Voorspelnauwkeurigheid : een voorstudie

Als onderdeel van het project NAUTILUS wordt er een reeks van waterbewegingsmodellen ontwikkeld met daarbij een krachtig data-assimilatie instrumentarium waarmee vanaf het continentaal plat tot aan de Nederlandse kustwateren en estuaria berekeningen kunnen worden uitgevoerd ter ondersteuning van het beleid, beheer en ten behoeve van het operationeel voorspellen. Om verantwoorde beslissingen te kunnen nemen op basis van modelberekeningen is het van groot belang de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van deze berekeningen goed in te kunnen schatten. Daarom wordt er in het project NAUTILUS veel aandacht besteed aan het valideren (en certificeren) van de modellen. Voor het berekenen van een analyse kan de modelinvoer voor WAQUA en TRIWAQ in principe bepaald worden uit metingen. Dit gebeurt dan ook veelvuldig. Zo worden de randvoorwaarden aan rivierzijde van RIJMAMO bepaald uit gemeten debieten en wordt de open rand van het SCALDIS model berekend uit gemeten waterstanden in de buurt van deze rand. In tegenstelling tot de berekening van een analyse achteraf kan de modelinvoer voor de berekening van een verwachting niet uit metingen worden bepaald. Er is daarom voor een verwachting altijd aanvullende modellering nodig. Het verschil tussen een analyse en een verwachting is dus de manier waarop de (tijdafhankelijke) modelinvoer wordt bepaald. Doordat er voor een verwachting minder informatie beschikbaar is dan voor een analyse is een verwachting (vrijwel) altijd minder nauwkeurig dan een analyse. Dit verschil wordt groter naarmate de horizon langer is. Om te komen tot een goed inzicht in de nauwkeurigheid van 2D- en 3D-waterbewegingsmodellen voor het maken van verwachtingen is m.b.t. tot een aantal aspecten verder onderzoek nodig. Hoewel bekend is dat onder andere randvoorwaarden aan de open rand, debietrandvoorwaarden, windschuifspanning en de bediening van sluizen en keringen een belangrijke bijdrage leveren aan de onnauwkeurigheid van de verwachtingen, kan in veel gevallen de bijdrage van deze factoren niet goed kwantitatief worden ingeschat. Deze informatie kan worden verkregen uit gevoeligheidsstudies en vergelijking van modelresultaten met metingen. Vervolgens kan met behulp van deze gegevens een model van de nauwkeurigheid worden gemaakt. Met Kalman filtering en Monte-Carlo simulatie methoden kan hiermee een zeer gedetailleerde schatting van de nauwkeurigheid worden berekend, inclusief variaties van de nauwkeurigheid in tijd en ruimte. In principe kan bij ieder verwachting een goede indicatie van de te verwachten nauwkeurigheid worden gegeven. Een keuze voor een van beide methodes is moeilijk in het algemeen te maken. Voor de meeste toepassingen zijn beide bruikbaar.