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 Korlátos tartományú Spektrális Hibrid vertikális koordináták Hidrosztatikus Szemi-Lagrange módszer 2012. június 26. Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben 7
A leskálázás lépései 125 km 45 km 5 km 15 km Speciális utó-feldolgozás 2012. június 26. Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben 8
A leskálázás lépései 125 km 45 km 5 km 15 km Speciális utó-feldolgozás 2012. június 26. Együttmőködési lehetıségek a hidrodinamikai és légkördinamikai modellezésben 9
A leskálázás hatása a pillanatnyi szélmezıre 125 km 45 km 5 km 15 km 2012. június 26. 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 A dinamikus módszer többnyire fölülbecsli az átlagos felszíni szélerısséget 0,5-1,5 m/s mértékben. Szimuláció 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 16 Forrás: Szentimrey, Bihari és Birszki 2006
Összevetés más módszerekkel Klimatológiai leskálázás ALADIN dinamikai adaptáció Felbontás: 5 km; határfeltétel: ERA40 Igazi klíma-szimuláció 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) A dinamikai adaptációval készült operatív szél-elırejelzések kiértékelése magasabb szintek szélméréseivel Vizsgálatok a magyarországi éghajlati viszonyok jövıbeli változására regionális éghajlati modellezés Két modell (OMSZ): ALADIN-Climate és REMO Szint: 10 m, idıszak: 3 hónap Hely: Mosonszolnok-Levél Szint: 80 m, idıszak: 7 hónap 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!