A felszínközeli szélsebesség XXI. században várható változása az ALADIN-Climate regionális éghajlati modell alapján Illy Tamás Országos Meteorológiai Szolgálat
A felszínközeli szélsebesség XXI. században várható változása az ALADIN-Climate regionális éghajlati modell alapján Illy Tamás Országos Meteorológiai Szolgálat 1. Bevezetés 2. Módszertan 3. Validációs eredmények 4. Projekció 5. Összegzés
1. Bevezetés 214 Diplomamunka: Szélenergia becslések regionális éghajlati modellek alapján. m-es szélsebesség vizsgálata Havi átlagok alapján Magassági szél a 1 m-es szélből származtatva profil illesztéssel Referencia: HUGRID, CARPATCLIM Módszertan fejlesztése Több szint vizsgálata 6 órás időbeli felbontás Modellszinti adatok felhasználása Más referencia
1. Bevezetés 214 Diplomamunka: Szélenergia becslések regionális éghajlati modellek alapján. m-es szélsebesség vizsgálata Havi átlagok alapján Magassági szél a 1 m-es szélből származtatva profil illesztéssel Referencia: HUGRID, CARPATCLIM Módszertan fejlesztése Több szint vizsgálata 6 órás időbeli felbontás Modellszinti adatok felhasználása Más referencia CÉLKITŰZÉS Modellezett szélsebesség vizsgálata több magassági szinten profil validáció (1981-2) Jövőbeli lehetséges megváltozások - RCP8.5 221-25, 271-2, referencia: 1971-2 Szélsebesség Potenciális teljesítmény
2. Módszertan Modellszimulációk ALADIN-Climate domborzat ALADIN_ERA-Interim Horizont. felbontás 1 km Vertikális szintek 31 Output frekvencia 6 h ALADIN_EUR44 Peremfeltételek ERA-Interim re-analízis EUR44 ALADIN-Climate Peremfeltételek felbontása 8 km 5 km Modellezett időszak 198-21 195-2 Szcenárió - RCP 8.5
2. Módszertan Modellszimulációk ALADIN-Climate domborzat ALADIN_ERA-Interim Horizont. felbontás 1 km Vertikális szintek 31 Output frekvencia 6 h ALADIN_EUR44 Peremfeltételek ERA-Interim re-analízis EUR44 ALADIN-Climate Peremfeltételek felbontása 8 km 5 km Modellezett időszak 198-21 195-2 Szcenárió - RCP 8.5 Szélsebesség 1 m, 5 m, 75 m, m, 125 m, 15 m
Referencia ERA-Interim re-analízis modellszinti szélsebesség Re-analízis: megfigyelésekből és rövidtávú előrejelzésekből adatasszimilációs technikával előállított globális 3 D-s meteorológiai mezők. Felszínkövető-nyomási hibrid vertikális koordináta 6 szint (Dee et. al. 211: The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system, Q. J. R. Meteorol. Soc. 137: 553 597)
Referencia ERA-Interim re-analízis modellszinti szélsebesség Re-analízis: megfigyelésekből és rövidtávú előrejelzésekből adatasszimilációs technikával előállított globális 3 D-s meteorológiai mezők. Felszínkövető-nyomási hibrid vertikális koordináta 6 szint Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása
Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása 25 225 lvl 56 Felszín feletti magasság [m] 2 175 15 125 75 5 25 MODELL REFERENCIA lvl 57 lvl 58 lvl 59 lvl 6 2 4 6 8
Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása 25 225 lvl 56 Felszín feletti magasság [m] 2 175 15 125 75 5 25 MODELL REFERENCIA lvl 57 lvl 58 lvl 59 lvl 6 2 4 6 8
Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása 25 225 1.) Modellszintek magasságának kiszámolása [,, ] Felszín feletti magasság [m] 2 175 15 125 75 5 MODELL REFERENCIA h=135 m h=74 m 25 2 4 6 8
Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása 25 225 1.) Modellszintek magasságának kiszámolása [,, ] 2.) Interpoláció Profil:.2 Két interpolált érték súlyozott átlaga Felszín feletti magasság [m] 2 175 15 125 75 5 25 MODELL REFERENCIA h=135 m h=74 m 2 4 6 8
Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása 25 225 h=225 m 1.) Modellszintek magasságának kiszámolása [,, ] 2.) Interpoláció Profil:.2 Két interpolált érték súlyozott átlaga Ismétlés minden szintre, minden rácspontra Felszín feletti magasság [m] 2 175 15 125 75 5 25 MODELL REFERENCIA h=135 m h=74 m h=35 m 2 4 6 8
Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása 25 225 h=225 m 1.) Modellszintek magasságának kiszámolása [,, ] 2.) Interpoláció Profil:.2 Két interpolált érték súlyozott átlaga Ismétlés minden szintre, minden rácspontra Felszín feletti magasság [m] 2 175 15 125 75 5 25 MODELL REFERENCIA h=135 m h=74 m h=35 m 2 4 6 8
Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti magasság szélsebességének számítása 25 225 1.) Modellszintek magasságának kiszámolása [,, ] 2.) Interpoláció Profil:.2 Két interpolált érték súlyozott átlaga Ismétlés minden szintre, minden rácspontra Felszín feletti magasság [m] 2 175 15 125 75 5 25 MODELL REFERENCIA 2 4 6 8
