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朱蓉:下面请来自中国气象局风能太阳能的高级工程师常蕊博士。
常蕊:各位上午好,我介绍一下我们的工作,我们这个工作主要是在中发展能源大力支持下所执行的,我们这个工作还是刚刚开始的阶段,所以还有很多地方有待完善,希望大家给出一些建议。这里大家可能知道在台上风能资源评估最最重要的是资料,但是我们现在的海上测风观测由于价格比较昂贵,而且我们现在的实况观测的资料非常少,所以高分辨率的卫星资料的应用就显得非常的关键。这种资料在应用起来到底应该在哪些方面着手,有哪些技巧,>这里给出一个简单的探讨。
这个报告主要是分为四个部分的内容,首先简单介绍一下我们所应用的同化的基础,一个基本的原理,接下来用我们中国沿海的气象站观测的实况的因素,对我们所繁衍的卫星参数进行一个简单的检验,接下来我们把这个检验的结果用再一个中尺度的数值模拟的模式中来模拟一下风场,看看模拟的情况。
我们所用的卫星资料来自于欧盟局2002年发射一个卫星,这是一个极轨的卫星,固定一点来讲分为向上扫描和向下扫描两个方位,我们所拿到的资料是欧洲近些年的近海资源评估中得到的广泛的应用。我们想探讨一下这个资料在国内近海资源评估中到底有多大的可用性。这个资料我们所拿到的这一套的分辨率大概是一公里乘一公里的,当然这套资料还有别的版本,版本的空间分辨率可以达到五百米左右。所以说分辨率是相当高的。对于风能评估在空间上的要求是完全可以达到要求的。
这种卫星繁衍资料的原理基本上简单来讲是雷达,雷达信号和海面的海浪之间相互作用会产生一个反馈的信号。这个信号我们所得到以后是以雷达的反射系数这样一个数据我们所得到的,这张图上亮度越高,表示雷达的反射系数越强,就是说我们所对应的繁衍的风速就越大,这是繁衍的原理。
我们把所能得到的卫星的系数是雷达的后项反射系数,如何得到海表风,这里我们用经验的地球物理的方程,这个方程左边是雷达的反射系数,右边这一串公式里面大U是我们所关注的十米的风速,是我们繁衍所要得到的风速,第二个是雷达入射角,另外一个是雷达入射角的角度。另外是风的强度这样计算出繁衍的风速。在繁衍的时候,繁衍原理会受到海浪和降雨的影响,繁衍过程中要把这些虚假的信号剔除掉。因此我们经过刚才的方程繁衍以后我们可以得到一个原始的卫星繁衍的风场。大家看到点点的返点比较多,这是由于我们的资料的空间分辨率特别高,大概是一公里乘一公里的在这个图上的繁衍比较高,但是在我们近海资源评估中,我们通常所关注的尺度是中尺度的,所以我们在应用中需要把它这些小尺度的信号直接滤掉,所以我们在接下来的处理中会进行一个空间上的平滑。刚才我也讲了,我们所拿到的资料是极轨卫星的观测,只有向上和向下两个观测范围。但是在时间上的密度不是特别高,这是所有卫星资料的通病,所以我们在应用中,在时间上也要稍做处理才能进行进一步的应用。
因此,这套资料我们相当于拿到了以后对它进行简单处理以后用我们中国沿海的一些气象观测产生的观测站点进行的检验,这个项目中我们选择两个区域,一个是杭州湾区域,也就是说右上角的图。还有广东沿海的区域,之所以选择这两个区域,因为这两个区域的气象观测的数据质量相对比较好,而且观测的站点比较多,我们用这两个区域进行检测。即便是这两个区域,我们可以看到卫星所扫描到的这两个区域的卫星图片的个数也是对杭州湾地区来讲,2009-2011年只有174张,下边这个的话是461张,一年的话只有60个观测的实测。
这里的话我们对卫星观测的数据进行简单的处理,首先是我刚才所说的由于繁衍的技术的问题,卫星的繁衍资料有效的风速区间大概是二到二十四之间,也就是说小与两米和大于24米的风速的虚假信号我们全部剔除掉了,另外由于分辨率必须高,由于有散点,我们把比较大的散点剔掉,同时在五乘五范围内进行空间的平滑,因为用近海风能资源评估,所以我们关注的是这个尺度的变化信号。经过这个处理以后,我们这里给出八张图,左边四张是杭州湾地区的图,右边是广州和海南沿海的,左边是最原始的图片,没有经过处理,右边是经过处理以后的卫星观测数据。经过处理以后的数据明显平滑了,在近海风能资源中具有更好的应用型,我们把它大部分的虚假信号拿掉了,对于广州和海南地区来讲同样是这个道理。
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