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Evaluation of wave-ice parametrization models in WAVEWATCH III along the coastal area of the Sea of Okhotsk during winter
Frontiers in Marine Science ( IF 2.8 ) Pub Date : 2021-07-12 , DOI: 10.3389/fmars.2021.713784 Shinsuke Iwasaki , Junichi Otsuka
Frontiers in Marine Science ( IF 2.8 ) Pub Date : 2021-07-12 , DOI: 10.3389/fmars.2021.713784 Shinsuke Iwasaki , Junichi Otsuka
Ocean surface waves tend to be attenuated by interaction with sea ice. In this study, six sea ice models in the third-generation wave model WAVEWATCH III (WW3) were used to estimate wave fields over the Sea of Okhotsk (SO). The significant wave height (Hs) and mean wave period (Tm) derived from the models were evaluated with open ocean and ice-covered conditions, using SO coastal area buoy observations. The models were validated for a period of three years, 2008 to 2010. Additionally, the impact of sea ice on wave fields was demonstrated by model experiments with and without sea ice. In the open ocean condition, the root-mean square error (RMSE) and correlation coefficient for hourly Hs are 0.3 m and 0.92, and for hourly Tm 0.97 s and 0.8. In contrast, for the ice-covered condition, the averaged RMSE and correlation coefficient from all models are 0.44 m (1.6 s) and 0.8 (0.6) for Hs (Tm), respectively. Therefore, except for the bias, the accuracy of model results for the ice-covered condition is lower than for the open water condition. However, there is a significant difference between the six sea ice models. For Hs, the empirical formula whereby attenuation depends on the frequency relatively agrees with the buoy observation. In addition, for Tm, the empirical formula that is a function of Hs is better than those of other simulations. Moreover, the simulations with sea ice drastically improved the wave field bias in coastal areas compared to the simulations without sea ice. Moreover, sea ice changed the monthly Hs (Tm) by more than 1 m (3 s) in the northwestern part of the SO, which has a high ice concentration.
中文翻译:
WAVEWATCH III 鄂霍次克海沿岸地区冬季波冰参数化模型评价
海洋表面波往往会因与海冰的相互作用而减弱。在这项研究中,第三代波浪模型 WAVEWATCH III (WW3) 中的六个海冰模型用于估计鄂霍次克海 (SO) 上空的波场。使用 SO 沿海地区浮标观测,在开阔的海洋和冰覆盖的条件下评估了从模型得出的有效波高 (Hs) 和平均波浪周期 (Tm)。这些模型的验证时间为 2008 年至 2010 年的三年。此外,海冰对波场的影响通过有海冰和无海冰的模型实验来证明。在开阔的海洋条件下,每小时 Hs 的均方根误差 (RMSE) 和相关系数分别为 0.3 m 和 0.92,每小时 Tm 为 0.97 s 和 0.8。相比之下,在冰雪覆盖的条件下,对于 Hs (Tm),所有模型的平均 RMSE 和相关系数分别为 0.44 m (1.6 s) 和 0.8 (0.6)。因此,除偏差外,冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。Hs (Tm) 分别为 6 s) 和 0.8 (0.6)。因此,除偏差外,冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。Hs (Tm) 分别为 6 s) 和 0.8 (0.6)。因此,除偏差外,冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。
更新日期:2021-07-12
中文翻译:
WAVEWATCH III 鄂霍次克海沿岸地区冬季波冰参数化模型评价
海洋表面波往往会因与海冰的相互作用而减弱。在这项研究中,第三代波浪模型 WAVEWATCH III (WW3) 中的六个海冰模型用于估计鄂霍次克海 (SO) 上空的波场。使用 SO 沿海地区浮标观测,在开阔的海洋和冰覆盖的条件下评估了从模型得出的有效波高 (Hs) 和平均波浪周期 (Tm)。这些模型的验证时间为 2008 年至 2010 年的三年。此外,海冰对波场的影响通过有海冰和无海冰的模型实验来证明。在开阔的海洋条件下,每小时 Hs 的均方根误差 (RMSE) 和相关系数分别为 0.3 m 和 0.92,每小时 Tm 为 0.97 s 和 0.8。相比之下,在冰雪覆盖的条件下,对于 Hs (Tm),所有模型的平均 RMSE 和相关系数分别为 0.44 m (1.6 s) 和 0.8 (0.6)。因此,除偏差外,冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。Hs (Tm) 分别为 6 s) 和 0.8 (0.6)。因此,除偏差外,冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。Hs (Tm) 分别为 6 s) 和 0.8 (0.6)。因此,除偏差外,冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。冰覆盖条件下模型结果的精度低于开放水域条件。但是,六种海冰模型之间存在显着差异。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。对于Hs,衰减取决于频率的经验公式与浮标观测相对吻合。此外,对于 Tm,作为 Hs 函数的经验公式优于其他模拟的经验公式。此外,与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。与没有海冰的模拟相比,有海冰的模拟大大改善了沿海地区的波场偏差。此外,在冰浓度较高的 SO 西北部,海冰使月 Hs (Tm) 变化超过 1 m (3 s)。