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[讨论] 夏天风速的功率谱特征:海洋、陆地(我国)

已有 1868 次阅读 2022-1-7 14:37 |系统分类:科研笔记

[讨论] 夏天风速的功率谱特征:海洋、陆地(我国)


   下文属于风电功率预测,不是纯粹的气象学。                                     

   风速预测的结果好坏,首先是由风速的变化性质决定的;第二才是模型的类型与结构、参数的优化等。了解不同地点风速的变化性质,是提高风速和风电功率预测效果 forecasting performance(如准确率 accuracy、可靠性 reliability)的基础性工作,属于源头和底层的东西。

        

一、 1957年 Isaac Van der Hoven 的经典风速功率谱(美国纽约长岛 Long Island)

1957 (van der Hoven) Power spectrum of horizontal wind speed (原文截图)_副本.jpg

(1) 1957年 Isaac Van der Hoven 的经典风速功率谱,原图。

https://journals.ametsoc.org/view/journals/atsc/14/2/1520-0469_1957_014_0160_psohws_2_0_co_2.xml

1957 (van der Hoven) Power spectrum of horizontal wind speed in the frequency ra.png

(2)1957年 Isaac Van der Hoven 的经典风速功率谱,常见的被引用形状。

   这个海洋风速功率谱里,“日循环”并不明显;~110 h4.5 day)周期很明显;其次是一个~11 h0.5 day)的半天周期

                

   布鲁克海文国家实验室(BNL)位于美国纽约长岛(Long Island)。现在的地理位置是位于 46 号县道威廉弗洛伊德公园大道,长岛高速公路 68 号出口以北 1.5 英里(William Floyd Parkway, County Road 46, 1.5 miles north of Exit 68 of the Long Island Expressway)。

Brookhaven National Laboratory  BNL 地图 11.jpg

3Brookhaven National Laboratory, BNL 地图。

https://www.researchgate.net/publication/255631670_Peconic_River_Habitat_Assessment_and_Fish_Biomass_Prediction/figures?lo=1

https://www.researchgate.net/profile/Marcia-Meixler/publication/255631670/figure/fig1/AS:669372410519563@1536602227889/Brookhaven-National-Laboratory-Upton-NY-Adapted-from-Brookhaven-National-Laboratory_W640.jpg

                             

Brookhaven National Laboratory  BNL 地图 11 22.jpg

(4)Brookhaven National Laboratory, BNL 地图。

http://www.techinsider.io/last-particle-collider-united-states-rhic-brookhaven-2015-8

                             

Brookhaven National Laboratory  BNL 地图 22_副本.jpg

(5)Getting to Brookhaven, Brookhaven National Laboratory.

https://tse1-mm.cn.bing.net/th/id/R-C.4894a16247932b6ff5e4dff15017ce63?rik=UU8WVNCx%2fxkEBw&riu=http%3a%2f%2fstatic5.businessinsider.com%2fimage%2f55cccfeadd0895f5048b4657-1200%2frhic-is-part-of-brookhaven-national-laboratory-bnl-which-sits-in-the-middle-of-the-pine-barrens-on-central-long-island.jpg&ehk=%2b%2fZHVkJrglg0I1STllg1G9%2buKIo0cXEmBwijIj50BOY%3d&risl=&pid=ImgRaw&r=0

                               

美国 纽约长岛 Brookhaven National Laboratory.jpg

(6)美国 纽约长岛 Brookhaven National Laboratory,海洋。

https://www.bnl.gov/maps/

           

   该地点在海边,是沿海风速;不是典型的陆地风速。 

             

二、美国得克萨斯州 Bushland 的风速功率谱


1996 Wind speed power spectrum analysis for Bushland, Texas.jpg

(7)Bushland 的风速功率谱,doi:10.1260/0309524001495404 .

doi:10.1260/0309524001495404

   这个陆地风速功率谱里,“日循环”(~24 h、~12 h等)占明显的主导地位。

               

   美国得克萨斯州(Texas)地点 Bushland 的经度:-102.0978,纬度:35.2664。从下图可见,基本上属于陆地气候。

美国 Texas 地点 Bushland  经度 -102.0978  纬度 35.2664.jpg

(8)Wind Speed Power Spectrum Analysis for Bushland, Texas.

                      

三、我国夏季,海洋、陆地风速功率谱

   下面我国夏季风速图片里,风速时间序列数据的时间分辨率都是1h。

               

0000000000   海洋(全).jpg

(9)海洋。

                             

0000000000   陆地(全).jpg

(10)陆地。

                      

   对照2×2个功率谱可见:

   (1)海洋风速,没有明显的“日循环”,但有明显的~4.5 day周期,以及半天周期(~12h

   (2)陆地风速,有明显的“日循环”,以及半天周期(~12h)。

   这些性质,应该与大气下垫面 underlying surface 的不同性质有关。

         

   陆地和海洋的不同,从其上面的气温变化距平 anomaly 也可以看出来:

Climate Change  The New Normal   海洋 陆地 气温 schroders1.jpg

(11)Climate Changehttps://thebull.com.au/climate-change-the-new-normal/

绿色:陆地气温;深蓝色:全球(陆地-海洋)气温变化的距平。

                  

参考资料:

[1] Isaac Van der Hoven. Power spectrum of horizontal wind speed in the frequency range from 0.0007 to 900 cycles per hour [J].  Journal of Meteorology, 1957, 14(2): 160-164.

https://journals.ametsoc.org/view/journals/atsc/14/2/1520-0469_1957_014_0160_psohws_2_0_co_2.xml

[2] BNL | About Brookhaven National Laboratory

https://www.bnl.gov/about/

[3]  Getting to Brookhaven, Brookhaven National Laboratory

https://www.bnl.gov/maps/

[4] Eric D. Eggleston. Wind Speed Power Spectrum Analysis for Bushland, Texas, USA [R]. in "Oak Ridge, Tenn. : distributed by the Office of Scientific and Technical Information, U.S. Dept. of Energy, 1996": pp. 429-437.

doi:10.1260/0309524001495404

https://www.osti.gov/biblio/447479-QYXEol/webviewable/

https://searchworks.stanford.edu/view/11260588

相关链接:

[1] 2022-01-06,[资料] 阅读叶大均先生 1981 年《风能及其利用》有感

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1319815.html

[2] 2021-12-10,[资料] 《天气预报的三次跃进》学习笔记

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1316021.html

[3] 2017-07-14,中国风能资源专业观测网测风塔分布

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1066289.html

                    

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