Antarctic Circumnavigation Expedition 2017: WAMOS data product

Time series of metocean variables derived form WAMOS (marine radar) data collected during the Antarctic Circumnavigation Expedition (ACE, https://spi-ace-expedition.ch/), from December 2016 to March 2017.Waves in the Southern Ocean are the biggest on the planet. They exert extreme stresses on the coastline of the Sub-Antarctic Islands, which affects coastal morphology and the delicate natural environment that the coastline offers. There is a lack of field data in the Sub-Antarctic and Antarctic Oceans. Thus, wave models are not well calibrated and perform poorly in these regions. Uncertainties relate to the difficulties to model the strong interactions between waves and currents (the Antarctic Circumpolar and tidal currents) and between waves and ice (reflected waves modify the incident field and ice floes affect transmission into the ice-covered ocean). Drawbacks in wave modelling undermine our understanding and ability to protect this delicate ocean and coastal environment.By installing a Wave and Surface Current Monitoring System (WaMoS II, a marine X-Band radar) on the research vessel Akademic Thresnikov and using the meteo-station and GPS on-board, this project has produced a large database of winds, waves and surface currents. Data were collected during the Antarctic Circumnavigation Expedition, which took place from Dec. 2016 to Mar. 2017.The dataset contains timeseries of relevant metocean variables divided in- Sea state and current parameters (PARA, MPAR)- Sea state and current parameters (PEAK, MPEK)- Ship course, position and speed (COURSE)- Wind speed and direction file (WIND)**********************************************************Sea state and current parameters files (PARA, MPAR)File Name: -Prefix-_-rigID-_YYYYMM.txt- Prefix:1) ‘PARA’ : spatial mean of the parameters (that pass the WaMoS II internal quality control) averaged over WaMoS II analysis areas (up to 9) placed within the radar field of view.2) ‘MPAR’ : temporal average parameters calculated using all data collected during the past dt=20 minutes of the time specified in the file.- YYYY : Year.- MM : Month.- rigID : WaMoS II platform’s ID code (3 letters)Time reference: CPU clock.Values of missing parameters are set to -9, -9.0.List of parameters:- date : Date and TIME of acquisition (YYYYMMDDHHMMSS).- Hs : Significant wave height (m).- Tp : Peak wave period (s).- Tm2 : Mean wave period (s).- Lp : Peak wave length (m).- MDir : Mean wave direction (deg).- PDir : Peak wave direction (deg).- TpS : First swell system - wave period (s).- PDS : First swell system - peak wave direction (deg).- lpS : First swell system - peak wave length (m).- TpW : Wind sea peak wave period (s).- PDW : Wind sea wave direction (deg).- lpW : Wind sea wave length (m).- Usp : Surface current speed (m/s).- Udir : Surface current direction (deg).- IQ : Quality index, ranging from 0 ('no problems detected') to 999 ('images cannot be analysed').- NSPEC : Number of averaged spectra.- INDEX : Quality index threshold (OK: IQ

本数据集为基于2016年12月至2017年3月南极环极航行探险（Antarctic Circumnavigation Expedition, ACE, https://spi-ace-expedition.ch/）期间采集的WAMOS（海洋雷达）数据所生成的海洋气象水文变量时间序列。

南大洋海浪为全球规模最大的海浪，其对亚南极岛屿海岸施加的极端应力会改变海岸地貌，并破坏海岸维系的脆弱自然环境。当前亚南极与南大洋海域缺乏现场观测数据，导致海浪模型在此类区域校准不足，模拟性能欠佳。此类模拟不确定性主要源于难以精准刻画海浪与海流（南极环极流与潮汐海流）、海浪与海冰（反射波会改变入射波场，浮冰会干扰海浪在覆冰海域的传播）之间的强相互作用。海浪建模的现有缺陷制约了我们对这片脆弱海洋与海岸环境的理解，也削弱了我们的保护能力。

本项目在研究船"阿卡杰米克·特列什尼科夫号"（Akademic Thresnikov）上安装了波浪与表面海流监测系统（WaMoS II，船载X波段雷达），并结合船上搭载的气象站与GPS设备，采集构建了包含风、浪与表面海流的大型数据库。数据采集工作于2016年12月至2017年3月开展的南极环极航行探险期间完成。

本数据集包含相关海洋气象水文变量的时间序列，分为以下类别：
1. 海况与海流参数（PARA、MPAR）
2. 海况与海流参数（PEAK、MPEK）
3. 船舶航向、位置与航速（COURSE）
4. 风速与风向文件（WIND）

### 海况与海流参数文件（PARA、MPAR）
文件名格式：-Prefix-_-rigID-_YYYYMM.txt
各字段说明：
1. Prefix：
- ‘PARA’：通过WaMoS II内部质量控制的参数的空间平均值，对雷达视场内最多9个WaMoS II分析区域的参数进行平均计算得到。
- ‘MPAR’：基于文件指定时刻前最近20分钟（dt=20分钟）内采集的全部数据计算得到的时间平均参数。
2. YYYY：年份
3. MM：月份
4. rigID：WaMoS II平台的3位字母ID代码

时间基准：CPU时钟时间。
缺失参数的取值被设为-9、-9.0。

参数列表：
- date：采集日期与时间（格式为YYYYMMDDHHMMSS）
- Hs：有效波高（单位：米）
- Tp：峰值波周期（单位：秒）
- Tm2：平均波周期（单位：秒）
- Lp：峰值波长（单位：米）
- MDir：平均浪向（单位：度）
- PDir：峰值浪向（单位：度）
- TpS：第一涌浪系统——波周期（单位：秒）
- PDS：第一涌浪系统——峰值浪向（单位：度）
- lpS：第一涌浪系统——峰值波长（单位：米）
- TpW：风浪峰值波周期（单位：秒）
- PDW：风浪浪向（单位：度）
- lpW：风浪波长（单位：米）
- Usp：表面海流流速（单位：米/秒）
- Udir：表面海流流向（单位：度）
- IQ：质量指数，取值范围为0（未检测到问题）至999（无法分析图像）
- NSPEC：平均谱的数量
- INDEX：质量指数阈值（合格标准：IQ < INDEX）