Evaluation of the CMC regional wave forecasting system against buoy data

Abstract

In February 1996 the Canadian Meteorological Centre @CMC) of the Meteorological Service of Canada (MSC), formerly the Atmospheric Environment Service and Program (AES/AEP), implemented regional versions of the third generation global ocean wave model WAM Cycle‐4 (WAM4) in its operational ‐wave forecasting system; one for the north‐east Pacific and one for the north‐west Atlantic. This replaced the first generation Canadian Spectral Ocean Wave Model which had been in operation from December 1990. The 10‐m level wind forcing is obtained from the CMC global atmospheric model for driving the Pacific wave model and from its regional atmospheric model for driving the Atlantic wave model.

Analyzed and forecast model wave and wind parameters are evaluated against moored buoy‐measured data in the coastal and shelf regions of the Atlantic and Pacific coasts of North America for the period December 1996 to November 1999. The evaluation is presented in the form of time histories of the seasonal verification statistics, summary tables, and time series of individual model and buoy data for given periods at selected buoy locations in order to highlight seasonal differences in model performance and any impacts due to atmospheric model replacement and grid changes. The results are further compared with the results from the global WAM4 running in operational mode at the European Centre for Medium‐Range Weather Forecasts (ECMWF) and at the Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center (FNMOC) using the same dataseis for the same period and from the recent study based on the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data. This is done to assess better the performance of the CMC regional wave models with respect to the global wave models and other regional wave models.

The evaluation results indicate that the Pacific ocean has more wind and wave variability and swells than the Atlantic ocean and that there is seasonal variation in this variability. The skill of the CMC regional WAM4 is comparable to that of the global WAM4 in operation at other international wave forecasting centres. The results are also comparable to those obtained using the NCEP 40‐year reanalysis data. The impact on the performance of the wave model resulting from the replacement of the CMC global and regional atmospheric models and also from the changes made to these models is more or less neutral.

Résumé

[Traduit par la rédaction] En février 1996, le Centre météorologique canadien (CMC) du Service météorologique du Canada (SMC), anciennement le Service de l'environnement atmosphérique et le Programme (SEA/PEA), a mis en service des versions régionales de la troisième génération du modèle de vagues océaniques, WAM Cycle‐4 (WAM4), dans son système opérationnel de prévision de vagues, une pour le nord‐est du Pacifique et une pour le nord‐ouest de l'Atlantique. Ceci a remplacé la première génération du modèle spectral canadien de vagues océaniques qui était en exploitation depuis le mois de décembre 1990. Le forçage du vent à 10 m est obtenu du modèle atmosphérique global du CMC pour exécuter le modèle de vagues du Pacifique et de son modèle atmosphérique régional pour exécuter le modèle de vagues de l'Atlantique.

Les vagues analysées et prévues par le modèle ainsi que les paramètres du vent sont comparés aux données provenant des bouées ancrées dans les régions côtières et les plate‐formes continentales des côtes atlantique et pacifique de l'Amérique du Nord pour la période allant de décembre 1996 à novembre 1999. Les résultats de l'évaluation sont présentés sous la forme de séries temporelles des statistiques de vérification saisonnière, de tableaux récapitulatifs et de séries temporelles de données spécifiques du modèle et des bouées pour certaines périodes à des emplacements sélectionnés de bouées afin de mettre en évidence les différences saisonnières dans la performance du modèle et de tout impact dû au remplacement du modèle atmosphérique et aux modifications à la grille. De plus, les résultats sont comparés avec ceux du WAM4 global fonctionnant en mode opérationnel au Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF) et du Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center (FNMOC) en utilisant les ensembles de données pour la même période, et avec ceux de l'étude récente basée sur les données ré‐analysées du National Center for Environmental Prediction (NCEP). Ceci a été fait afin de mieux évaluer la performance des modèles régionaux de vagues du CMC par rapport aux modèles globaux et aux autres modèles régionaux de vagues.

Les résultats de l'évaluation démontrent que l'océan Pacifique possède une plus grande variabilité du vent et des vagues que l'océan Atlantique et que cette variabilité fluctue en fonction des saisons. La capacité du WAM4 régional du CMC est comparable à celle du WAM4 global qui est utilisé de façon opérationnelle dans d'autres centres internationaux de prévision des vagues. Les résultats sont également comparables à ceux obtenus en utilisant les 40 années de données ré‐analysées du NCEP. L'impact sur la performance du modèle de vagues qui découle du remplacement des modèles atmosphériques globaux et régionaux du CMC ainsi que des modifications apportées à ces modèles est plus ou moins neutre.

Notes

Corresponding author's e‐mail: roop.lalbeharryfajec.gc.ca