Un modello ad elevata risoluzione per la ricostruzione storica e per la previsione di vento ed onda nel Mar Mediterraneo

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1 Un modello ad elevata risoluzione per la ricostruzione storica e per la previsione di vento ed onda nel Mar Mediterraneo Giorgio CONTENTO (*), Luca DONATINI (*), Guido LUPIERI (*) Andrea PEDRONCINI (**), Luis Alberto CUSATI (**) (*) DIA - Dipartimento di Ingegneria e Architettura Università degli Studi di Trieste (UniTS) (**) DHI Italia Torino, 9-10 Ottobre 2013

2 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Spin-off CREST srl MET-OCEAN HINDCAST PROJECTS Project Customer MAAMOURA (Tunisia) SNAMPROGETTI SpA MEDITERRANEAN WAVES Climate Change Int. Center Theoretical Physics PLV PipeLay Vessel 2010 SAIPEM Energy Services SpA BLACK STAR (Mar Nero) SAIPEM Energy Services SpA MELLITAH (Libia) SAIPEM Energy Services SpA OFFSHORE LNG FSRU TERMINAL (OLT Livorno) SAIPEM Energy Services SpA SEALINE - MONFORTE- POLICASTRO Pipeline TECNOCONSULT srl OTRANTO-ALBANIA Pipeline DEAM srl TOBRUK (Libia) DEAM srl TMPC Repair (Tunisia-Sicilia) SAIPEM SpA LAKE ALBERT (Uganda) SAIPEM Energy Services SpA GARDA LAKE CANOTTIERI GARDA SALO NUOVA NAVE IDRO OCEANOGRAFICA MARINA MILITARE ITALIANA PORTICCIOLO DI GRIGNANO S.V.B.G. & A.N.G.

3 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Spin-off CREST srl MET-OCEAN OPERATIONAL FORECAST SERVICES Project Customer ADRIAMET ARPA FVG - OSMER BALEARIC (Isole Baleari) SAIPEM SpA TMPC REPAIR (Tunisia-Sicilia) SAIPEM SpA WEATHER ROUTING Massa Carrara-Sarroch SAN MARCO SHIPPING SpA WEATHER ROUTING Porto Nogaro Spagna SAN MARCO SHIPPING SpA WEATHER ROUTING Regata Palermo Montecarlo ESIMIT EUROPA WEATHER ROUTING Regata Giro d Italia a Vela RIVA DEL GARDA VEGA-F (Sicilia) DEAN srl - EDISON SpA

4 MET-OCEAN FORECAST & UNITS MET-OCEAN OPERATIONAL FORECAST SERVICES (ARPA FVG OSMER) Spin-off CREST srl 1 2 squall Wind pattern (10m above ground) of a squall occurred on August 2008 in the Gulf of Trieste. Comparison of the wind speed obtained by the model forecast and the measurements station Paloma approximately in the middle of the Gulf. Meteorological model resolution 2.2 km 3 4

5 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Spin-off CREST srl MET-OCEAN OPERATIONAL FORECAST SERVICES (DEAM srl - EDISON SpA)

6 MET-OCEAN FORECAST & UNITS MET-OCEAN HINDCAST (Marina Militare Italiana) Type of operation Mean speed [kn] DP 0 Meas DP 1 Meas Point Description AVD [m] AVV [m/s] AVA [m/s 2 ] Mode Towing 4 Meas ShipP01 Vertical replenishment 0.7 (cr. 1) 1.05 (cr. 2) - M Free run 8 Meas ShipP02 Steering station (cr. 3) Cruise M+T transfer 12 Transf ShipP03 Hydro-ocanographic operational station (cr. 4) M+T High speed Transf ShipP04 Launcher/crane (cr. 5) M 14 transfer Mode

7 MET-OCEAN FORECAST & UNITS MET-OCEAN HINDCAST (Marina Militare Italiana) Contour plots of the averaged Operational Efficiency of the ship over the central Mediterranean Sea. Contento, G., Mocnik,F., Lupieri, G., Parapetto, M., Catapano, G., 2012, Operational Efficiency at Sea of a New Oceanographic Vessel at the Design Stage: A Detailed Study Over the Central Mediterranean Sea Using Medium Resolution Hindcast Wave Data, NAV th International Conference on Ships and Shipping Research, pg (full paper on CD).

8 Hs (m) Hs (m) LAT ( ) 220 Torino, 9-10 Ottobre 2013 MET-OCEAN FORECAST & UNITS MET-OCEAN HINDCAST RON LON( ) Depth(m) Contento, G., Lupieri, G., Venturi, M., Ciuffardi, T., (2011) A Medium-Resolution Wave Hindcast Study Over the Central and Western Mediterranean Sea, International Journal of Marine Science and Technology, DOI /s , Volume 16/ ALGHERO Jan Mar2007 / 3 hourlydata MEAS - RON Tp(s) Probability 3.0E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E ALGHERO Jan Mar2007 / 3 hourlydata MODEL- P Tp(s) Probability 3.0E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E-05

9 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Global Athmospheric Model with (Exp) DATA t = 0 Resolution km FORECAST Local Atmospheric Model Resolution km HINDCAST Global Atmospheric Model including RE-ANALYSIS (Model + Measurements) t-30years < t < 0 Resolution km Wave Model Circulation Model Lagrangian Models

