High average wind speeds have been measured in many valleys. The reasons for these high winds are channelling effects of two physical origins, forced channelling and pressure driven channelling. In this study, the MIUU-model, a three-dimensional mesoscale model with a higher order closure, has been used to investigate these effects in idealised valleys. The simulations have been performed in both two- and three-dimensions with a multitude of conditions. The valley dimensions, as depth, width and length, have been changed in order to investigate the flow within the valley. The dependence of strength and direction of the geostrophic wind have also been examined. Most of the simulations are performed for wintertime conditions at high latitudes with low roughness. In addition, simulations representing summertime conditions are made to check the influence of the diurnal variation of incoming radiation and thermal stability. In the two-dimensional simulations the mean wind speed along the valley is found to be independent of the magnitude of the geostrophic wind (at least up to 10 ms-1) if the large-scale flow is perpendicular to the valley. In this case, only the pressure driven channelling effect is of importance. When the geostrophic wind is higher than10 ms-1, the valley winds are coupled to the ambient flow and gravity waves are affecting the results. The mean and maximum wind speeds are found to be a function of the valley depth. In a valley with a water body (a lake) at the bottom, the simulations gave higher within valley winds for lower water temperatures, which increases the stability. In the three-dimensional simulations, it is shown that the maximum valley winds are almost independent of the valley length. However, the mean valley wind speed is more affected. Furthermore, it was found that close to the area where the valley widens - towards the region with lower synoptic pressure - a wind maximum is found in all simulations. A simulation of the Torneträsk area was made to investigate the flow in a real topography. With geostrophic wind perpendicular to the valley, high wind speeds occur at low levels in accordance with measurements. For the conditions used, channelling effects dominated the within valley flow. / Sammanfattning av ”Modellering av vindklimatet i bergsdalar genom att använda MIUU-modellen”. Höga medelvindhastigheter har blivit uppmätta i många dalgångar. Skälen till att dessa vindar kan uppkomma är två olika kanaliseringstyper, tryckdriven - och tvingad kanalisering. I den här studien så har MIUU-modellen använts för att undersöka dessa effekter i olika typer av idealiserade dalgångar. Modellen är tredimensionell och använder sig av ett högre ordningens schema för att sluta ekvationssystemet rörande de turbulenta parametrarna. Simuleringarna har gjorts både i två och tre dimensioner med en mängd olika ingångsvärden. Dalgångens dimensioner, såsom djup, bredd och längd har ändrats och resultaten har jämförts för att kunna kartlägga vindfältet. Effekter av styrkan och riktningen på den geostrofiska vinden har också undersökts. De flesta simuleringarna är genomförda med vinterförhållanden på höga latituder och med låga värden på skrovligheten. Simuleringar med värden som ska representera sommarförhållanden, beträffande den inkommande strålningen och den termiska stabiliteten, är gjorda för att undersöka vindens dygnsvariation. De tvådimensionella simuleringarna ger att medelvinden längs dalgången är i det närmaste oberoende av den geostrofiska vinden styrka om den är riktad vinkelrätt mot dalen. I detta fall är bara tryckdriven kanalisering av betydelse. När den geostrofiska vinden är högre än 10 ms-1 blir vinden i dalgången mer direkt påverkat av gravitationsvågor som bildas över dalgången. Det är också framkommit att det finns ett beroende mellan max-medelvind och daldjup. I en dalgång med en en sjö i botten uppträder högre vindhastigheter speciellt för lägre vattentemperaturer. I de tredimensionella simuleringarna kan det ses att maxvinden är i det närmaste konstant oberoende dalgångslängd. Medelvinden däremot är mer påverkad och blir högre ju längre dalgången är. En annan slutsats som kan dras från de tredimensionella simuleringarna är att ett vindmax återfinns i anslutning till att dalgångens bredd ändras. Maximat är lokaliserat mot den sida av förträngningen som har ett lägre synoptiskt tryck. Simuleringar av Torneträskområdet är gjorda för att se hur vindfältet ser ut i verklig terräng. Med den geostrofiska vinden vinkelrät mot dalgången så uppträder höga vindhastigheter på låg nivå i dalgången vilket också är sett i mätningar. Under de simulerade förhållandena så dominerade kanalisering strömningen i dalgången.