3. Validációs eredmények Éves átlagos relatív hibák (1981-2) 1 m -15 % m -8 % 15 m -1 % AL_EUR44 AL_ERAI 1 m -28 % m -25 % 15 m -22 % %
4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, Szélsebesség átlagos éves menete Magyarországon ERAI 1m HUGRID 1m CARPATCLIM AL_ERAI_1m AL_EUR44_1m 7, 6, 5, 4, 3, Szélsebesség 2 éves menete Magyarországon ERAI 1m ERAI m ERAI 15m AL_ERAI 1m AL_ERAI m AL_ERAI 15m 1,5 J F M Á M J J A Sz O N D 2, Nagy bizonytalanság a referenciákban AL_EUR44: alulbecslés, de az éves menet megfelelő AL_ERAI: kisebb hibák de az éves menetet nem adja vissza Hiba a felszínen nagyobb Évek közötti változékonyságot a modell jól követi
Rácspontbeli szélprofil (1981-2) AL_EUR44: konstans negatív hiba AL_ERAI: negatív és pozitív hiba Szárazföld és tenger feletti szélprofil eltérő jellegét jól reprodukálja a modell Felszín feletti magasság [m] 16 14 12 8 6 4 2 ERAI AL_ERAI A AL_EUR44 1 2 3 4 5 6 7 A B Felszín feletti magasság [m/s] 16 14 12 8 6 4 2 ERAI AL_ERAI AL_EUR44 1 2 3 4 5 6 7 C 16 14 12 8 6 4 2 ERAI AL_ERAI AL_EUR44 1 2 3 4 5 6 7 B
Rácspontbeli szélprofil (1981-2) AL_EUR44: konstans negatív hiba AL_ERAI: negatív és pozitív hiba Szárazföld és tenger feletti szélprofil eltérő jellegét jól reprodukálja a modell m AL_ERAI-ERAI C A B Felszín feletti magasság [m/s] 16 14 12 8 6 4 2 ERAI AL_ERAI AL_EUR44 Felszín feletti magasság [m] 1 2 3 4 5 6 7 C 16 14 12 8 6 4 2 16 14 12 8 6 4 2 ERAI AL_ERAI AL_EUR44 1 2 3 4 5 6 7 ERAI AL_ERAI AL_EUR44 1 2 3 4 5 6 7 A B
4. Projekció Szélsebesség megváltozása 221-25: tartomány nagy részén enyhe növekedés 271-2: Alpok és déli területek csökkenés Éves átlagban 4-6 % változás Évek közötti változékonyság: 5-6 % (Szórás/éves átlag) 221-215 271-2 m +6 % m +4 % 15 m +6 % 15 m +4 % %
m Évszakos változások Nyár kivételével egységes kép Nyáron erős növekedés a tengerek felett (2-3 %) m Éves MAM JJA SON DJF 221-25 6 4 6 7 9 271-2 4 2 5 4 7 A m-es szélsebesség magyarországi relatív megváltozása (referencia időszak: 1971-2). %
m Évszakos változások Nyár kivételével egységes kép Nyáron erős növekedés a tengerek felett (2-3 %) Felszín feletti magasság [m] 1971-2 221-25 271-2 16 14 C - JJA + 19% 12 + 2% + 22% 8 + 23% 6 + 24% 4 2 + 29% 2, 2,5 3, 3,5 4, 4,5 5, %
Szélprofilok B pontban B pontbeli szélprofil nyári növekedés nem változik a magassággal Télen a növekedés erősebb a felszíntől távolodva Felszín feletti magasság [m] 1971-2 221-25 271-2 16 14 B - JJA 12 8 6 4 2 2, 2,5 3, 3,5 4, 4,5 5, A B Felszín feletti magasság [m] 1971-2 221-25 271-2 16 14 B - DJF 12 8 6 4 2 2, 2,5 3, 3,5 4, 4,5 5,
m Potenciális teljesítmény megváltozása Átlagos éves változás hazánkban: 8-13 % Tengereken nyári növekedés Ősz, tél: Kárpátok mentén növekedés Alpok: csökkenő tendencia % Éves MAM JJA SON DJF 221-25 13 7 13 13 16 271-2 8 3 7 7 14 A potenciális teljesítmény magyarországi relatív megváltozása m-es magasságban (referencia időszak: 1971-2).
4. Projekció Kitekintés: Tobin et al. 214: Assessing climate change impacts on European wind energy from ENSEMBLES high-resolution climate projections ENSEMBLES 6 GCM, 1 RCM 15 regionális szimuláció (25 km) A1B szcenárió É-Európa: enyhén növekvő potenciál D-Európa: enyhén csökkenő potenciál (1971-2) (231-26) (271-2)
5. Összegzés Szélsebesség vizsgálata új módszertan alkalmazásával Validáció referencia: ERA-Interim re-analízis Modell többnyire alulbecsli a szélsebességet Az átlagos hiba a magassággal csökken Projekció (RCP8.5) Csekély pozitív változások a szélsebességben (hazánkban + 4-6 %) Érdekes lokális erősödések a tengeri rácspontok felett Okait érdemes lenne vizsgálni (pl. szélirány, napi menet) Potenciális teljesítmény (hazánkban +8-13 %) További tervek: több modell bevonása a vizsgálatba!
5. Összegzés Szélsebesség vizsgálata új módszertan alkalmazásával Validáció referencia: ERA-Interim re-analízis Modell többnyire alulbecsli a szélsebességet Az átlagos hiba a magassággal csökken Projekció (RCP8.5) Csekély pozitív változások a szélsebességben (hazánkban + 4-6 %) Érdekes lokális erősödések a tengeri rácspontok felett Okait érdemes lenne vizsgálni (pl. szélirány, napi menet) Potenciális teljesítmény (hazánkban +8-13 %) További tervek: több modell bevonása a vizsgálatba! KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! email: illy.t@met.hu