Simulations of wave conditions on an open beach configuration: wind resolution, seaward forcing and whitecapping effects

Abstract

In the present study, the SWAN model was employed to estimate the wave field on an open sandy beach at the west coast of Portugal. It is the purpose of this work to evaluate the sensitivity of nearshore wave propagation modelling to (i) the wind field resolution, (ii) the type of information used at the offshore boundary to drive the simulations, and (iii) the whitecapping formulation used by the wave model. Wave measurements from an acoustic Doppler current profiler (ADCP) sensor moored in 17 m depth (datum), and operating during a rather stormy period, were used to model comparisons. The comparison showed that no significant differences in the results were found between the two wind field resolutions tested and also that an improvement was observed when the model of van der Westhuysen et al. (2007) is used for the whitecapping dissipation, instead of the default formulation by Komen et al. (1984).

Dans la présente étude, le modèle SWAN a été utilisé pour estimer le champ des vagues sur une côte sableuse de la côte Ouest du Portugal ouverte sur l’Océan Atlantique. Cette étude vise à évaluer la sensibilité de la modélisation de la propagation des vagues en zone côtière (i) à la résolution du champ de vent, (ii) au type d’information utilisé pour imposer les conditions sur la frontière maritime et (iii) à le formulation utilisé dans le modèle pour la dissipation due au moutonnement. Les mesures des vagues ont été faites avec un capteur ADCP mouillé par 17 m de profondeur, exploité pendant une période englobant deux épisodes de tempête. La comparaison a permis de montrer qu’il n’y a pas de différences significatives entre les deux résolutions du champ de vent testées, et également qu’une amélioration est observée lorsqu’ est utilisé le modèle van der Westhuysen et al. (2007) pour la dissipation par moutonnement à la place de la formulation par défaut de Komen et al. (1984).

Keywords:

• nearshore wave propagation
• SWAN model
• ADCP measurements
• wind resolution
• offshore boundary conditions
• whitecapping modelling

Mots-clés:

• propagation dans la zone côtière
• modèle SWAN
• mesures ADCP
• résolution du champ du vent
• conditions aux limites
• modélisation du moutonnement

Acknowledgements

The authors would like to thank the Hydrographic Institute of the Portuguese Navy for the bathymetric data. Maria João Teles acknowledges a research fellowship granted by Centro de Estudos de Hidrossistemas (CEHIDRO) of the TULisbon.