Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

104

HARBOUR WAVE CONDITIONS IN THE NW MEDITERRANEAN COAST. NESTING AND FORECASTING.

Daniel González Marco

1

*, Agustín Sánchez-Arcilla

1

, Rodolfo Bolaños

1

, Joan Pau Sierra

1

, 

Sergi Paricio

2

and Eliseu Vilaclara

2

.

1

Laboratori d´Enginyeria Marítima, LIM-CIIRC DEHMA. ETSECCPB Universitat Politécnica de Catalunya. c/ Jordi Girona 1-3,

Módul D-1, Campus Nord, C.P. 08034, Barcelona, Spain.

*daniel.gonzalez-marco@upc.es, agustin.arcilla@upc.es, rodolfo.bolanos@upc.es, joan.pau.sierra@upc.es 

2

Servei Meteorològic de Catalunya, c/ Berlín nº 38-46 C.P. 08029, Barcelona, Spain. sparicio@meteocat.com,

evilaclara@meteocat.com 

Abstract

This paper addresses the performance envelope of wave forecasting under fetch and duration limited conditions such as those found in the

NW Mediterranean. The main aim is to develop an operational tool, which helps harbour and coastal authorities on taking decisions. The

emphasis is thus on: 1) Accuracy, 2) Resolution, 3) Forecasting horizon, 4) Robustness of the obtained predictions. The sequence of nested

wave models will be validated for this purpose with the meteorological and oceanographic data recorded by the XIOM network

(Oceanographic and Meteorological Instruments Network) of the SMC (Catalan Meteorological Service).

Keywords: wave generation, wave propagation, nesting

Harbour and coastal issues in a coast such as the Spanish

Mediterranean are extremely significant for the economic activities of

the zone and for the safety of the numerous populations there

concentrated. The forecasting of wave conditions is within this

framework important for the management of harbour activities and

also for the management of beach touristical activities (under

operational conditions). Likewise the forecasting of wave conditions

is essential for the design of harbour infrastructures and for the

mitigation of erosion and ?ooding damages and even loss of life

(survival or extreme conditions).

For this purpose a suite of nested models has been adapted to the

fetch and duration limited conditions found in the NW Mediterranean.

This sequence (schematised in Fig.1) starts with the WAM model for

wave generation (1). This third generation model feeds a phase

averaged wave model (LIMWAVE, 2) which propagates the spectral

density function from the closest WAM grid point to the harbour

entrance area. This result is used to feed a third model (LIMPORT)

which can be, depending on the objectives, either a Boussinesq based

model (3) or an elliptic wave model (based on the Mild-Slope

equation, 4). This nesting introduces a number of hard to quantify

uncertainties through closure submodels (e.g. bottom friction, e.g.

wind shear stress) and trough the “internal” boundary conditions.

These uncertainties are then checked with the available Meteo and

Oceanographic data recorded by the XIOM network (Oceanographic

and Meteorological Instruments Network) managed by the SMC

(Catalan Meteorological Service).

Fig. 1. Schematisation of model nesting for wave predictions near and

inside harbour domains.

The combination of nested simulations and observations has

allowed a robust prediction of wave conditions with a time horizon of

up to 36 hours. The accuracy and resolution also allow a system of

warnings for harbour and beach operation, which includes the

following variables:

1. Wave agitation

2. Wave overtopping

3. Long waves

4. Wind strength

This allows a safer and better operation of harbour infrastructures

and beach areas. As a sample of the obtained results, Figure 2 shows

the wave agitation corresponding to the recent recorded storm during

October 2003 for a Spanish Mediterranean Harbour. The sequence of

models nested is been continuously validated and updated with the

meteo-oceanographic database available.

Fig. 2. Sample illustration of simulated wave conditions inside a Spanish

Mediterranean harbour. 

Acknowledgements. The authors wish to acknowledge the support

given by the project PREVIMED (contract number:

J00838REN2002-03415)

References

1-Wamdi Group, 1988. The WAM model – A tirad generation ocean

waves prediction model. J. Phys. Oceanogr.,18: 1775-1810.

2-Cáceres, I., González Marco, D., Alsina, J.M., Sierra, J.P., Sánchez-

Arcilla, A., 2002. Hydro-Morphodynamics for a LCS. A firs approach for

a Mediterranean case. Delos 1

st 

Year Meeting, Barcelona 01/2002.

3-Sierra, J.P., Sánchez-Arcilla, A., Egozcue, J.J., Monsó, J.L., 1988.

Effect of Boussinesq-type equations on wave spectra propagation. XXI

Int. Conf. On Coastal Engineering, Torremolinos, pp. 350-362.

4-Liu, P.L.-F., 1990. Wave transformation. Pp. 27-63.In: The sea, Wiley-

Interscience Publication. v. 9.