Rapid deterministic wave prediction using a sparse array of buoys
Rapid deterministic wave prediction using a sparse array of buoys
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使用稀疏浮标阵列进行快速确定性波浪预测
DOI：
10.1016/j.oceaneng.2021.108871
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发表时间：
2021
影响因子：
5
通讯作者：
Schwendeman, Michael
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fisher, Alexander;Thomson, Jim;Schwendeman, Michael
在海上作业和海洋开发项目中，一个长期存在的问题是对瞬时波浪能的预测。利用一组自由漂移的表面波仪器跟踪浮标（SWIFT）浮标阵列收集的波浪测量数据，用于在广泛的观测海况下测试相位分辨波浪预测方法。在方向丰富的宽带波场中使用线性逆模型，相对于基于波谱的统计预测，可以将瞬时起伏预测平均提高63%。利用人工浮标对高斯海进行数值模拟，对观测结果进行补充，并对重建精度的时空范围进行表征。观测结果和数值结果与前人提出的理论确定性预测区吻合较好，表明实验观测海浪场的相位分辨预测层位在1-3平均波周期之间，最大测量间隔为10波周期。预测精度取决于测量的几何形状和持续时间，并在入射波场的非线性和带宽的背景下进行讨论。
A long-standing problem in maritime operations and ocean development projects has been the prediction of instantaneous wave energy. Wave measurements collected using an array of freely drifting arrays of Surface Wave Instrument Float with Tracking (SWIFT) buoys are used to test methods for phase-resolved wave prediction in a wide range of observed sea states. Using a linear inverse model in directionally-rich, broadbanded wave fields can improve instantaneous heave predictions by an average of 63% relative to statistical forecasts based on wave spectra. Numerical simulations of a Gaussian sea, seeded with synthetic buoys, were used to supplement observations and characterize the spatiotemporal extent of reconstruction accuracy. Observations and numerical results agree well with theoretical deterministic prediction zones proposed in previous studies and suggest that the phase-resolved forecast horizon is between 1–3 average wave periods for a maximum measurement interval of 10 wave periods for ocean wave fields observed during the experiment. Prediction accuracy is dependent on the geometry and duration of the measurements and is discussed in the context of the nonlinearity and bandwidth of incident wave fields.
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