Help file

Altimetri �tide prediktion - Help file.

Version 2.0� Ole B. Andersen 10-01-2015

Denne hj�lpefil forklarer de forskellige options der kan benyttes I programmet altimetri-tide prediktion.

Hj�lpefilen illlustrerer ogs� de forskellige input og output formatter der kan benyttes.

Der skal I programmet s�ttes f�lgende parameter:

�� Input type

�� Input format

�� Prediktion

Referenceflader

Tidevandsmodel

�� Desuden skal der v�lges input og output filnavne.

Input type:

Her kan v�lges:
1)� rute

2)� Station med tider

3)� Station med start /stop tider.

Rute er input angivet med positioner og tider

Station med tider er samme position men med adskillige tider.

Station med start / stop tider angives som en start-tidsgruppe en slut tids-gruppe og en timegruppe. er station hvor f�rste og sidste tidspunkt samt tidsstep angives (se nedenfor)

Input format:

Her kan v�lges

0 Farvandsv�sen format (FRV)

1 KMS format.

2 DMI decimal format

I Farvandsv�snets angives tid i format som

yyyy <mellemrum> mm <mellemrum> dd <mellemrum> hh:mm

Eller i KMS formatet som

�� yyyy <bindestreg> mm <bindestreg> dd <bindetreg> hh:mm

Eksempel:� 2002 12 10 05:25 i FRV format svarer til kl 5.25 den 10/12-2002

Datogruppen angives som 2002-12-10 05:25 i KMS format.

Alle tider angives relativt til UTC

DMI formatet er et simplet decimal graders format

Hvor korrdinater (lat,long og tid er angivet som decimal tal (57.2 -4.9 2010.2233)

Se format definition i afsnittet nedenfor.

�

Tiden angives ALTID som en datogruppe i forhold til UTC:

Prediktion.

Her kan v�lges tidevands prediktion eller konstituent visning.

Tideprediktion

Tideprediktionen er summen af de st�rste 28 konstituenter p� det angivne tid og sted.�

Konstituents�t visning

Denne funktionalitet angiver de st�rste 28 konstituenter p� en given position

F�lgende tidevandskonstituenter beregnes af programmet som amplitude (cm) og fase (UTC) med to decimaler for f�lgende konstituenter:

Q1, O1, P1, K1, N2, M2, S2,K2, 2Q1 SIGMA1,RHO1, M1, M1,CHI1,

PI1,PHI1 THETA1, J1, OO1, 2N2, MU2,NU2 LAMBDA2, L2, L2, T2, S1, M4

Referenceflader.

Tidesignaler kan angives med en af f�lgende v�rdier/options: (0,1 eller 2)

Herved beregnes tidesignalet i forhold til f�lgende reference flader.

0:�� I forhold til Middelvand stand (h= 0)

1:�� I forhold til middel spring tids lavvande tidevand

2:�� I forhold til lavest astronomiske tidevand. LAT

Middelvands stand.

Her er det antaget at middelv�rdien af tidevandssignalet er 0, hvorfor det reelle tidevandssignal (ocean) angives.

Middel Spring tids lavvande:

Beregnet ud fra GOT 4.7 modellen hvor middel spring tids lavvande er bestemt som amplituden af M2 + amplituden af S2. Generelt vil den st�rste forskel mellem MSL og LAT best� i, at i LAT indregnes de heldaglige variationer.

Lavest Astronomiske tidevand.

LAT er beregnet som det laveste tidevands som kan opn�r med GOT tidevandsmodellen (version 4.7).

LAT er beregnet ved at timesteppe modellen over perioden 1997-2015 (19 �r)� i 30 minutters skridt, og tidevandet er beregnet over de st�rste 28 konstituenter samt langb�lgede tidevandssignaler (mM, mF, Sa, Ssa). LAT er herved beregnet som den laveste v�rdi der opn�s i denne periode ifgl aftale med Palle Bo Nielsen.

LAT koordinat filerne samt plots er vedlagt programmet. (se plots nederst i denne fil)

Tidevandsmodel.