In the year 2002 the Swedish Energy Agency assigned the department of Earth science at Uppsala University a research assignment to make a detailed wind climatology mapping covering Sweden. A survey of the Swedish wind climate has been made earlier in some areas, using the Danish model WASP. In this study the MIUU-model is usedwhich is a mesoscale three dimensional numerical model with a turbulence closure scheme of level 2.5. The MIUU-model is computer time demanding. Therefore a method to minimize the total number of simulations is wanted, without negative effects on the result. In this thesis the main issue is to compare the sensitivities and differences between climatological wind calculations using runs with different forcing parameters, i.e. with different meteorological conditions. Primarily the climatological results received with different geostrophic wind forcing are studied and compared. The idea is to find combinations with as small deviations as possible. The parameters investigated, called flow forcing parameters, are; geostrophic wind (magnitude and direction), thermal wind and thermal stratification. To compare the calculations a reference run is used. In theruns studying the influence of the geostrophic wind, calculations where made with 1, 2, 3 and 6 geostrophic wind speeds and with 4, 8, 16 and 32 wind directions. All compared to the reference that is based on 3 wind speeds and 8 wind directions. The model has earlier been used without any thermal wind influence. Therefore radio sonde data have been used to calculate the geostrophic mean wind profile introduced in the model to make new runs. The thermal stratification has also been modified in April and October to find out the sensitivities in the model. The result shows that there are only a few possible shortcuts in the number of runs needed and in the verification of the parameters. The question is if it is worth searching for them, since they might not be valid in other areas with more complex terrain. To be on the safe side, runs like the reference runs should at least be used in order to get accurate results as regards the wind climate. / År 2002 gav Statens Energimyndighet ett uppdrag till Institutionen för geovetenskaper vid Uppsala Universitet att kartlägga det svenska vindklimatet. En kartläggning av vindklimatet i vissa delar av Sverige har gjorts tidigare med hjälp av den danska modellen WASP. I denna avhandling används MIUU-modellen som är en mesoskalig tredimensionell numerisk modell med ett ’closure scheme of level 2.5’. MIUU-modellen kräver mycket datorkraft och därför söks ett sätt att minimera antalet modellkörningar utan försämrat värde på resultaten. I denna avhandling är huvuduppgiften att jämföra känsligheten och skillnaderna mellan klimatologiska beräkningar från modellkörningar med olika drivande parametrar i modellerna, d v s med olika meteorologiska förhållanden. De erhållna klimatologiska resultaten från olika geostrofiska vindhastigheter är plottade. För att jämföra resultaten ritas en ny plott som visar avvikelserna mellan de två originalresultaten. Syftet är att hitta plottar med så små skillnader som möjligt. De undersökta parametrarna, som är av stor betydelse för modellen är: geostrofisk vind (styrka och riktning), termisk vind och temperaturskiktning. För att jämföra beräkningarna används en referenskörning. I modellkörningarna med den geostrofiska vinden görs beräkningar med 1, 2, 3 och 6 olika geostrofiska vindstyrkor och med 4, 8, 16 och 32 vindriktningar. Alla jämförs med referensen som är beräknad på 3 vindstyrkor och 8 vindriktningar. Modellen har tidigare använts utan termisk vind. Från Universitetet i Wyoming har därför data hämtats för att beräkna den geostrofiska medelvindprofilen som införts i modellen för nya modellberäkningar. Temperaturskiktningen har också modifierats i april och oktober för att kontrollera känsligheten i modellen. Resultaten visar att det bara finns några få genvägar bland parametrarna. Frågan är om det är värt att leta efter dem, eftersom de mest troligt inte är de samma om man tittar på andra områden med mer kuperad terräng. För att vara på den säkra sidan är beräkningarna med samma parametrar som referenskörningarna det bästa sättet att få bra resultat avseende vindklimatet.

