Dane satelitarne usprawniają zarządzanie obszarami przybrzeżnymi Europy
Usługa Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) może pomóc zainteresowanym stronom zajmującym się strefami przybrzeżnymi w podejmowaniu świadomych decyzji dotyczących zapobiegania erozji i powodziom, pozyskiwania odnawialnej energii morskiej, wykorzystania portów oraz zarządzania środowiskiem. Zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu CEASELESS podjął prace nad ulepszeniem prognoz dotyczących obszarów przybrzeżnych na podstawie danych gromadzonych in situ oraz informacji z satelitów Sentinel. Naukowcy połączyli modele o wysokiej rozdzielczości z danymi z obserwacji z wielu źródeł w celu ulepszenia prognoz dotyczących obszarów przybrzeżnych basenów Morza Śródziemnego i Morza Północnego. „Rozwój tych prognoz jest kluczowym elementem, który pozwoli na bezpieczniejszego i bardziej zrównoważone zarządzanie obszarami przybrzeżnymi”, zauważa koordynator projektu Agustin Sanchez-Arcilla. Zrównoważone zarządzanie obszarami przybrzeżnymi może przynieść korzyści zainteresowanym stronom, w tym zarządcom portów, służbom przybrzeżnym oraz operatorom morskich elektrowni wiatrowych.
Łączenie różnych źródeł danych
Zespół skupiony wokół projektu CEASELESS wykorzystał modele numeryczne o wysokiej rozdzielczości, obejmujące siatki o rozmiarach rzędu 50 metrów lub mniejszych, w połączeniu z danymi dostarczanymi przez satelity Sentinel w celu wyróżnienia obszarów o szczególnej przydatności na potrzeby budowy morskich elektrowni wiatrowych. Naukowcy wykorzystali dane zgromadzone in situ w celu przeprowadzenia analizy rozwoju i zanikania burz w celu wsparcia zarządzania ryzykiem. „Takie podejście przełożyło się na istotny postęp w zakresie jakości prognoz hydrodynamicznych, wykorzystujących techniki asymilacji danych i wskaźniki błędów opracowane z myślą o nieregularnych obszarach przybrzeżnych, które w znaczącym stopniu różnią się od bardziej jednorodnych obszarów otwartego morza”, dodaje Sanchez-Arcilla.
Ulepszone modele oddziaływań przybrzeżnych
Zespół skupiony wokół projektu CEASELESS stwierdził, że pochyłości w strefach przybrzeżnych stanowią źródło powstawania znacznie większych błędów w prognozach wiatru, fal i prądów dla obszarów przybrzeżnych w porównaniu z prognozami przygotowywanymi dla otwartego morza. W praktyce oznaczało to konieczność zmniejszenia częstotliwości występowania błędów poprzez łączenie zróżnicowanych modeli, uwzględniających wymiany na punktach styku pomiędzy powietrzem, powierzchnią morza i osadami. „Opracowane przez nas modele, które zostały następnie skalibrowane na podstawie gromadzonych lokalnie danych, pozwoliły na znaczące usprawnienie prognoz hydrodynamicznych, co przekłada się na działalność morskich elektrowni wiatrowych, portów, a także na operacje poszukiwawcze i ratownicze oraz działania ukierunkowane na zapobieganie erozji plaż i powodziom”, dodaje Sanchez-Arcilla. Połączenie asymilacji danych, nowych technik przeszukiwania danych satelitarnych oraz zestawów modeli pozwoliło zespołowi skupionemu wokół projektu CEASELESS poprawić obecne możliwości prognozowania na potrzeby zastosowań dotyczących obszarów przybrzeżnych. Jak dodaje Sanchez-Arcilla: „W praktyce oznacza to dostęp do danych o lokalnej wysokości fal opisanych wartościami odchyleń, które pozwolą na lepsze podejmowanie decyzji dotyczących obszarów przybrzeżnych. Mamy też dane o prędkościach wiatru odpowiadające lokalnym pomiarom, prognozy przypływów o dokładności wystarczającej do obliczania zagrożenia powodziowego, a także prądach, które są zgodne z obserwowanymi trajektoriami śmieci morskich”. Realizując projekt, naukowcy napotkali na swojej drodze wiele wyzwań, w tym opóźnienia w przetwarzaniu danych satelitarnych, niespójne informacje z danych satelitarnych i pomiarów in situ, a także ograniczone możliwości modelowania, które prowadziły do niedokładnych możliwości przewidywania rozwoju burz. Zespół projektu CEASELESS poradził sobie z problemem opóźnień dzięki połączeniu danych satelitarnych z danymi gromadzonymi in situ oraz generowanymi dzięki modelom, wykorzystując technikę potrójnej kolokacji w celu szacowania lokalnych wartości.
Następne kroki
Pomimo dotychczasowych osiągnięć projektu zespół jest świadomy, że istnieje potrzeba dalszego dopracowywania prognoz dotyczących obszarów przybrzeżnych oraz ich dalszej operacjonalizacji poprzez dostarczenie dokładnych progów odchyleń dla wszystkich danych. „Informacje te powinny prowadzić do naturalnego wykorzystywania prognoz opartych na danych CMEMS, ze względu na fakt, że większości użytkowników końcowych nie trzeba przekonywać o korzyściach płynących z proaktywnej reakcji opartej na wczesnych ostrzeżeniach dotyczących wiatru, fal czy prądów, wpływających na działanie i stan infrastruktury przybrzeżnej”, podsumowuje Sanchez-Arcilla.
Słowa kluczowe
CEASELESS, CMEMS, zarządzanie strefą przybrzeżną, zmiany klimatyczne, dane satelitarne, Sentinel, prognozy hydrodynamiczne, morskie elektrownie wiatrowe, prognozy dotyczące obszarów przybrzeżnych