Her kan v�lges en af f�lgende 7 modeller hvoraf de sidste 2 er en tidevandsstr�m model for hhv �st og nord retning.

1) DTU10 er DTU10 beregde model.

2) GOT4.7 NASA�s altimetri model fra Richard Ray.

3) GOT4.8 Identisk med GOT4.7 p�n�r en opdateret S2 konstituent

4) FES2012 Tidevandsmodel fra F. Lyard og LEGOS i Frankrig

5) TPXO7.2 fra Oregon State University (G. Egbert og L. Eerofeeva).

De sidste to options er tidevandsstr�mme I hhv �st og nordlig retning beregnet ud fra TPXO7.2 modellen.

6) TPXO 7.2 zonale tidevands str�mme mod �st (i centimeter/sekund).

7) TPXO 7.2 meridionale tidevands str�m mod nord (i centimeter/sekund)

En kort beskrivelse af de forskellige modeller kan ses nedenfor.

Generelle input overvejelser.

Tidsangivelser:

UTC

Universal Time, Coordinate. UTC (ogs� kaldet zulutid) er den internationale tidszone, som (n�sten) er det samme som det tidligere Greenwich Mean Time (GMT).

Time-gruppe

Tids-skridt til konstruktion af tidevandsignalet over en periode angives som en timegruppe. En timegruppe angives som: hh:mm

Eksempelvis et tids-skridt p� 2 timer og 30 minutter angives som 02:30

Positionsangivelser:

UTM

Universal Transverse Mercator (UTM)-koordinatsystemet er en todimensionel grid-baseret metode (koordinatsystem) til at specificere lokationer p� jordens overflade, d�kkende mellem 84 �N og 80 �S.

Danmark er d�kket af zone 32 og 33 (U og V)

Gr�nland er d�kket af zonerne 20-26

F�r�erne er d�kket af zonerne 28

UTM Dataformat

Dataformatet for UTM angives som E N (Easting, Northing aftande i meter)

Formatet er mmmmmm.mm <mellemrum> mmmmmmm.mm

Elsempelvis: 572222.22�� 9123025.30

Bem�rk der benyttes punktum som decimal-adskillelse

Header.

Alle filer indeholder en UTM/geografisk header.

Headeren angiver hvilket koordinat system der benyttes til angivelse af koordinat-s�ttene. Enten geografiske koordinater eller UTM koordinater

For UTM koordinater benytter FAU formatet if�lge med KMS konventionerne.

Eksempelvis: Danmark: #utm32nNeuref89

Eksempelvis: Gr�nland: #utm21nNwgs84

Eksempelvis: F�r�erne. #utm28nNwgs84

For Geografiske koordinater benyttes

Eksempelvis: Danmark: #geoNeuref89

Eksempelvis: Gr�nland: #geoNeuref89

Bredde

Bredden angives grader og minutter med en eller to decimaler:

GG<mellemrum>MM.M<mellemrum>

Eksempel:

52 22.3 (Koordinater p� nordlige halvkugle )

-52 22.3 (Koordinater p� sydlige halvkugle angives med -)

En eller to decimaler kan benyttes p� minuttallene.

L�ngde

Bredden angives grader og minutter med en eller to decimaler:

GGG<mellemrum>MM.M<mellemrum>

Eksempel:

10 22.3 �(Koordinater �st for Greenwich angives positive)

-20 22.3 �(Koordinater vest for Greenwich angives som negative )

Easting, northing

Benyttes med UTM. Bem�rk at Eastern angives f�r Northing i meter med vilk�rligt antal decimaler

�� Negativ Northing angiver sydlige halvkugle (funktionalitet er ikke checket)

Tidevandskonstituenter der benyttes:

F�lgende tidevandskonstituenter beregnes af programmet:

Q1, O1, P1, K1,

N2, M2, S2,K2,

2Q1 SIGMA1,RHO1, M1, M1,CHI1,PI1,PHI1 THETA1, J1, OO1, 2N2, MU2,NU2 LAMBDA2, L2, L2, T2, S1,

M4 (st�rste � daglige konstituent)

Desuden beregnes de langperiodiske konstituenter� Mm, Mf and Sa.

