Numerical prediction of wave spectra over the North Atlantic

Summary

A computer programme, written in Elliot Algol has been set up to predict wave frequency and directional spectra over a grid of 100 squares of 200 mile side over the North Atlantic. The frequency spectrum formulae used are those of Darbyshire [1959] and Pierson/Moskowitz [1964]. The energy direction distribution assumed is a normal type one but other kinds like the one obtained by the S.W.O.P. project can also be used. There is also incorporated a feature which allows for the effect of contrary winds on waves. The programme has run successfully with both the Elliot 803 and Atlas computers and predictions were made for the high waves recorded during the last part of December 1959. The results using both frequency spectrum forms agree very well with the observed spectra at weather station J and there is also good agreement between predicted significant heights, periods and directions with observations at other places.

The programme can be easily modified to take a finer grid mesh and closer time intervals.

Zusammenfassung

Es ist ein Computerprogramm in Elliot-Algol aufgestellt worden zur Vorhersage der Wellenfrequenz und der Richtungsspektren für ein Netz von 100 Quadraten von 200 Meilen Seitenlänge im Nordatlantik. Es werden die Frequenzspektrumsformeln von Darbyshire [1959] und Pierson/Moskowitz [1964] benutzt. Eine Energierichtungsverteilung normaler Art wird angenommen; es können jedoch auch andere Formen benutzt werden wie z. B. die Richtungsverteilung, die sich aus dem SWOP Project ergibt. Die Wirkung des Gegenwindes auf die Wellen wird durch ein Teilprogramm ebenfalls berücksichtigt. Das Programm hat sich sowohl im Elliot 803 als auch im Atlas Computer bewährt. Vorhersagen wurden für die hohen in der zweiten Dezemberhälfte 1959 aufgezeichneten Wellen gemacht. Bei der Verwendung beider Frequenzspektrumsformen stimmen die Ergebnisse sehr gut überein mit den beobachteten Spektren auf der Wetterstation J, und es besteht ebenfalls gute Übereinstimmung zwischen den vorhergesagten kennzeichnenden Höhen, Perioden und Richtungen und den Beobachtungen an anderen Orten.

Das Programm läßt sich leicht abwandeln für ein feineres Gitternetz und dichtere Zeitabstände.

Résumé

Un programme en code Elliot Algol a été établi pour prédire les spectres de fréquence et direction de vagues sur une grille de 100 carrés de 200 milles de côté, dans l'Atlantique Nord. Les formules de spectre de fréquence employées sont celles de Darbyshire [1959] et Pierson/Moskowitz [1964]. La distribution de direction d'énergie admise est du type normal mais toute distribution semblable à celle obtenue par le programme S.W.O.P. peut également être utilisée. On y a également introduit un facteur qui tient compte de l'effet de vents contraires sur les vagues. Le programme s'est déroulé avec succès avec les deux calculateurs Elliot 803 et Atlas; on a calculé des prédictions pour les grosses vagues enregistrées en fin décembre 1959. Les résultats obtenus en employant les deux formes de spectre de fréquence concordent très bien avec les spectres observés à la station météorologique J; il y a également une bonne concordance entre les hauteurs, périodes et directions significatives prédites et les observations en d'autres points.

Le programme peut être facilement modifié pour une grille à mailles plus fines et pour des intervalles de temps plus rapprochées.