Improvement of morphodynamic modeling of tidal channel migration by nudging
Improvement of morphodynamic modeling of tidal channel migration by nudging
复制标题
通过微推改进潮道迁移的形态动力学模型
DOI：
10.1016/j.coastaleng.2013.02.004
复制
发表时间：
2013
影响因子：
4.4
通讯作者：
Schulz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Winter;Hebbeln;Schulz
国家的最先进的过程为基础的模式已被证明是适用于模拟和预测的海岸形态动力学。在年度到十年的时间尺度上，这些模型在再现复杂的自然形态演变模式方面可能会显示出局限性，例如沙洲和潮汐通道的运动，例如观察到的德国湾易北河口Medem通道的十年迁移。在这里，一个形态动力学模型显示，在一定程度上模拟水动力学和沉积物预算的域，但未能充分再现明显的通道迁移，由于银行侵蚀过程的实施不足。为了对该区域进行长期模拟，采用了一种轻推方法，用观测数据更新模型预测的水深。模型预测的水深以每年的时间步长逐渐接近真实状态。用户定义的相关长度尺度的灵敏度分析，在轻推过程中的背景误差协方差矩阵的定义，表明最佳的误差相关长度是类似的网格单元格的大小，这里80- 90米。此外，空间异构相关长度比空间均匀相关长度产生更真实的通道深度。连续应用的轻推方法补偿（独立）模型的预测误差，并纠正通道迁移模式，与Brier技能得分为0.78。在这项研究中提出的轻推方法作为一种分析方法，更新模型预测对一个预定义的“真”状态的时空插值不完整的形态数据在长期模拟。
State-of-the-art process-based models have shown to be applicable to the simulation and prediction of coastal morphodynamics. On annual to decadal temporal scales, these models may show limitations in reproducing complex natural morphological evolution patterns, such as the movement of bars and tidal channels, e.g. the observed decadal migration of the Medem Channel in the Elbe Estuary, German Bight. Here a morphodynamic model is shown to simulate the hydrodynamics and sediment budgets of the domain to some extent, but fails to adequately reproduce the pronounced channel migration, due to the insufficient implementation of bank erosion processes. In order to allow for long-term simulations of the domain, a nudging method has been introduced to update the model-predicted bathymetries with observations. The model-predicted bathymetry is nudged towards true states in annual time steps. Sensitivity analysis of a user-defined correlation length scale, for the definition of the background error covariance matrix during the nudging procedure, suggests that the optimal error correlation length is similar to the grid cell size, here 80–90m. Additionally, spatially heterogeneous correlation lengths produce more realistic channel depths than do spatially homogeneous correlation lengths. Consecutive application of the nudging method compensates for the (stand-alone) model prediction errors and corrects the channel migration pattern, with a Brier skill score of 0.78. The proposed nudging method in this study serves as an analytical approach to update model predictions towards a predefined ‘true’ state for the spatiotemporal interpolation of incomplete morphological data in long-term simulations.
登录
查看更多内容
易北河河口
DOI：
--
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
--
作者：
M. J. Boehlich;Thomas Strotmann
通讯作者：
Thomas Strotmann
近岸地层演化模型的预测不确定性
DOI：
--
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
--
作者：
B. Ruessink
通讯作者：
B. Ruessink
易北河最大浊度时的泥沙动力学和河口环流
DOI：
--
发表时间：
1995
期刊：
Netherland Journal of Aquatic Ecology
影响因子：
--
作者：
J. Kappenberg;G. Schymura;H. Fanger
通讯作者：
H. Fanger
形态动力学数值模拟中“代表性潮汐”的概念
DOI：
--
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
--
作者：
C. Winter;M. Chiou;R. Riethmüller;V. Ernstsen;D. Hebbeln;B. Flemming
通讯作者：
B. Flemming
受严重影响的河口悬浮载荷和近床细粘性沉积物的特性和动态。威悉河口、埃姆斯河口和易北河河口的案例研究（德国）
DOI：
--
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
作者：
S. Papenmeier
通讯作者：
S. Papenmeier