F�lgende konstituenter er bestemt fra altimetri.

Q1, O1, P1, K1, N2, M2, S2, K2, S1, M4

F�lgende konstituenter er bestemt fra admittance interpolation:

2Q1 SIGMA1,RHO1, M1, M1,CHI1, PI1,PHI1 THETA1, J1, OO1, 2N2, MU2,NU2 LAMBDA2, L2(1), L2(2), T2.� Bem�rk der er to L2. Det skyldes at de at begge er sideloops til en st�rre konstituent og at de ikke derfor har individuel navne

Input/output formater og eksempler:

Input

Programmet tager input i Farvandsv�snets FRV eget format eller i

KMS format (se beskrivelse+eksempler nedenfor).

Programmet accepterer input som rute input, station med tider eller station med start og slut tider

Programmet accepterer geografiske eller UTM koordinater (som specificeret i headeren)

Alle filer starter med en Header. Se afsnit ovenfor for format / indhold.

Alle filer har en tilh�rende eksempel fil som refererer til en fil i input directoriet.

�

Input (typer)

Input angives som et af f�lgende 3 typer:

Type 1: �rute-input� (for sejlruter m�lt i tid og sted)

Type 2: �stations med tider� (En position/station. multiple tider angives)

Type 3: �station med �start-slut tid� (En position/station, Start, slut og tidsskridt)

Bem�rk: Konstituents�t. Dette kan kun beregnes for rute input

(ruten kan eventuelt indeholde en lokation.

Input Type 1:�Rute-input (observationerne flytter sig i tid og position)�

F�rste linie indeholder utm/geografisk header

�� Hver linie indeholder: dato-tidsgruppe bredde l�ngde, data

Eksempel (geografiske koordinater, FRV format)

Se input test fil: In_rute_timespace_frv_geo

#geoNwgs84

2009 11 23 12:03� 57 30.00� -47 00.01 0.00

2009 11 23 12:04� 57 30.10� -47 00.02 0.00

2009 11 23 12:05� 57 30.20� -47 00.03 0.00

2009 11 23 12:06� 57 30.30� -47 00.04 0.00

Eksempel (geografiske koordinater, DMI decimal format)

Se input test fil: In_rute_timespace_dmi

#geoNwgs84

57.500 -47.2244 2010.23456

59.500�� 3.2244 2012.43456

57.500�� 5.2244 2014.63456

Tid er i decimal �r: Et �r = 365.25 dage altid ogs� for skud�r........

�(sorry header er n�dvendig for at skelne geografiske/utm...)

Eksempel (UTM koordinater, FRV format)

Se input test fil: In_rute_timespace_frv_utm

#utm28nNeuref89

2009 11 23 12:03� 330363.5� 6152222.1 0.00

2009 11 23 12:04� 330364.5� 6152232.1 0.00

Bem�rk:

I KMS/GST formatet indeholder formatet yderligere data information mellem positionen og datotidsgruppen

Eksempel (geografiske koordinater, KMS/GST format)

Se input test fil: In_rute_timespace_km_geo

#geoNwgs84

57 30.00 -47 00.01 0.00 2009-11-23 12:03

57 30.10 -47 00.02 0.20 2009-11-23 12:04

57 30.20 -47 00.03 0.20 2009-11-23 12:05

-1z

Eksempel (UTM koordinater, KMS format)

Se input test fil: In_rute_timespace_kms_utm

#utm28nNeuref89

�� 330363.5� 6152232.1 0.00 2009-11-23 12:03

�� 330364.5� 6152232.1 0.20 2009-11-23 12:04

-1z

Input Type 2: �Station med tider�

��

�� F�rste linie angiver stationsnummer ogposition som:

stationsnummer, bredde l�ngde

�� De f�lgende linier indeholder: datotidsgruppe (en pr linie)

�� Eksempel (geografiske koordinater, FRV format)

Se input test fil: In_station_times_frv_geo

#geoNwgs84

1111 57 30.00 -47 00.00

2009 09 30 10:00

2009 09 30 10:10

�� �� Eksempel (UTM koordinater, FRV format)