10 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Atmospheric Model (Local Area + IC/BC) Ocean Model (Waves & Current) High Performance Computing & Network WRF-ARW (NCAR, Boulder) + CFSR (NCAR-NCEP) / GFS MIKE (DHI) HPC@ Metocean_group.DIA.UniTS HPC Cluster COCA (Cluster for OpenSource CFD Applications) Master (head) node 24 compute nodes 2 x 6 cores/node => 288 cores InfiniBand Interconnection 700 GB RAM 82 TB FiberChannel RAID 6 Virtual Private Network UniTS DATACENTER Direct access to GARR Certified Intel Cluster Ready

11 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Atmospheric Model (Local Area + IC/BC) WRF-ARW (NCAR, Boulder) + CFSR (NCAR-NCEP) / GFS Resolution = Skamarock WC, Klemp JB (2007) A Time-Split Nonhydrostatic Atmospheric Model for Research and NWP Applications. J. Comp. Phys. Special issue on environmental modeling. Saha, Suranjana, et. al. (2010) The NCEP Climate Forecast System Reanalysis. Bull. Amer. Meteor. Soc., (DOI: /2010BAMS3001.1).

12 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Atmospheric Model (Local Area + IC/BC) WRF-ARW (NCAR, Boulder) + CFSR (NCAR-NCEP) / GFS

13 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Atmospheric Model (Local Area + IC/BC) WRF-ARW (NCAR, Boulder) + CFSR (NCAR-NCEP) / GFS

14 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Atmospheric Model (Local Area + IC/BC) TIME DOMAIN ANALYSIS WRF-ARW (NCAR, Boulder) + CFSR (NCAR-NCEP) / GFS Fossalon Paloma Trieste

15 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Atmospheric Model (Local Area + IC/BC) WRF-ARW (NCAR, Boulder) + CFSR (NCAR-NCEP) / GFS STATISTICS SCATTER Capo Caccia Montpellier Ponza Trieste Palagruza Crotone Limnos Malta Karpatos Alboran Alessandria d E.

16 MET-OCEAN FORECAST & UNITS Atmospheric Model (Local Area + IC/BC) WRF-ARW (NCAR, Boulder) + CFSR (NCAR-NCEP) / GFS STATISTICS Q-Q Capo Caccia Montpellier Ponza Trieste Palagruza Crotone Limnos Malta Karpatos Alboran Alessandria d E.

17 Thank you Giorgio CONTENTO Torino, 9-10 Ottobre 2013

18 Il Modello di Moto Ondoso Obiettivo: Codice di calcolo: Forzante: Hindcast e Forecast di Moto Ondoso in tutto il Mar Mediterraneo MIKE 21 SW (Spectral Waves) Modalità Fully Spectral e Instationary Campi di vento ad alta risoluzione (da Modello WRF)

19 Setup del Modello Dati Batimetrici e di Linea di costa Batimetria: Database GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans) ris. 1x1 Km Cartografia Nautica Digitale CMAP Linea di costa: Database National Geophysical Data Center del NOAA. scala 1:70 000

20 Setup del Modello Costruzione Mesh di Calcolo Risoluzione aree offshore: Circa 10 Km (0.1 ) Risoluzione aree costiere: Circa 3 Km (0.03 ) Batimetria minore di -100m / Distanza dalla costa minore di 5-10 Km

21 Setup del Modello Costruzione Mesh di Calcolo Risoluzione aree offshore: Circa 10 Km (0.1 ) Risoluzione aree costiere: Circa 3 Km (0.03 ) Batimetria minore di -100m / Distanza dalla costa minore di 5-10 Km

22 Setup del Modello Costruzione Mesh di Calcolo Risoluzione aree offshore: Circa 10 Km (0.1 ) Risoluzione aree costiere: Circa 3 Km (0.03 ) Batimetria minore di -100m / Distanza dalla costa minore di 5-10 Km

23 Setup del Modello Discretizzazione Spettrale Spettro direzionale: 24 settori da 15 Spettro frequenze: 30 frequenze che seguono una legge logaritmica Fmin= Hz (Tmax=22.22s) Fmax=0.785 Hz (Tmin=1.27s) f n= n

24 Ad oggi Raccolta Dati Setup del Modello Fase di Testing Simulazione di un anno di dati - Da Novembre 1999 a Dicembre 2000 Calibrazione e Validazione in progress Confronto con dati misurati (Boe della Rete Ondametrica Nazionale) Confronto con dati satellitari

25 Primi Risultati del Modello Cetraro

26 Primi Risultati del Modello Cetraro

27 Primi Risultati del Modello La Spezia

28 Primi Risultati del Modello La Spezia

29 Primi Risultati del Modello Ponza

30 Primi Risultati del Modello Ponza

31 Primi Risultati del Modello Mareggiata Gennaio 2000, Ponza e Cetraro

32 Primi Risultati del Modello Mareggiata Novembre 2000, La Spezia

33 Prodotti: Database di Hindcast ( 20anni) Servizio di Forecast (+72 ore) Serie Temporali dei principali parametri del moto ondoso (Hs, Tm, Tp, Dir) in tutti i punti di calcolo. Risultati spettrali in un grigliato regolare Mappe tempovarianti (animazioni) di Mareggiate.

34 Database di Hindcast - Finalità Supporto alla progettazione di opere costiere Supporto alla progettazione portuale Caratterizzazione siti offshore Analisi del potenziale energetico Rischio Mareggiate Valutazione di Impatto e Analisi Ambientali

35 Servizio di Forecast (+72 ore) Supporto alla operatività portuale Gestione emergenze (spill) Operatività offshore Operazione di dragaggio Supporto alla navigazione Search and rescue

36 Grazie per l attenzione! Luis Cusati cusati@dhi-italia.it Giorgio Contento contento@units.it Torino, 9-10 Ottobre 2013