ارزیابی عملکرد مدل swan در پیش‌بینی امواج بادرانده بر روی خلیج‌فارس و دریای عمان در یک مطالعه موردی (7 تا 10 ژوئن 2023)

پیش‌بینی دقیق ارتفاع امواج بادرانده توسط مراکز ملی پیش‌بینی جوی و اقیانوسی برای طیف گسترده ای از فعالیت های انسانی در دریا از اهمیت حیاتی برخوردار است. در این مطالعه، توانایی مدل swan در پیش‌بینی امواج بادرانده در خلیج‌فارس و دریای عمان طی روزهای 7 تا 9 ژوئن سال 2023 که سازمان هواشناسی کشور چندین هشدار دریایی نارنجی و قرمز صادر کرده بود، مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور مدل swan یک بار با میدان باد حاصل از داده‌های بازتحلیل era5 و بار دیگر با خروجی مدل wrf اجرا شد. برای عمق سنجی از داده‌های gebco با تفکیک 15 آرک ثانیه استفاده شد. نتایج نشان داد که در برخی زمان‌ها، الگوی ارتفاع موج شاخص در خروجی مدل swan با استفاده از میدان‌های باد بازتحلیل era5 و تولید شده توسط مدل wrf تا حدودی تشابه دارند، ولی در برآورد ارتفاع امواج حاصل از میدان باد wrf در تنگه هرمز و اطراف آن در بسیاری مواقع بیش برآورد شده است. مقایسه باد 10 متری دو میدان باد نشان داد که مدل wrf سرعت باد بر روی تنگه هرمز را در برخی زمان‌ها اندکی بیش برآورد کرده بود که این مساله سبب تفاوت قابل توجه در ارتفاع امواج شده است. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که در مناطق با توپوگرافی پیچیده‌تر مانند تنگه هرمز وجود خطای کوچک در داده‌های باد، منجر به خطای بزرگی در برآورد ارتفاع موج شاخص می‌شود. تحلیل همدیدی نشان داد که مدل wrf الگوی فشار سطح دریا و ارتفاع ژئوپتانسیلی تراز 500 هکتوپاسکالی را تا حدودی مشابه era5 نشان داده است ولی کاهش فشار و ارتفاع کمتری را بر روی خلیج‌فارس و دریای عمان تخمین زده است که همین عامل می‌تواند منجر به خطا در برآورد سرعت باد شود. بررسی سری زمانی ارتفاع موج شاخص و برخی کمیت‌های دیگر از خروجی مدل swan با استفاده از میدان های باد era5 و مدل wrf نشان داد که اگرچه در برخی زمان‌ها، روند تغییر خروجی‌ها مشابه است ولی همچنان خطا قابل توجه است و برای استفاده نقطه‌ای از مدل‌های عددی پیش-بینی موج همچنان اصلاحات زیادی مورد نیاز است. مقایسه کمّی دو خروجی مدل swan نشان داد که بیشترین خطا در پیش‌بینی موج مربوط به نقطه 2 واقع در غرب تنگه هرمز بوده به گونه‌ای که بیشترین ارتفاع موج شاخص توسط خروجی مدل swan با باد wrf برابر 0.96 متر و با era5 برابر 0.45 متر برآورد شده است. اختلاف بیشینه ارتفاع موج شاخص دو خروجی در نقطه 1 واقع در شمال‌شرقی خلیج فارس برابر 0.03 متر و در نقطه 2 در شمال‌شرقی دریای عمان برابر 0.14 متر بوده است.

evaluating the performance of swan model in forecasting storm surges over the persian gulf and oman sea in a case study (june 7-10, 2023)

today, a large part of the world’s economy depends on the seas, and many people work on the waters every day; therefore, accurately predicting the height of waves and their characteristics is more important than ever. in this study, the ability of the swan model to predict storm surges in the persian gulf and the oman sea on june 7-9, 2023, when the national meteorological organization had issued several orange and red warnings, was investigated. for this purpose, the swan model was run once with the wind data obtained from the era5 reanalysis data and again with the output of the wrf model. for bathymetric data gebco data with a resolution of 15 arc seconds were used. the results showed that at sometimes, the pattern of the significant wave height (hs) in the output of the swan model using era5 data and the forecast of the wrf model are somewhat similar, but in the forecast, the hs in the strait of hormuz and its surroundings has been overestimated in many cases. the comparison of the 10-meter wind of era5 data and the wrf forecast showed that the wrf model predicted the wind speed on the strait of hormuz slightly higher at sometimes, which caused a significant difference in the hs. therefore, it can be concluded that in areas with more complex topography, such as the strait of hormuz, a small error in wind data leads to a large error in wave prediction. collaborative analysis showed that the wrf model has shown the pattern of sea level pressure and geopotential height at 500hpa somewhat similar to era5, but it has predicted a decrease in pressure and lower height over the persian gulf and oman sea, which can lead to errors in wind speed prediction. to be examining the time series of the wave height index and some other quantities from the swan model output using era5 wind data and the wrf model showed that although at sometimes, the change process of the outputs is similar, the error is still significant and for point use of the forecast, the marine model still needs a lot of improvements.