Se input test fil: In_station_times_frv_utm

#utm28nNeuref89

1111 330363.5� 6152222.1

2009 09 30 10:00

2009 09 30 10:10

Eksempel (geografiske koordinater, KMS format)

Se input test fil: In_station_times_kms_geo

#geoNwgs84

1111 57 30.00 -47 00.00

2009-09-30 10:00

2009-09-30 10:10

��

�� �� Eksempel (UTM koordinater, KMS format)

Se input test fil: In_station_times_kms_utm

#utm28nNeuref89

1111 330363.5� 6152222.1

2009-09-30 10:00

2009-09-30 10:10

Input Type 3: �Station med start-slut tid�

�� F�rste linie angiver stationsnummer og position som:

nummer, bredde l�ngde

�� Anden linie indeholder starttid, sluttid, tidsskridt,

�� Som: 2 datotidsgrupper og en time gruppe med mellemrum imellem

�� Eksempelvis 2001 01 01 01:00� 2002 12 31 23:00� 01:00

�� Angiver stepning af hele 2001 og 2002 med 1 times interval.

�� Eksempel (geografiske koordinater, FRV format)

Se input test fil: In_station_timeinterval_frv_geo

#geoNeuref

1111 50 42.5 -30 10.0

2001 09 30 10:20 2002 10 30 10:20 00:20

�� Eksempel (geografiske koordinater, KMS format)

Se input test fil: In_station_timeinterval_kms_geo

#geoNeuref

111 50 42.5 -30 10.0

2001-09-30 10:20 2002-10-30 10:20 00:20

�� Eksempel (UTM koordinater, FRV format)

Se input test fil: In_station_timeinterval_frv_utm

#utm28nNeuref89

1111 621363.5� 6122.1

2001 09 30 10:20 2002 10 30 10:20 00:20

�� Eksempel (UTM koordinater, KMS format)

Se input test fil: In_station_timeinterval_kms_kms

#utm28nNeuref89

1111 621363.5� 6122.1

2001-09-30 10:20 2002-10-30 10:20 00:20

Konstituents�t

Denne funktionalitet angiver de st�rste 28 konstituenter p� en given lokation

F�lgende tidevandskonstituenter beregnes af programmet:

Q1, O1, P1, K1, N2, M2, S2,K2, 2Q1 SIGMA1,RHO1, M1, M1,CHI1,

,PI1,PHI1 THETA1, J1, OO1, 2N2, MU2,NU2 LAMBDA2, L2, L2, T2, S1, M4

Bem�rk at denne funktionalitet kun kan benyttes for �rute-input� (eventuelt kan en rute med kun en position benyttes.

��

�� Output angives som amplitude (cm) og fase (UTC) med to decimaler.

Output format

Output formatet f�lger input formatet s�ledes at output formatet er i samme TYPE som input formatet. DVS �rute-input� giver ogs� �rute-output�

Tilsvarende er output format i samme format som input format: DVS FRV input giver FRV output og KMS input giver KMS output

UTM: Bredde og l�ngde angivelsen erstattes af Easting, Northing angivelse

Output Type 1:�Rute-output�

�� FRV format: �dato-tidsgruppe bredde l�ngde tidevand(meter)

KMS format:� bredde, l�ngde, tidevand(meter),dato-tidsgruppe

Eksempel (geografiske koordinater, FRV format)

Se output test fil: Out_rute_timespace_frv_geo

#geoNwgs84��

2009 11 23 12:03�� 57 30.0� -47� 0.0�� 0.51

2009 11 23 12:04�� 57 30.1� -47� 0.0�� 0.51

Eksempel (geografiske koordinater, KMS format)

Se output test fil: Out_rute_timespace_kms_geo

#geoNwgs84��

� �� 57 30.00� -47� 0.01�� 0.51� 2009-11-23 12:03

57 30.10� -47� 0.02�� 0.51� 2009-11-23 12:04

-1z

Eksempel (UTM koordinater,FRV)

