<img height="1" width="1" style="display:none" src="https://www.facebook.com/tr?id=1552095988155819&amp;ev=PageView&amp;noscript=1">
contact us

Tidetech環境數據 - 來源和驗證

天氣數據

Skill comparison
圖1–技能比較–多種大氣模型–風速––1000hPa水平

Tidetech提供了一系列數值天氣模型輸出,這些輸出來自官方政府資源和私人天氣供應商。 它們包括GFS (Global Forecast System) (全球預報系統) - US National Centre for Environmental Prediction (美國國家環境預測中心), ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecasting) (歐洲中程天氣預報中心) 和 CMC (Canadian Meteorological Centre) (加拿大氣象中心)。 提供的主要操作產品是GFS,這是天氣路由公司常用的模型。 通常由以下機構提供驗證統計資訊,用於比較執行預測的天氣模型NOAA(https://www.emc.ncep.noaa.gov/gmb/STATS_vsdb/)


最近一個月數據的平均統計指標比較了全球和區域範圍內6種營運模式(包括GFS,CMC和ECMWF)的效果。


Murphy技能得分用於比較大氣模型的預測技能,其中值1等於完美得分。 在圖1中,可以將GFS模型的性能(黑線)與其他模型進行比較。

波浪數據

Wave Data
圖2-每月摘要統計-多個Wave模型。

Tidetech提供來自NCEP WW3模型(NCP)的波浪數據。

WMO (World Meteorological (世界氣象組織)通常會針對所有常見的波浪浮標,對所有運行中的波浪模型預報(16個模型,5天預報)的波浪參數進行例行的月度匯總統計(請參閱
https://www.jcomm.info/index.php?option=com_content&view=article&id=131&Itemid=37).

這些浮標集中在歐洲西北大陸架,美國東北部,美國西北部,加勒比海地區和夏威夷等地,其他地方也有少數浮標。這些摘要(最近的一次是2017年9月至2017年11月)顯示,重要波高(Hs)的RMSE隨著預測時間的增加而增加(從0.4m到0.8m,一致分佈為0.2m),如圖所示該報告中的圖2與上述風速預測類似。模型傾向於通過預測窗口始終低估或高估Hs約0.1m。

海洋模型

Tidetech從由哥白尼環境監測服務(Copernicus Environment Monitoring Service)(CMEMS)運行的Mercator(NEMO)模型和由美國海軍研究實驗室(US Naval Research Laboratory)運行的HYCOM獲取海洋模型數據。

墨卡托(Mercator)示例的驗證:常規計算了幾個模型參數(鹽度,溫度,海平面異常,海面溫度)的度量,將模型與原位或衛星觀測值進行比較。圖3顯示了在2014年4月至2017年12月這四年的30天平均期間內,衛星高度計和模型在整個地球上的海平面異常(SLA)比較。選擇海平面異常是因為這是造成海平面異常的主要因素確定大型地轉流的預測精度。

可以看出,平均而言,分析(時間t0)的均方根誤差為7-8厘米(RMSE),在最初3年內變化不大,但在開始時顯著減小至6厘米。 (儘管略有惡化),但RMSE增加到〜9 cm時,預計交貨時間為36、84和132h之間幾乎沒有差異。該偏差雖然在2014年幾乎總是正的(即高估),但在接下來的幾年中表現出明顯的年振盪,振幅為1cm,大約為零,12月的負最大值為-1cm。

陰影區域顯示了每個平均週期內的高度計測量次數,是可用衛星數的函數。隨著2017年增加的衛星數量(例如Envisat),觀測數量增加了50%,並且相應地,RMSE隨衛星觀測數量的增加而減少,其預測誤差現在與之前的分析誤差相似。

Mercator ocean model sea level anomaly statistics.
Figure 3 – Mercator ocean model sea level anomaly statistics.圖3 – Mecator 海洋模型海平面異常統計。

潮汐

Tidetech利用英國國家海洋學中心 UK National Oceanography Centre (以前是Proudman海洋學實驗室)開發的技術,構建了潮汐高度和洋流的水動力模型

 

使用可用的觀察結果驗證模型輸出。 首選方法是針對從電流表獲得的潮流進行驗證。 以下是驗證Tidetech用於三藩市灣San Francisco Bay的高解析度模型的範例。

Tides
Time
Currents
图4. San Francisco Bay 旧金山湾SF100v05潮流比较。 Tidetech模型针对地表以下不同深度的电流表(ADCP)数据输出。型号(红色)ADCP(蓝色)。

不幸的是,由於在公海測量電流的挑戰,全球只能獲取非常少量的電流表數據。 在這裡查看更多

代替當前的水錶數據,可以對照從潮汐儀數據分析中獲得的潮汐高程來驗證模型輸出。 需要至少12個月的觀察時間才能獲得足夠的潮汐分量,以準確預測未來的潮汐高度。

可提供這種品質的資訊的位置僅限於主要(主要或標準)埠。 理想情況下,要獲得全套潮汐要素,觀測值將需要跨越18.6年(整個潮汐週期)。

圖5顯示了針對潮汐儀數據對Tidetech的三藩市灣高解析度模型的驗證。

San Francisco Bay tidal elevations
图5. San Francisco Bay旧金山湾SF100v05潮高的比较。 Tidetech模型输出与SF Bay模型(红色)观测值(蓝色)中六个不同位置的潮汐仪数据相对应。

在較大的模型網格上,對網格正方形上的模型值求平均值將使比較本質上更為籠統,但是它們仍然很有用。

圖6顯示了潮汐科技2公里分辨率英國香奈兒模型與潮汐儀數據分析產生的潮汐高程預測之間的比較。

englishchannel
圖6.英吉利海峽區域潮汐模型–標準和次要港口高度比較。官方的潮汐高度預測(英國國家海洋學中心-測潮儀)與Tidetech。模特-藍色。觀察-綠色。

儘管應謹慎使用這種方法,但也可以通過官方渠道驗證潮流。 不幸的是,與對主要港口的潮汐高度的預測不同,來自官方來源的預測潮流可能在準確性上有很大差異。 許多來自現代儀器之前很久以前的觀測。 要在一個位置重現主要成分,至少需要花費一個月的觀察時間,而且在很多情況下,實際上只需要進行幾天的觀察。

氣象條件不平靜時進行的觀察也值得懷疑,因為風力驅動的地表電流會扭曲結果。 圖7顯示了Tidetech的2公里英吉利海峽模型中的潮流,該潮流已根據UKHO潮汐鑽石的預測進行了驗證。 如果存在差異,則無法說出模型是否正確或觀察結果是否不完整。

tide5
圖7.英吉利海峽潮汐模型–海上潮流預測。官方數據(UKHO潮汐鑽石)對Tidetech。

衛星衍生產品

Comparison
圖8.衛星SST與原位測量的比較。

海面溫度Sea service temperature(SST)。 Tidetech使用每天生產1公里的全球混合產品。 該產品由不同的衛星組合而成,由加利福尼亞的噴氣推進實驗室生產。

每天都會對全球產品與現場數據進行比較。 下圖8顯示了2014年5月2日混合SST與船舶測量值的散點圖,表明使用了3000多次觀測值,平均偏差為-0.12°C,RMS為0.79°C。 這是隨機抽出的一天,看起來很典型。