Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Windgolven spelen een belangrijke rol bij heel wat menselijke activiteit en. Met behulp van numerieke modellering kan men nu over schattingen voor golfparameters beschikken op globale schaal en dit met een verbazingwekkende nauwkeurig heid. In het verleden werden metingen vooral gebruikt voor kalibratie en valid atie van modellen. Maar dankzij de steeds grotere beschikbaarheid worden meti ngen, zowel bekomen in situ als met aardobservatietechnieken, meer en meer geïntegreerd in modellen via zogenaamde data-assimilatie. De nadruk in deze studie ligt op de assimilatie van meetgegevens afkomst ig van offshore boeien in golfmodelleringstoepassingen voor kustzones met als doel het verbeteren van de kwaliteit van de output van het golfmodel dicht bij de kust. Het gebruikte golfmodel is het WAM-model, een state-of-the-art spectraal golfmodel van de derde generatie. De gebruikte assimilatietechniek is de zogenaamde Optimale Interpolatie (OI) techniek. Deze methode heeft een a antal voordelen. Ze is vrij eenvoudig te implementeren en heel efficiënt naar rekenkracht toe. Ze heeft echter ook twee belangrijke nadelen. Men moet a priori de foutkarakteristieken van het systeem kennen en men moet weten hoe men karakteristieke grootheden van golven gaat verwerken in het spectrum van de golven. De confrontatie met deze beperkingen heeft in grote mate de onderzoekslijn bepaald. Wat het eerste nadeel betreft, is het algemeen gekend dat om met succes aan data-assimilatie te kunnen doen, men heel goed de ruimtelijke structuur van de foutkarakteristieken moet kennen en dit zowel voor fouten afkomstig van het model als voor fouten verbonden aan de metingen. Jammer genoeg is die ke nnis meestal heel beperkt en dat is ook bij deze studie het geval. Verschille nde parameterisaties voor de gain-matrix werden uitgetest. Het OI-algoritme werd eerst op conventionele wijze geïmplementeerd waarbij de fouten in het sy steem homogeen en isotroop verondersteld worden. Deze veronderstellingen bleke n hier echter te restrictief. Daarom werden er een aantal experimenten opgezet met ani sotrope functies, met name met een parametrische 2D Gauss-functie, met een funct ie gebaseerd op lange termijn model output, en met een functie gebaseerd op korte termijn model output. Het voordeel van de laatste twee benaderingen is d at ze makkelijker overdraagbaar zijn naar andere locaties. De resultaten die werden bekomen voor dit studiegebied waren evenwel vergelijkbaar voor deze drie benaderingen. Wat het tweede nadeel betreft, is uit vroegere assimilatiestudies gekend dat men erin gelooft dat het onderscheiden van verschillende golfsystemen zou bijdrag en tot de robuustheid van het assimilatieschema en dat op die manier deze beper king zou kunnen gemilderd worden. In dit onderzoek zijn een aantal stappen ge zet naar een meer robuust splitsings- en allocatie-algoritme. De praktische implementatie in een assimilatieprocedure is echter geen sinecure. De ontwikkeling van een robuust algoritme voor het aan elkaar toewijzen van de verschillende golfsystemen die in een gemeten en in een gemodelleerd golvenspectrum kunnen onderscheiden worden, vraagt bijkomend onderzoeksw erk. Uit de resultaten van de numerieke experimenten is gebleken dat het assi milatiesysteem in staat is om te compenseren voor sommige beperkingen in het golfmodel. In het bijzonder kwam tot uiting dat een te hoge dissipatie van energie gecompe nseerd werd, waardoor niet alleen de karakteristieke golfparameters, maar ook d e vorm van het berekende spectrum beter werden gemodelleerd. De grootste verbet eringen werden gevonden in condities met lage performantie van het golfmodel, in het bijzonder condities met matige wind in aanwezigheid van deining. Een opmerkelijke bevinding was het langdurig effect van de assimilatie o p de modelresultaten. De correcties bleven gedurende een grootteorde van dage n nawerken niettegenstaande de looptijd van de golven tot aan de kust slec hts van de grootteorde een uur is. Dit effect wordt toegewezen aan de verbeterin gen van de vorm van het spectrum. Dit zorgt voor verbeterde initiële condities v oor de daaropvolgende energie-input door wind. De energie bij lagere frequentie s (deining) is beter gemodelleerd in de run met assimilatie dan in de run zonder assimilatie. Energie-input door wind kan dan via de niet lineaire wisselwerking (quadruplets) makkelijker naar la gere frequenties gepompt worden. Het gelijktijdig assimileren van golfhoogte en golfperiode leidde niet t ot een verbetering t.o.v. assimilatie van enkel golfhoogte. Eén van de redenen is dat bij de assimilatie van enkel golfhoogte, het golvenspectrum ook al bijge stuurd wordt en dat de golfperiode daardoor ook al verandert. Andere beschouwin gen dienen evenwel bij verder onderzoek meer in detail bekeken te worden, zo als de fysische veronderstellingen bij het updaten van het spectrum en de vereenvoudigingen die aan de grondslag liggen van het gebruikte assimila tie algoritme. Het assimileren van golfhoogte in windzee gedomineerde perioden had geen grote impact op de resultaten. Dat is enerzijds te verklaren door het feit dat het golfmode l in staat is deze situatie beter te reproduceren en anderzijds door het feit dat het gebruikte golfmodel golfcondities dicht bij de kust minder onderscha t dan meer offshore. Dit leidt tot tegenstrijdige eisen waardoor de impact van assimilatie in windzee gedomineerde situaties vermindert.