Se output test fil: Out_rute_timespace_frv_utm

#utm28nNeuref89��

2009 11 23 12:03�� 330363.5� 6152222.1�� 0.28

Eksempel (UTM koordinater,KMS)

Se output test fil: Out_rute_timespace_kms_utm

#utm28nNeuref89��

� �� 330363.50 6152232.10�� 0.28� 2009-11-23 12:03

� �� 330364.50 6152232.10�� 0.28� 2009-11-23 12:04

Output: Type 2: �Station med tider�:

�� F�rste linie angiver utm/geografisk header��

Anden linie angiver stations no samt position som: bredde l�ngde

�� herefter: datotidsgruppe (en pr linie), tidevand (m)

�� Eksempel (geografiske koordinater, FRV)

Se output test fil: Out_station_times_frv_geo

�� #geoNwgs84��

�� 1111�� 57� 30.0� -47�� 0.0

2009� 9 30 10:00�� -0.06

2009� 9 30 10:10�� -0.09

�� Eksempel (geografiske koordinater, KMS)

Se output test fil: Out_station_times_kms_geo

#geoNwgs84��

�� 1111�� 57� 30.0� -47�� 0.0

2009-09-30 10:00�� -0.06

2009-09-30 10:10�� -0.09

��

Eksempel (UTM koordinater, FRV)

Se output test fil: Out_station_times_frv_utm

#utm28nNeuref89��

�� 1111�� 330363.5� 6152222.1

2009� 9 30 10:00�� -0.49

2009� 9 30 10:10�� -0.46

�� Eksempel (UTM koordinater, KMS)

Se output test fil: Out_station_times_kms_utm

#utm28nNeuref89��

�� 1111�� 330363.5� 6152222.1

2009-09-30 10:00�� -0.49

2009-09-30 10:10�� -0.46

Output Type 3: �Station med start-slut tid�

�� F�rste linie angiver geo/utm header

Anden linie angiver stations no samt position som: bredde l�ngde

�� Herefter p� hver linie: datotidsgruppe, tidevand (m)

�� Alle tidsskridt Fra start til sluttid.

Eksempel (geografiske koordinater, FRV)

Se output test fil: Out_station_timeinterval_frv_geo

�� #geoNeuref��

�� 1111�� 50� 42.5� -30� 10.0

2001� 9 30 10:20�� -0.29

2001� 9 30 10:40�� -0.26

.....

��

Eksempel (geografiske koordinater, KMS)

Se output test fil: Out_station_timeinterval_kms_geo

#geoNeuref��

�� 1�� 50� 42.5� -30� 10.0

2001-09-30� 10:20�� -0.29

2001-09-30� 10:40�� -0.26

....

Eksempel (UTM koordinater, FRV)

Se output test fil: Out_station_timeinterval_frv_utm

#utm28nNeuref89��

�� 1111�� 621363.5�� 6122.1

2001� 9 30 10:20�� -0.35

2001� 9 30 10:40�� -0.39

..........

Eksempel (UTM koordinater, KMS)

Se output test fil: Out_station_timeinterval_kms_utm

�� #utm28nNeuref89��

1111�� 621363.5�� 6122.1

2001-09-30� 10:20�� -0.35

2001-09-30� 10:40�� -0.39

.....

Output �konstituents�t�

Bem�rk at denne funktionalitet kun kan benyttes for �rute-input� (eventuelt kan en rute med kun en position benyttes.

F�rste linie indeholder listning af konstituennavne:

Q1, O1, P1, K1, N2, M2, S2,K2, 2Q1 SIGMA1,RHO1, M1, M1,CHI1,PI1,

PHI1 THETA1, J1, OO1, 2N2, MU2,NU2 LAMBDA2, L2, L2, T2, S1, M4

For hver position udskrives to linier.

F�rste linie indeholder utm/geografisk header

Anden linie indeholder bredde l�ngde amplitude (meter)

Tredje linie indeholder bredde l�ngde faser. (UTC � to decimaler)

Bem�rk ved UTM koordinater � indeholder f�rste linie UTM gruppen og f�rst anden linie navnene p� konstituenterne.

