημα
για την παροχή εξειδικευμένων μετρήσεων και
προγνώσεων για τις περιβαλλοντικές συνθήκες
των Ελληνικών Θαλασσών και της Μεσογείου
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

3. Το Δίκτυο Πλωτών Μετρητικών Σταθμών
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

4. Το Σύστημα Αριθμητικών Προγνώσεων
ΣΕ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ
Σύστημα πρόγνωσης καιρού (ΕΤΑ)
Σύστημα πρόγνωσης κυματισμού (WAM & WAVEWATCH)
Σύστημα πρόγνωσης θαλάσσιας κυκλοφορίας (POM)
Σύστημα πρόγνωσης θαλάσσιου οικοσυστήματος (ERSME)
ΣΕ ΕΚΤΑΚΤΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ
 Σύστημα πρόγνωσης εξέλιξης πετρελαιοκηλίδων
 Σύστημα πρόγνωσης παράκτιου κυματισμού
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

5. Το Σύστημα Πληροφόρησης
http://www.poseidon.hcmr.gr
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

6. Σύζευξη αριθμητικών μοντέλων
Μοντέλο κύκλου
Μοντέλο εδάφους εδαφικής σκόνης
Αφομοίωση
Κυματικό
δεδομένων Ατμοσφαιρικό μοντέλο
(LAPS) μοντέλο
Υδρολογικό μοντέλο
Υδροδυναμικό μοντέλο
Μοντέλο εξελ. πετρελαιοκηλ. Αφομοίωση δεδομένων
(Optimal Interpolation)
Αφομοίωση δεδομένων
Oικολογικό μοντέλο (SEEK filter)
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

7. Αλληλεπιδράσεις ατμόσφαιρας – θάλασσας – έδαφος
Σύμφωνα με τη θεωρία ομοιότητας, στο επιφανειακό στρώμα, η
κατακόρυφη κατανομή των ροών ενέργειας ακολουθεί τη
λογαριθμική καμπύλη και προσεγγίζεται με τον καθορισμό των
οριακών συνθηκών σε δύο επίπεδα:
 στο ψηλότερο, π.χ. στο ύψος του πρώτου επίπεδου του μοντέλου
 στο χαμηλότερο σε κάποιο ύψος κοντά στην επιφάνεια, π.χ. στο
ύψος τραχύτητας της επιφάνειας, z0.
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

8. Η έννοια του επιφανειακού στρώματος του ιξώδους
Με την εφαρμογή ενός λεπτού ιξώδους υποστρώματος, πολύ κοντά
στην επιφάνεια, το μήκος τραχύτητας z0, δεν παραμένει σταθερό
αλλά καθορίζεται από το πάχος του υποστρώματος.
Το πάχος του οποίου ρυθμίζεται από τη δυναμική κατάσταση της
ατμόσφαιρας κοντά στην επιφάνεια, που διαμορφώνεται από τις
μοριακές κινήσεις και τη μοριακή διάχυση.
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

9. Ιξώδες υπόστρωμα πάνω από υδάτινη επιφάνεια
Θεωρείται ότι λειτουργεί για τρεις διαφορετικές καταστάσεις της
υδάτινης επιφάνειας πάνω από την οποία εφαρμόζεται:
 Ομαλή και λίγο ταραγμένη: Η ανταλλαγή ενέργειας ρυθμίζεται από τις
μοριακές κινήσεις.
 Ταραγμένη: Το ιξώδες υπόστρωμα παύει να εφαρμόζεται στον
υπολογισμό της ροής της ορμής, ενώ συνεχίζει να λειτουργεί για τον
υπολογισμό των ροών θερμότητας και υγρασίας.
 Πολύ ταραγμένη και ύπαρξη αιωρούμενων σταγονιδίων: Όλες οι ροές
ενέργειας ελέγχονται από την τύρβη.
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

10. Νέος υπολογισμός ύψος τραχύτητας z0
 2
u∗ 
z0 = max α CH , 2.4 × 10 −3 
 
 g 
αCH : συντελεστής Charnock
Στα ατμοσφαιρικά μοντέλα θεωρείται σταθερός.
Εξαρτάται όμως από την κατάσταση της θάλασσας.
Το κυματικό μοντέλο τον υπολογίζει με τη σχέση:
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

11. Αριθμητικά πειράματα – περίπτωση 21-28/03/2011
Ατμοσφαιρικό πεδίο ανέμου Κυματικό
πεδίο aCH
πεδίο z0
πεδίο ύψους κύματος
Ατμοσφαιρικό πεδίο ανέμου Κυματικό
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

12. Διαφορές ταχύτητας ανέμου και σημ. ύψους κύματος
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

13. Διαφορές θερμοκ. αέρα και λανθάνουσας θερμότητας
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

14. Αριθμητικό πείραμα – περίπτωση 21-28/03/2011
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας

15. Επόμενα βήματα
 Η έρευνα πραγματοποιείται στα πλαίσια του ευρωπαϊκού
προγράμματος My-Wave (2012-2014), με τη συμμετοχή 13
ερευνητικών φορέων (όπως, ECMWF, UKMO, Meteo France,
ΚΝΜΙ, Νορβηγική Μετεωρολογική Υπηρεσία, HZG (πρώην
GKSS), CNR-ISMAR, Deltares).
 Η προτεινόμενη μέθοδος θα δοκιμαστεί και για άλλες περιπτώσεις.
 Τα πεδία ανέμου και κυματισμού θα συγκριθούν απευθείας με τις
μετρήσεις του δικτύου των πλωτών μετρητικών σταθμών του
ΠΟΣΕΙΔΩΝ καθώς και με δορυφορικές παρατηρήσεις και θα
αξιολογηθούν ανάλογα.
 Το καλοκαίρι του 2013 θα τεθεί σε επιχειρησιακή λειτουργία.
10o Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας και Αλιείας