Estudio de Simulación del Modelo Acoplado WRF-ROMS-SWAN: Efecto del Acoplamiento Atmósfera-Océano en las Predicciones del Nivel del Mar Bajo Condiciones de Ciclón Tropical y Monzón del Noreste en Hong Kong
Autores: Leung, Ngo-Ching; Chow, Chi-Kin; Lau, Dick-Shum; Lam, Ching-Chi; Chan, Pak-Wai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio de Simulación del Modelo Acoplado WRF-ROMS-SWAN: Efecto del Acoplamiento Atmósfera-Océano en las Predicciones del Nivel del Mar Bajo Condiciones de Ciclón Tropical y Monzón del Noreste en Hong Kong
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Modelo de marea de tormenta
Pronóstico de aumento del nivel del mar
Ciclones tropicales
Sistema de Modelado COAWST
Modelo WRF-ROMS-SWAN
Factores meteorológicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
El Observatorio de Hong Kong ha estado utilizando un modelo paramétrico de oleaje de tormenta para predecir el aumento del nivel del mar debido al paso de ciclones tropicales. Este modelo incluye un parámetro de compensación para tener en cuenta el aumento del nivel del mar debido a otros factores meteorológicos. Al agregar la previsión del aumento del nivel del mar a la predicción de la marea astronómica utilizando el método de análisis armónico, se puede producir una predicción del nivel del mar costero para los sitios con observaciones de mareas, lo que apoya la operación de pronóstico de niveles altos de agua y el servicio de alerta para la evaluación de riesgos de inundaciones marinas en Hong Kong. El Sistema de Modelado Acoplado de Océano-Atmósfera-Olas-Transporte de Sedimentos (COAWST), que comprende el Modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF) y el Sistema de Modelado Oceánico Regional (ROMS), que a su vez está acoplado con el modelo de olas WaveWatch III y el modelo de olas costeras SWAN, fue probado con casos de ciclones tropicales donde hubo un aumento significativo del nivel del agua en Hong Kong. Este estudio de caso incluye dos super tifones, a saber, Hato en 2017 y Mangkhut en 2018, tres casos del efecto combinado de ciclones tropicales y monzones del noreste, incluyendo el tifón Kompasu en 2021, el tifón Nesat y la tormenta tropical severa Nalgae en 2022, así como dos casos de anomalías del nivel del mar inducidas por el monzón en febrero de 2022 y febrero de 2023. Este estudio tiene como objetivo evaluar la capacidad del modelo WRF-ROMS-SWAN para reducir la escala de los campos meteorológicos y el rendimiento de los modelos acoplados en la captura de los niveles máximos del mar bajo la influencia de eventos meteorológicos significativos. Los resultados sugirieron que ambas configuraciones podrían reproducir las variaciones del nivel del mar con un alto coeficiente de determinación (R) de alrededor de 0.9. Sin embargo, el modelo WRF-ROMS-SWAN dio mejores resultados con un RMSE reducido en las predicciones de viento en superficie y anomalías del nivel del mar. Excepto por algunos casos en los que el modelo atmosférico ha introducido errores durante la reducción de escala del conjunto de datos ERA5, el sesgo en los niveles máximos del mar podría ser reducido por el modelo acoplado WRF-ROMS-SWAN. El resultado del estudio sirve como una de las bases para la implementación del sistema de modelado acoplado de tres vías atmósfera-oceano-olas para producir un pronóstico integrado de oleaje de tormenta o anomalías del nivel del mar debido a factores meteorológicos, así como parámetros meteorológicos y oceanográficos como una mejora al sistema de pronóstico marino operativo acoplado de dos vías en el Observatorio de Hong Kong.
Descripción
El Observatorio de Hong Kong ha estado utilizando un modelo paramétrico de oleaje de tormenta para predecir el aumento del nivel del mar debido al paso de ciclones tropicales. Este modelo incluye un parámetro de compensación para tener en cuenta el aumento del nivel del mar debido a otros factores meteorológicos. Al agregar la previsión del aumento del nivel del mar a la predicción de la marea astronómica utilizando el método de análisis armónico, se puede producir una predicción del nivel del mar costero para los sitios con observaciones de mareas, lo que apoya la operación de pronóstico de niveles altos de agua y el servicio de alerta para la evaluación de riesgos de inundaciones marinas en Hong Kong. El Sistema de Modelado Acoplado de Océano-Atmósfera-Olas-Transporte de Sedimentos (COAWST), que comprende el Modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF) y el Sistema de Modelado Oceánico Regional (ROMS), que a su vez está acoplado con el modelo de olas WaveWatch III y el modelo de olas costeras SWAN, fue probado con casos de ciclones tropicales donde hubo un aumento significativo del nivel del agua en Hong Kong. Este estudio de caso incluye dos super tifones, a saber, Hato en 2017 y Mangkhut en 2018, tres casos del efecto combinado de ciclones tropicales y monzones del noreste, incluyendo el tifón Kompasu en 2021, el tifón Nesat y la tormenta tropical severa Nalgae en 2022, así como dos casos de anomalías del nivel del mar inducidas por el monzón en febrero de 2022 y febrero de 2023. Este estudio tiene como objetivo evaluar la capacidad del modelo WRF-ROMS-SWAN para reducir la escala de los campos meteorológicos y el rendimiento de los modelos acoplados en la captura de los niveles máximos del mar bajo la influencia de eventos meteorológicos significativos. Los resultados sugirieron que ambas configuraciones podrían reproducir las variaciones del nivel del mar con un alto coeficiente de determinación (R) de alrededor de 0.9. Sin embargo, el modelo WRF-ROMS-SWAN dio mejores resultados con un RMSE reducido en las predicciones de viento en superficie y anomalías del nivel del mar. Excepto por algunos casos en los que el modelo atmosférico ha introducido errores durante la reducción de escala del conjunto de datos ERA5, el sesgo en los niveles máximos del mar podría ser reducido por el modelo acoplado WRF-ROMS-SWAN. El resultado del estudio sirve como una de las bases para la implementación del sistema de modelado acoplado de tres vías atmósfera-oceano-olas para producir un pronóstico integrado de oleaje de tormenta o anomalías del nivel del mar debido a factores meteorológicos, así como parámetros meteorológicos y oceanográficos como una mejora al sistema de pronóstico marino operativo acoplado de dos vías en el Observatorio de Hong Kong.