Nagyfelbontású magassági szélklimatológiai információk dinamikai elıállítása Szépszó Gabriella Országos Meteorológiai Szolgálat Éghajlati Osztály, Klímamodellezı Csoport
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben 2012. június 21.
TARTALOM 1. Motiváció, bevezetés 2. Módszertan 3. Eredmények 4. Összefoglalás, kitekintés
Motiváció
• Pontos szél-információ szolgáltatása az azt felhasználó különbözı partnereink számára • A szélerımővek tervezésénél (pl. a helyszín megválasztásánál) a felszínközeli légrétegek szélviszonyainak pontos ismerete alapvetı • A szélinformáció az erımővek rotor-magasságában, a 75-150 méteres magassági rétegben fontos
2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
3
Cél • A határréteg átlagos szélviszonyainak feltérképezése • Megvalósítás: hosszabb múltbeli idıszak alapján • Probléma: • Kiindulás: a legtöbb mérés a felszín közelében (10 méteren) található, de azok is szabálytalanul, nem homogén sőrőségben • Az alsóbb légrétegek szélviszonyait erısen befolyásolják a felszíni jellemzık, például a domborzat – nagy térbeli változékonyság 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
4
Magyarországi felszíni mérıhálózat
2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
5
Az OMSZ-nál alkalmazott módszerek 1. Felszíni méréseken alapuló módszerek: a felszíni mérésbıl valamilyen szélprofil felhasználásával következtetés a magasabb szintek szélmezıjére • Legközelebbi mérési pontból mérési idısor (WaSP) – pontszerő információ, a mérési pont távol lehet • A felszíni mérıhálózat adatainak interpolációja (MISH) – térbeli információ, bizonyos magasságig használható 2. Modellezésen alapuló módszer: múltra vonatkozó globális (felszíni és magassági) rácsponti adatbázis dinamikai leskálázása numerikus modellek segítségével – térbeli információ, magasabb szinteken használható 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
6
Dinamikus módszer • Kiindulási adatok: ERA-40 re-analízisek • Meteorológiai változók a Földet lefedı 3-dimenziós rácson • Elıállításukhoz mérési információkat és pontos modellelırejelzéseket használtak fel • Térbeli felbontás: 125 km • 60 függıleges szint • Hatórás idıbeli felbontás az 1957–2002 idıszakra • Csak az áramlás nagyskálájú jellemzıit írják le • Leskálázás az ALADIN modellel • Részletesebb felbontás • A felszíni jellemzık (pl. domborzat) és folyamatok pontosabb leírása 2012. június 26.
• Korlátos tartományú • Spektrális • Hibrid vertikális koordináták • Hidrosztatikus • Szemi-Lagrange módszer
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
7
A leskálázás lépései 45 km
125 km
15 km
5 km
Speciális utó-feldolgozás 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
8
A leskálázás lépései 45 km
125 km
15 km
5 km
Speciális utó-feldolgozás 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
9
A leskálázás hatása a pillanatnyi szélmezıre 125 km
5 km
2012. június 26.
45 km
15 km
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
10
Utolsó lépés: speciális utó-feldolgozás • Új légköri információ nélkül, pusztán a nagyobb felbontású domborzat figyelembevételével állítunk elı pontosabb szélmezıt (Žagar, 1999) • Egyszerősített és rövid modellfuttatás • Lépései: 1. Interpoláció finomabb rácsra, 2. Kvázi-adiabatikus 30-perces integrálás, éppen elég ahhoz, hogy a szél adaptálódjon a részletesebb domborzathoz – dinamikai adaptáció Csak a felszín közelében hatással bíró folyamatok (pl. a kondenzáció, a csapadékképzıdés nem) • Elıny: finom felbontású szélmezı nem-hidrosztatikus modellfuttatás és (fejlesztés) nélkül 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
11
A dinamikai adaptáció hatása Utó-feldolgozás elıtt
Utó-feldolgozás után
• Használhatóság: összetett domborzat felett, dinamikailag kormányzott áramlásnál 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
12
A dinamikai adaptáció hatása Utó-feldolgozás elıtt
Utó-feldolgozás után
• Használhatóság: összetett domborzat felett, dinamikailag kormányzott áramlásnál 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
13
Feldolgozás, kiértékelés • Eredmény: a teljes idıszakra hatóránként a finomabb domborzathoz adaptált pontosabb szélmezı (szélsebesség komponensek) 7 magassági szinten (10-150 m) • Validáció csak a felszín közelében (10 méteren), magasabb szinteken a múltra nem áll rendelkezésre elég mérés: • Mezıszerően: rácsponti megfigyelési adatbázissal • Pontszerően: állomási adatsorokkal • Összevetés más módszerek hasonló eredményeivel
2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
14
Validáció 10-méteres mérésekkel 1992–2001 Sopron
Debrecen
tavasz
éves
Megfigyelés Szimuláció
A dinamikus módszer többnyire fölülbecsli az átlagos felszíni szélerısséget 0,5-1,5 m/s mértékben. 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
15
Összevetés más módszerekkel Dinamikai módszer 75 m, 1992–2001
Összetett domborzat hatása
Interpolációs módszer 75 m, 1997–2003
„Szeles” területek
Alföldi lokális maximum 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
Forrás: Szentimrey, Bihari és Birszki 2006
16
Összevetés más módszerekkel Klimatológiai leskálázás
„Igazi” klíma-szimuláció
ALADIN dinamikai adaptáció Felbontás: 5 km; határfeltétel: ERA40
ALADIN-Climate Felbontás: 10 km; határfeltétel: ERA40
A rövidtávú modell nagyobb átlagos szélsebességeket jelez. 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
17
Felhasználói igények
2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
18
Összefoglalás • A numerikus modellezés segítségével az átlagos szélviszonyok megismerése olyan pontokban és magasságokban, ahol egyéb információval nem rendelkezünk • Módszer: a globális jellemzıket leíró adatbázis leskálázása több lépésben Magyarországra az ALADIN modellel • Az ALADIN modell finom felbontása és pontosabb felszíni leírása révén elıáll a részletesebb domborzathoz igazított szélmezı • A módszer a szélmezı térbeli szerkezetét megfelelıen visszaadja, a felszínközeli (10-méteres) szélerısséget kissé felülbecsli, elsısorban a magasabb (50 méter feletti) szinteken használható 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
19
Kitekintés • Dinamikai adaptáció az operatív elırejelzésekben is (rövidtávú szél-elırejelzések szélerımőveknek)
Szint: 10 m, idıszak: 3 hónap
• A dinamikai adaptációval készült operatív szél-elırejelzések kiértékelése magasabb szintek szélméréseivel • Vizsgálatok a magyarországi éghajlati viszonyok jövıbeli változására – regionális éghajlati modellezés
Hely: Mosonszolnok-Levél Szint: 80 m, idıszak: 7 hónap
• Két modell (OMSZ): ALADIN-Climate és REMO 2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
20
Szépszó & Horányi, 2010
További információ • Kutatási tevékenység: http://www.met.hu/nmo/aladin_wind • Hazai projektek: http://owww.met.hu/palyazat/nkfp_szel2002.php • Cikk a magassági mérésekkel való kiértékelés eredményeirıl: Szépszó & Horányi, 2010, Idıjárás 114, 1–2 • Tudományos ismeretterjesztı kiadványok: • Szélklimatológiai kiadvány • Sprinter kiadó: Megújuló energiák
2012. június 26.
Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben
21
Köszönöm a figyelmet!
