accwa

evaluarea efectelor produse de schimbarile climatice asupra conditiilor de val din marea neagra

pn-iii-p4-id-pce-2016-0028

proiect de cercetare exploratorie

Contract nr. 18/2017, finanțat de Unitatea Executivă pentru Finanțarea Ȋnvățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării (UEFISCDI).

Buget: 828.000 lei. Perioada de implementare: iulie 2017 - decembrie 2019 (30 luni).

Descrierea proiectului

Proiectul ACCWA își propune să realizeze evaluarea în prezent a climatului de val din bazinul Mării Negre și să-l exploreze pe cel viitor, cu accent deosebit asupra zonei costiere românești. Simulări extinse cu modelul SWAN (Simulating WAves Nearshore), forțat cu câmpuri de vânt furnizate de Modele Climatice Regionale, vor fi realizate pentru trei perioade de câte 30 de ani fiecare. Intervalele de 30 ani de date sunt considerate de către Organizatia Mondială de Meteorologie ca fiind suficient de extinse pentru a calcula o medie care să nu fie influențată de variabilitatea anuală. Aceste intervale de timp acoperă condițiile din 'prezent', considerate de 'control', când rezultatele simulărilor vor fi comparate cu observații, condițiile din 'viitorul apropiat', care vor acoperi mijlocul secolului 21, și condițiile din 'viitor' care acoperă ultima perioadă de 30 ani a secolului 21. Două seturi de simulări vor fi realizate pentru evaluarea condițiilor viitoare, ținând cont de noile scenarii de emisii RCP4.5 și RCP8.5. Pentru întregul bazin vor fi calculate statistici (lunare, anuale și sezoniere) pentru principalii parametri de val (cu o atenție specială pentru înălțimea semnificativă a valurilor), și vor fi realizate diverse comparații între climatul prezent și viitor. In anumite locații cheie vor fi evaluate evenimentele extreme și modificările apărute. De asemenea, pe baza analizei valorilor extreme se vor face estimări ale valorilor de întoarcere pentru înălțimile semnificative de val. Metodele vor fi aplicate seriilor de timp care acoperă perioadele 'viitorul apropiat' și 'viitor', iar rezultatele vor fi comparate cu cele corespunzătoare simulărilor din 'prezent'. In acest fel vor fi estimate tendințele climatice viitoare ale evenimentelor extreme. Pe baza rezultatelor obținute vor fi evaluate potențialele schimbări din climatul de val al Mării Negre, în mod special pentru a evidenția posibile tendințe. De asemenea, vor fi făcute estimări ale dinamicii costiere.

Obiectivele proiectului

Obiectivul general al proiectului ACCWA este cuantificarea prezentului și explorarea viitorului climat al valurilor în bazinul Mării Negre, cu accent special pe mediul costier românesc.

Studiile regionale privind proiecțiile climatice pentru valuri oferă o contribuție valoroasă la impacturile regionale de coastă și la adaptarea evaluărilor dar, până în prezent, astfel de studii nu au fost făcute pentru Marea Neagră. Pornind de la faptul că sunt disponibile proiecții diferite și diverse ale climatului vântului, primul obiectiv este să se evalueze cât de realiste sunt domeniile eoliene RCM, in trecutul recent, pentru zona evalută. Oportunitatea unei astfel de evaluări este dată și de faptul că în bazinele închise, cum este Marea Neagră, modelele câmpurilor eoliene sunt mai puțin exacte decât în ocean datorită influenței puternice a terenului asupra câmpurilor de vânt de pe suprafața marină (Signell et al., 2005; Rusu et al., 2014), ca și datorită variabilității lor ridicate (Efimov & Anisimov, 2011). Astfel, ansamblul câmpurilor eoliene descendente istoric furnizate de RCM va fi comparat cu observațiile și, de asemenea, cu mai multe seturi de date de reanaliză. Fără această evaluare atentă, incertitudinile din proiecțiile viitoarelor regimuri climatice eoliene se pot propaga și în proiecțiile climatului valurilor, scăzând gradul de încredere al rezultatelor. Mai departe, simulările extinse cu modelul de val vor fi efectuate pentru trei perioade climatice, fiecare cu o durată de 30 de ani, utilizând datele de ieșire ale RCM ales. Au fost alese seturi de date de treizeci de ani, deoarece acest interval de timp este considerat de Organizația Mondială Meteorologică (WMO) suficient de lung pentru a calcula o medie care nu este influențată de variabilitatea de la un an la altul și care este folosită și pentru așa-zisul climat "normal" (Arguez & Vose, 2011). Aceste perioade de timp vor acoperi condițiile "actuale", considerate condiții de "control", atunci când rezultatele simulării vor fi comparate cu observațiile (altimetru și măsurători in situ), condițiile "viitorului apropiat" care vor acoperi jumătatea secolului al XXI-lea și un secol mai târziu în condițiile "viitoare" (ultima perioadă de 30 de ani a secolului XXI).