The swell waves which are an important component of wind generated waves have significant effects on small craft and fisheries. The swell wave climate has an important role in the design and operation of fishing harbors and harbors for small craft. Despite this fact the swell wave climate is not well known for the Turkish coasts. The purpose of the present study was to identify the swell wave climate along the Aegean and Mediterranean Sea coastline of T&uuml / rkiye. For this purpose wind and swell wave data for a 72 months period is obtained from ECMWF for the analysis. And the data are analyzed for twenty one locations selected along the Turkish coast. For every location the wind and swell wave roses, significant swell wave height versus Mean period of primary swell relations, extreme probability distribution and log-linear cumulative probability distribution are presented. Also some extreme swell events in the Aegean and Mediterranean Sea occurred in the data period are presented for a better understanding of generation and propagation of swell waves. The results showed that the swell wave activity and severity is higher in the Aegean and Mediterranean Sea coastline of T&uuml / rkiye. The investigation of extreme swell events provided that the swell waves occur and diminish in a relatively short duration and the data available from ECMWF which is provided for 12 hour intervals is not sensitive to time enough for the investigation of swell wave occurrence and propagation. The significant swell wave height versus Mean period of primary swell relations and analysis on period of swell waves showed that the swell wave periods could reach up to 12 seconds in the Western and Southern shores of T&uuml / rkiye.

<p>Long time average wind conditions at potential wind turbine sites are of great importance when deciding if an investment will be economically safe. Wind climate estimates such as these are traditionally done with in situ measurements for a number of months. During recent years, a wind climate database has been developed at the Department of Earth Sciences, Meteorology at Uppsala University. The database is based on model runs with the higher order closure mesoscale MIUU-model in combination with long term statistics of the geostrophic wind, and is now used as a complement to in situ measurements, hence speeding up the process of turbine siting. With this background, a study has been made investigating how well actual power productions during the years 2004-2006 from 21 Swedish wind turbines correlate with theoretically derived power productions for the corresponding sites.</p><p>When comparing theoretically derived power productions based on long term statistics with measurements from a shorter time period, correction is necessary to be able to make relevant comparisons. This normal year correction is a main focus, and a number of different wind energy indices which are used for this purpose are evaluated. Two publicly available (Swedish and Danish Wind Index) and one derived theoretically from physical relationships and NCEP/NCAR reanalysis data (Geostrophic Wind Index). Initial testing suggests in some cases very different results when correcting with the three indices and further investigation is necessary. An evaluation of the Geostrophic Wind Index is made with the use of in situ measurements.</p><p>When correcting measurement periods limited in time to a long term average, a larger statistical dispersion is expected with shorter measurement periods, decreasing with longer periods. In order to investigate this assumption, a wind speed measurement dataset of 7 years were corrected with the Geostrophic Wind Index, simulating a number of hypothetical measurement periods of various lengths. When normal year correcting a measurement period of specific length, the statistical dispersion decreases significantly during the first 10 months. A reduction to about half the initial statistical dispersion can be seen after just 5 months of measurements.</p><p>Results show that the theoretical normal year corrected power productions in general are around 15-20% lower than expected. A probable explanation for the larger part of this bias is serious problems with the reported time-not-in-operation for wind turbines in official power production statistics. This makes it impossible to compare actual power production with theoretically derived without more detailed information. The theoretically derived Geostrophic Wind Index correlates well to measurements, however a theoretically expected cubed relationship of wind speed seem to account for the total energy of the wind. Such an amount of energy can not be absorbed by the wind turbines when wind speed conditions are a lot higher than normal.