MFWAM

El modelo de oleaje de Météo-France

MFWAM, por Météo-France WAve Model, es el sistema operativo global de oleaje de Météo-France, el servicio meteorológico francés, y el que Copernicus Marine distribuye como su análisis y previsión globales del oleaje. Es un modelo de oleaje de tercera generación, que describe el estado del mar como un espectro de olas, 24 direcciones por 30 frecuencias, y no como olas aisladas.

Su código es ECWAM, el modelo de oleaje del sistema integrado de previsión (IFS) del ECMWF. La descripción del producto nombra la versión ECWAM-IFS-38R2, con un término de disipación desarrollado por Ardhuin et al. (2010), e indica que el modelo se mejoró en noviembre de 2014 con los avances del proyecto de investigación europeo MyWave (Janssen et al. 2014). El documento de calidad añade que el código pasó a ECWAM-IFS-41R2 en diciembre de 2020, sin cambio en la física del oleaje.

El sistema se ha renovado varias veces desde entonces. Su versión 4, en enero de 2018, redujo la malla de cálculo a 10 km y la profundidad mínima de agua de 10 a 5 m, ajustó los términos de disipación para mejorar la tensión superficial en la interfaz aire-mar con vientos fuertes e intermedios, e introdujo un espectro de Phillips diagnóstico para la parte de alta frecuencia del espectro. En diciembre de 2020 la previsión se amplió a 10 días, y en septiembre de 2022 la asimilación incorporó las alturas de oleaje de Sentinel-6A y los espectros direccionales de oleaje del instrumento SWIM de CFOSAT. La entrega es dos veces al día desde diciembre de 2021.

Copernicus Marine lo publica como el producto GLOBAL_ANALYSISFORECAST_WAV_001_027, con un conjunto de datos de campos cada 3 horas y un archivo móvil de dos años. Además de los parámetros integrados de todo el espectro (altura significativa, periodos, dirección, deriva de Stokes, altura máxima de las olas), ofrece las particiones del espectro en mar de viento y mar de fondo primario y secundario.

Vientos de entrada, una malla regular de salida

El oleaje lo levanta el viento, así que los vientos que fuerzan el modelo determinan buena parte de la calidad de sus olas. MFWAM toma los del IFS del ECMWF, análisis cada 6 horas y previsiones cada 3 horas a 1/10°, junto con la fracción de hielo marino. El documento de calidad añade que el sistema mejorado está forzado por las corrientes superficiales del sistema global de previsión oceánica PSY4 de Mercator, actualizado cada día.

La malla propia del modelo es irregular: la distancia entre sus puntos en longitud disminuye hacia los polos y es de unos 1/10° en el ecuador. El fondo marino procede de la topografía ETOPO2 de la NOAA, de 2 minutos. Los parámetros del oleaje se interpolan después a la malla regular de 1/12° de 4320 × 2041 puntos en la que se publica el producto.

De los muchos campos del producto, Saily WR conserva tres: VHM0, la altura significativa espectral del oleaje, en metros; VMDR, la dirección media de procedencia del oleaje, en grados, como para el viento; y VTPK, el periodo en el pico del espectro, en segundos. El mismo modelo calcula también la deriva de Stokes que la corriente SMOC suma a la circulación del océano.

Los campos son instantáneos, no promediados, cada 3 horas, a las 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 y 21 UTC, de modo que el estado del mar entre dos de ellos no está descrito.

Altímetros y espectros de oleaje, dos veces al día

MFWAM se corrige con observaciones desde el espacio. El manual enumera las alturas significativas de oleaje de los altímetros Jason-3, Saral, Cryosat-2, Sentinel-3A y 3B, CFOSAT y Sentinel-6, y los espectros de oleaje del radar (SAR) de Sentinel-1, asimilados por interpolación óptima en un ciclo diario.

El instrumento SWIM de CFOSAT proporciona espectros direccionales de oleaje para longitudes de onda de 60 a 500 m. El documento de calidad indica que usarlos redujo el sesgo de la altura del oleaje en el océano Austral, porque ajustan mejor el crecimiento del oleaje de viento en las tormentas de fetch ilimitado.

Los análisis se hacen cuatro veces al día, a las 00, 06, 12 y 18 UTC, con forzamientos del ECMWF actualizados. El propio producto se actualiza dos veces al día, a las 00:00 y a las 12:00 UTC, cada vez con el análisis del día de producción y una previsión de hasta 240 horas.

Copernicus Marine conserva dos años de la serie en su almacén de datos y elimina las previsiones obsoletas a medida que llegan las nuevas.

En el mar

El documento de calidad puntúa el análisis. Frente a las boyas del National Data Buoy Center estadounidense, sobre todo en Norteamérica, de enero a mayo de 2020, la altura del oleaje tiene un sesgo de 2 cm y un índice de dispersión del 13,8 %, y el periodo de pico un sesgo de 0,33 s y un índice de dispersión del 12,6 %. Frente a los altímetros independientes HY-2B y HY-2C, en junio de 2022, el índice de dispersión de la altura del oleaje es en promedio del 7,9 %, con un sesgo de 3 cm.

Los errores no son iguales en todas partes. El índice de dispersión se mantiene por debajo del 8 % en mar abierto y aumenta en las zonas costeras; el sesgo es pequeño, pero mayor cerca de las costas y en las regiones afectadas por el hielo marino. El documento no da ninguna cifra para la previsión a 10 días: para la previsión del primer día indica un índice de dispersión del 10,2 % en febrero de 2020, frente a altímetros.

Un modelo de oleaje en una malla de 1/12° describe el estado del mar de una zona de varios kilómetros de ancho, no lo que hacen un cabo, un bajo o un paso estrecho cerca de la costa, donde el documento encuentra errores mayores; y el modelo se detiene a 5 m de profundidad de agua. En alta mar dice la altura, la dirección y el periodo del oleaje que una ruta probablemente encontrará, para leer como una previsión, no como una medida.

MFWAM en Saily WR

Saily WR muestra el oleaje de MFWAM a lo largo de una ruta calculada: un gráfico de su altura, dirección y periodo a lo largo de la ruta, y en el resumen las olas más altas que encuentra. Se muestran, nunca se usan: la ruta se calcula a partir del viento, y de la corriente si se elige una, y el oleaje no frena el barco. El mismo oleaje acompaña la ruta de cada modelo de viento, de modo que las rutas siguen siendo comparables una al lado de otra.

Un servidor descarga cada pasada nueva en cuanto se publica, y la página Datos muestra en directo en qué pasada está MFWAM, su horizonte y su cobertura. Su fila allí es del tipo Oleaje, después de las corrientes. Como el modelo es global, no tiene una huella que dibujar en el mapa.

Como exige la licencia de Copernicus Marine, los datos se acreditan allí donde se muestran: «E.U. Copernicus Marine Service Information (CMEMS)». Esa licencia es gratuita y permite a cualquiera crear y compartir productos derivados de los datos, con cualquier fin, con esa única condición.