Development of an operational nearshore wave forecast system for Puerto Rico

Abstract

An assessment of coastal information needs in Puerto Rico and the United States Virgin Islands identified real time wave data and improved wave forecasts as essential for supporting nearshore operations in the region. Following deployment of operational wave measuring buoys off the north, south and west coasts of the Puerto Rico-Virgin Islands archipelago, the Simulating WAves Nearshore (SWAN) model was implemented with the goal of providing for data needs in areas not well represented by the buoys as well as for filling the nearshore gap not addressed by the operational NOAA Multi-grid WAVEWATCH III (NMWW3) forecast. Two model setups were implemented in the experimental mode: a) Full-SWAN, consisted of three SWAN computational grids: a low-resolution grid, an intermediate grid and a high-resolution grids, and b) a nesting between NMWW3 and SWAN. NMWW3 two-dimensional spectral buoys, provided by NCEP Marine Modeling and Analysis Branch Operational Products (NCEP-MMAB), were located around Puerto Rico and the US-VI. SWAN validation results show good agreement between the observed and the modeled wave field for the north and west coasts. Results for the Caribbean (south) coast highlight the need for more accurate wind products in order to properly resolve the wind-driven wave field dominating this area.

Una evaluación de la información costera en Puerto Rico e Islas Vírgenes, identificaron como esenciales las observaciones a tiempo real y los pronósticos de olas para el mejoramiento de las operaciones cerca de las costas. Por tal razón, el Sistema de Observaciones Oceánicas y Costeras para el Caribe (CariCOOS, por sus siglas en ingles) y la Asociación Regional para el Caribe (ARCa) han desplegado un sistema operacional de boyas en las costas al norte, sur, este y oeste del archipiélago de Puerto Rico e Islas Vírgenes, además de la implementación del modelo Simulating WAves Nearshore (SWAN) con el objetivo de proveer la información respecto a las condiciones de las olas de viento y cubrir los vacíos dejados por el modelo de olas operacional NOAA Multi-grid WAVEWATCH III (NMWW3). Dos configuraciones fueron implementadas experimentalmente: a) Full-SWAN, que consiste en anidar tres mallas computacionales de SWAN: en escala oceánica una malla gruesa, una malla intermedia alrededor de la región de PR e Islas Vírgenes y una malla de alta resolución en el lugar de interés y b) el anidaje entre NMWW3 y SWAN. Los espectros direccionales de dos dimensiones para la segunda configuración son provistos por el modelo NMWW3, que es parte de los Productos Operacionales de Modelaje y Análisis Marítimo en NCEP (NCEP-MMAB, por sus siglas en ingles). Los resultados en la costa noroeste de Puerto Rico demuestran una buena relación con las observaciones in-situ. No obstante, los resultados al sur de la isla, en la costa del Mar Caribe, reseñan la importancia de identificar mejores productos de vientos para poder resolver mejor las condiciones del oleaje en dichas costas.