UConn et Eversource Energy Center vont développer un modèle marin pour le logiciel NOAA – UConn Today

Une initiative de recherche dirigée par UConn développera un modèle océanique à intégrer dans le système d’analyse 3D à mésoéchelle en temps réel (3DRTMA) de la National Ocean and Atmospheric Administrations (NOAA).

Malaquias Pea Mendez, professeur agrégé de génie civil et environnemental et chef d’équipe éolienne offshore au Eversource Energy Center, servira de PI pour ce projet. Le prix total pour cette subvention de trois ans est de 900 000 $.

Les autres chercheurs de ce projet sont Leonel Romero et Cesar Rocha du Département des sciences marines de l’UConn ; Stylianos Flampouris de Tomorrow.io, une société privée qui crée des produits de renseignement météorologique ; Enrique Curchitser du Département des sciences marines et côtières de l’Université Rutgers ; et Manuel Pondeca du Centre de surveillance environnementale. Daryl Kleist, Jacob Carley et Isidora Jankov sont co-enquêteurs fédéraux de la NOAA. Guillaume Vernières, NOAA et Joint Effort for Data assimilation Integration (JEDI), est un collaborateur du projet.

UConn sera la première université à travailler sur ce logiciel open source.

Si nous pouvions contribuer à ce modèle hautement opérationnel pour le Service météorologique national, je pense que ce serait une bonne démonstration pour que d’autres universités ou institutions académiques jouent un rôle dans le développement de modèles météorologiques de nouvelle génération, a déclaré Pea Mendez. Il s’agit d’un système d’analyse numérique très stimulant, et je suis fier que nous soyons la première université à s’impliquer dans ce projet ambitieux.

Le système 3D-RTMA est conçu pour être le modèle météorologique le plus précis pour la zone continentale des États-Unis. Le système innovant combine des observations in situ, des observations satellitaires et radar à haute résolution avec des modèles de prévision pour générer une analyse, qui est notre meilleure estimation de l’état. de l’atmosphère à un moment donné. Le système se met à jour, générant un produit d’analyse toutes les 15 minutes, traitant des millions de points de données à chaque fois, ce qui en fait l’étalon-or que d’autres modèles météorologiques utilisent pour déterminer leur propre précision.

C’est un système très stimulant, et je suis fier que nous soyons la première université à s’impliquer dans ce projet ambitieux. — Malaquias Pois Mendez

Le système est tridimensionnel car il comprend des couches atmosphériques empilées verticalement qui représentent la structure verticale de la circulation atmosphérique, de la physique et de la dynamique.

Huit équipes travailleront sur cette initiative pour utiliser la composante atmosphérique du système 3D-RTMA, qui est encore en cours de développement sur les superordinateurs de la NOAA, pour construire une composante marine appropriée qui intègre des données sur les vents, les vagues et les courants à la surface de l’océan.

Cette avancée fournira des données météorologiques marines extrêmement précieuses aux pêcheurs, aux ingénieurs des énergies renouvelables et aux autres parties prenantes qui travaillent sur la côte ou l’océan.

Le développement de ce modèle marin fournira des informations précieuses et précises sur les conditions océaniques à un niveau jamais vu auparavant aux États-Unis, a déclaré Emmanouil Anagnostou, directeur du Eversource Energy Center. Le système améliorera les compétences de prévision du vent en mer à la hauteur du moyeu et à travers le plan du rotor de la turbine pour des échelles de temps allant d’une demi-heure à des jours.

Pea Mendez s’est intéressée à cette question de recherche alors qu’elle travaillait sur un projet d’énergie éolienne offshore renouvelable pour le Connecticut. Une limitation majeure de ce travail était le manque de modèles océaniques fiables qui pourraient lui dire combien de potentiel énergétique il y avait dans la région. Ces mesures sont également importantes lorsqu’il y a des tempêtes qui pourraient endommager la sous-structure des éoliennes.

Nous voulions avoir ce type d’analyse car cela nous aidera à avoir une idée du risque de charges extrêmes sur les sous-structures et également du potentiel des ressources énergétiques non seulement dans la région offshore de la Nouvelle-Angleterre, mais dans toutes les eaux autour des États-Unis, Pea Mendez dit.

Une tâche essentielle de cette recherche est de s’assurer que le modèle atmosphérique est cohérent avec ce qui est observé sur l’océan. Des incohérences sont révélées, par exemple, lorsqu’un modèle de prévision a des vents extrêmement forts et montre pourtant très peu d’action des vagues. Cela indique que le modèle ne représente peut-être pas correctement l’échange de flux air-mer.

Pea Mendez explique : « Il est essentiel que les variables à l’interface air-mer du 3DRTMA soient cohérentes les unes avec les autres car cela validera, utilisé comme référence pour, les modèles de prédiction numérique. La précision des prévisions météorologiques numériques quelques heures à l’avance dépend de la mesure dans laquelle l’interaction entre les vents de surface, les vagues et les courants correspond aux observations. En l’absence d’observations, l’analyse du 3DRTMA est utilisée. Si les variables à l’interface air-mer d’un modèle de prédiction sont incohérentes, par exemple lorsqu’il a des valeurs de paramètre de frottement de surface incorrectes, alors le modèle de prédiction est tenu de générer des prévisions de vent de surface erronées.

L’équipe transférera les technologies numériques développées par le PI et les co-PI, y compris l’utilisation de méthodes d’apprentissage automatique pour aligner les observations des trois différents domaines à l’aide de données provenant des côtes de l’Atlantique, du Pacifique et du Golfe.

Les chercheurs du Département des sciences marines de l’UConns développeront des mesures de performance pour la cohérence des modèles à trois composants. Ils mettront également en œuvre un logiciel pour traiter les observations à utiliser dans le projet, ce qui comprend le développement de procédures de contrôle de la qualité des données pour les nouvelles observations et la réalisation d’expériences de sensibilité pour évaluer l’impact des observations sur le 3DRTMA résultant.

C’est quelque chose qui est essentiel pour le succès du projet, dit Pea Mendez. Nous devons surveiller la performance des produits d’analyse. Et pour cela, nous devons définir les métriques, les valeurs quantitatives, pour déterminer si [going] dans le bon sens ou pas.

Les chercheurs créeront trois versions de leur nouveau modèle : Un modèle alpha pour tester la stabilité des modèles couplés vent-vague-courant lors des intégrations temporelles, une version bêta fermée qui intégrera les technologies proposées. Cette version ne sera disponible que pour les chercheurs contributeurs. Enfin, une version bêta ouverte sera partagée avec la plus grande équipe NOAA 3D-RTMA.

Nous pouvons également commencer, à l’avenir, à creuser davantage dans la température, la salinité, la teneur en oxygène dissous, la concentration en chlorophylle, toutes les variables des eaux côtières qui pourraient nous intéresser, dit Pea Mendez. Ouvraient une nouvelle porte.

L’Eversource Energy Center de l’Université du Connecticut est un partenariat entre le plus grand fournisseur d’énergie de la Nouvelle-Angleterre et la School of Engineering ; le Collège de l’agriculture, de la santé et des ressources naturelles; et la School of Business, située dans l’Innovation Partnership Building du UConn Tech Park. Le partenariat, établi en 2015, se consacre à l’utilisation de la recherche de pointe pour résoudre les défis du monde réel où la météo, la sécurité et l’énergie se croisent.

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