GOT 4.7 og 4.8 �Tidevandsmodel

Goddard Ocean Tide model GOT4.7/GOT4.8 �er den nyeste globale tidevands l�sning for amplituder. Modellen er �state of the art� indenfor global tidevandsmodeller og baseret p� ni �rs data fra satellite altimetri. Sammenligninger med tidevandsstationer viser at denne nye model har bedre n�jagtighed end andre globale modeller og at n�jagtigheden for M2 er bedre end 1.1 cm sammenlignet med 102 kontrollerede tidevandsstationer p� dybt vand. Den akkumulerede n�jagtighed er bedre end 2.1 cm for alle 28 konstituenter i modellen. Udover hel og halv- daglige konstituenter, indeholder modellen ligeledes den st�rste kvart daglige konstituent M4 samt de langb�lgede konstituenter Mm, Mf og Sa. Modellens opl�sning er 0.25 grad. Den d�kker det globale ocean inklusive det Arktiske Ocean, samt de fleste kystn�re omr�der hvor n�jagtigheden selvf�lgelig forringes.

DTU10� Tidevandsmodel

Dette er en model udviklet p� DTU af Y. Cheng og O. Andersen. Modellen er beregned ud fra altimetri med baggrund i en nyere model en GOT4.7 (FES2004). Derfor forventes det at modellen dels er bedre i kystn�re omr�der og dels har bedre d�kning. Modellen har samme antal tidekonstituenter som GOT modellerne.

TPXO7.2 Tidevandsmodel

Dette er en fuld tidevandsmodel udviklet ved at assimilere altimetri ind i en hydrodynamisk model. Modellen arbejder som den eneste med seks parametre. To for tidevandsh�jder (amplitude og fase), to for zonale tidevands str�mme regnet i forhold til �stlig retning (amplitude og fase) og to for meridionale tidevandsstr�mme regnet i forhold til nordlig retning. Denne model benyttes til at beregne tidevandh�jder og str�mme.

FES2012 Tidevandsmodel.

Den nyeste release af de modellerne fra F. Lyard og kollegaer p� LEGOS som beregnes ved brug af finite element teknik. Modellen har samme antal konstituenter som modellerne ovenfor p� n�r den mindre konstituent S1.

Altimetri

H�jdem�linger fra satellit. Foretages langs pr�definerede baner langs gentagne spor. Satellitten fremst�r herved som en tidevandsstation. Dog undersamples tidevandet (aliases), s� det fremst�r som signaler med lavere frekvens (typisk m�neder til �r).

Lavest Astronomiske tidevand.

LAT er beregnet som det laveste tidevands som kan opn�r med GOT tidevandsmodellen (version 4.7). Modellen er timesteppet over perioden 1997-2015 (19 �r)� i 30 minutters skridt, og tidevandet er beregnet over de st�rste 28 konstituenter samt langb�lgede tidevandssignaler (mM, mF, Sa, Ssa)

Middel springtids lavvand.

Denne er beregnet ud fra summen af M2 og S2 konstituenterne som klart er de dominerende konstituenter i og omkring Nords�en. Derfor giver denne reference n�sten et lige s� dyb reference som LAT i nords�en (men ikke helt)

Opdatering

Tidevandsmodellen kan opdateres til en nyere model n�r denne forefindes. Opdatering kan ogs� g� bagl�ns eller til en �ldre version af modellen om �nsket (GOT 00.2)

Opdateringer kan oplyses ved kontakt til oa@space.dtu.dk eller richard.ray@gsfc.nasa.gov.

Opdateringer kan foretages af� DMI selv ved at downloade de nyeste filer fra iliad.gsfc.nasa.gov/ray/versionXX

Herefter anbringes filerne for �grids_oceantide� i samme directory som programmet.

Under UNIX skrives f�lgende kommando.

�cat q1.d o1.d p1.d s1.d k1.d n2.d m2.d s2.d k2.d m4.d XXalt.d > GOT4.8�

Under DOS skrives benyttes kommandoen �more�

Den specielle fil:

XXalt.d filen er en special fil der indeholder LAT og MST signalet i hhv amplitude og fasegruppen