Vor fi efectuate validări ale valorile câmpurilor valurilor derivate din modelul climatic pentru condițiile "actuale", precum și o evaluare a gradului de acuratețe a câmpurilor climatice ale valurilor, comparativ cu istoricul lor și înregistrările condițiilor extreme. Metodele de asimilare a datelor (DA) (de exemplu, metoda aplicată de Rusu, 2015) vor fi utilizate pentru a îmbunătăți previziunile privind înălțimea semnificativă a valurilor, atunci când sunt disponibile observații. În etapa următoare, se vor face două seturi de simulări corespunzătoare condițiilor viitoare (pentru ambele perioade de timp), având în vedere noile scenarii de emisii RCP4.5 și RCP8.5. Pe baza rezultatelor obținute, vor fi evaluate potențialele schimbări viitoare ale climatului valurilor Mării Negre, în special pentru identificarea posibilelor tendințe în climatul valurilor marine. Se va acorda o atenție deosebită cuantificării efectelor schimbărilor climatice asupra gravității și frecvenței evenimentelor meteorologice și marine extreme. Se vor face estimări ale modificărilor viitoare ale valorilor medii și extreme ale parametrilor principali de val.

Un sistem de modelare a valurilor pe două nivele va fi utilizat în procesul de reducere a emisiilor din larg către mediul costier românesc. Simulările climatului de val vor fi efectuate pe ambele niveluri. Evaluările ulterioare din zona litoralului românesc vor utiliza informații de la al doilea nivel, care reflectă mai bine transformarea valurilor în zona de coastă. Pe baza acestor informații, se va evalua și dinamica de coastă preconizată. În cele din urmă, vor fi dezvoltate noi arhive de date de înaltă rezoluție pentru viteza vântului, înălțimile semnificative ale valurilor, perioadele medii de val și direcțiile medii ale valurilor pentru fracțiunile de timp luate în considerare.

Activitățile corespunzătoare obiectivelor propuse

Rezultatele proiectului

    Principalele rezultate care se estimează că vor fi obținute prin implementarea proiectului accwa sunt:

  1. estimări ale viitoarelor schimbări privind valorile medii și extreme ale principalilor parametri de val pentru întreg bazinul mării negre, împreună cu determinarea variabilității lor pe termen lung.
  2. o evaluare a viitoarei dinamici costiere din zona litoralului românesc.
  3. dezvoltarea unei noi baze de date cu rezoluție înaltă cu informații privind vitezele vântului, înălțimile seminificative ale valurilor, perioadele de val, direcțiile valurilor, pentru cele trei perioade considerate.
  4. proiecții privind posibilele exploatări de energie ale vântului și valurilor în zona costieră românească, pe baza simulărilor în ceea ce privește climatul de val în viitor, împreună cu analiza câmpurilor de vânt simulate de RCM.
  5. evaluarea schimbărilor privind evenimentele extreme din anumite locații cheie.

Echipa proiectului

  • director de proiect
    • 1. liliana celia rusu - profesor universitar cv
  • membri
    • 2. răzvan mateescu - cs i - cercetător științific gradul i cv
    • 3. eugen victor cristian rusu - profesor universitar cv
    • 4. mariana bernardino - cs - cercetător științific
    • 5. daniel ganea - șef de lucrări, cercetător postdoctoral cv
    • 6. alina beatrice răileanu - cercetător postdoctoral cv

Lucrări ştiinţifice publicate în cadrul proiectului

2017

    1. Participări la conferințe internaționale și publicări în volumele acestora
    2. Rusu, L., 2017, “Evaluation of the accuracy of the spectral models in predicting the storm events in the Black Sea” accepted for presentation and publication in the proceedings of the 17th International Congress of the International Maritime Association of the Mediteranean on “Maritime Transportation and Harvesting of Sea Resources”, IMAM 2017, Lisbon, Portugal, 9 - 11 October 2017, http://www.imamhomepage.org/imam2017/
    3. Vlăsceanu, E., Buzbuchi, N., Rusu, E., "Application of Numerical Hydrodynamic Models in the Study of Waves and Curents in Romanian Black Sea Area", The International Symposium “Protection of the Black Sea Ecosystem and Sustainable Management of Maritime Activities - PROMARE 2017”, 8th Edition, 7-9 September 2017, Constanța, România - Poster
    4. Publicații în reviste naționale indexate în baze de date internaționale
    5. Rață, V., Gasparotti, C., Rusu, L., 2017, “The Importance of the Reduction of Air Pollution in the Black Sea Basin”, Journal of Mechanical Testing and Diagnosis, ISSN 2247–9635, 2017 (VII), Volume 2, pp. 5-15, http://www.im.ugal.ro/mtd/download/2017-2/1_MTD_Volume%202_2017%20Rata%20Rusu.pdf
    6. Anton, C., Rusu, E., Mateescu, R., 2017, “An Analysis of the Coastal Risks in the Romanian Nearshore”, Journal of Mechanical Testing and Diagnosis, ISSN 2247–9635, 2017(VII), Volume 1, pp. 18-27, http://www.om.ugal.ro/mtd/download/2017-1/V2-2%20MTD_2017_Volume%201_Rusu%20xx.pdf