</p> / <p>Vindklimatet vid tänkbara platser för uppförande av vindkraftverk är avgörande när det beslutas huruvida det är en lämplig placering eller ej. Bedömning av vindklimatet görs vanligtvis genom vindmätningar på plats under ett antal månader. Under de senaste åren har en vindkarteringsdatabas utvecklats vid Institutionen för Geovetenskaper, Meteorologi vid Uppsala universitet. Databasen baseras på modellkörningar av en högre ordningens mesoskale-modell, MIUU-modellen, i kombination med klimatologisk statistik för den geostrofiska vinden. Denna används numera som komplement till vindmätningar på plats, vilket snabbar upp bedömningen av lämpliga platser. Mot denna bakgrund har en studie genomförts som undersöker hur bra faktisk energiproduktion under åren 2004-2006 från 21 vindkraftverk stämmer överens med teoretiskt härledd förväntad energiproduktion för motsvarande platser. Om teoretiskt härledd energiproduktion baserad på långtidsstatistik ska jämföras med mätningar från en kortare tidsperiod måste korrektion ske för att kunna göra relevanta jämförelser. Denna normalårskorrektion genomförs med hjälp av olika vindenergiindex. En utvärdering av de som finns allmänt tillgängliga (Svenskt vindindex och Danskt vindindex) och ett som härletts teoretiskt från fysikaliska samband och NCEP/NCAR återanalysdata (Geostrofiskt vindindex) görs. Inledande tester antyder att man får varierande resultat med de tre indexen och en djupare utvärdering genomförs, framförallt av det Geostrofiska vindindexet där vindmätningar används för att söka verifiera dess giltighet.</p><p>När kortare tidsbegränsade mätperioder korrigeras till ett långtidsmedelvärde förväntas en större statistisk spridning vid kortare mätperioder, minskande med ökande mätlängd. För att undersöka detta antagande används 7 års vindmätningar som korrigeras med det Geostrofiska vindindexet. I detta simuleras ett antal hypotetiskt tänkta mätperioder av olika längd. När en mätperiod av specifik längd normalårskorrigeras minskar den statistiska spridningen kraftigt under de första 10 månaderna. En halvering av den inledande statistiska spridningen kan ses efter endast 5 månaders mätningar.</p><p>Resultaten visar att teoretiskt härledd normalårskorrigerad energiproduktion generellt är ungefär 15-20% lägre än väntat. En trolig förklaring till merparten av denna skillnad är allvarliga problem med rapporterad hindertid för vindkraftverk i den officiella statistiken. Något som gör det omöjligt att jämföra faktisk energiproduktion med teoretiskt härledd utan mer detaljerad information. Det teoretiskt härledda Geostrofiska vindindexet stämmer väl överens med vindmätningar. Ett teoretiskt förväntat förhållande där energi är proportionellt mot kuben av vindhastigheten visar sig rimligen ta hänsyn till den totala energin i vinden. En sådan energimängd kan inte tas till vara av vindkraftverk när vindhastighetsförhållandena är avsevärt högre än de normala.</p>

Long time average wind conditions at potential wind turbine sites are of great importance when deciding if an investment will be economically safe. Wind climate estimates such as these are traditionally done with in situ measurements for a number of months. During recent years, a wind climate database has been developed at the Department of Earth Sciences, Meteorology at Uppsala University. The database is based on model runs with the higher order closure mesoscale MIUU-model in combination with long term statistics of the geostrophic wind, and is now used as a complement to in situ measurements, hence speeding up the process of turbine siting. With this background, a study has been made investigating how well actual power productions during the years 2004-2006 from 21 Swedish wind turbines correlate with theoretically derived power productions for the corresponding sites. When comparing theoretically derived power productions based on long term statistics with measurements from a shorter time period, correction is necessary to be able to make relevant comparisons. This normal year correction is a main focus, and a number of different wind energy indices which are used for this purpose are evaluated. Two publicly available (Swedish and Danish Wind Index) and one derived theoretically from physical relationships and NCEP/NCAR reanalysis data (Geostrophic Wind Index). Initial testing suggests in some cases very different results when correcting with the three indices and further investigation is necessary. An evaluation of the Geostrophic Wind Index is made with the use of in situ measurements. When correcting measurement periods limited in time to a long term average, a larger statistical dispersion is expected with shorter measurement periods, decreasing with longer periods. In order to investigate this assumption, a wind speed measurement dataset of 7 years were corrected with the Geostrophic Wind Index, simulating a number of hypothetical measurement periods of various lengths. When normal year correcting a measurement period of specific length, the statistical dispersion decreases significantly during the first 10 months. A reduction to about half the initial statistical dispersion can be seen after just 5 months of measurements. Results show that the theoretical normal year corrected power productions in general are around 15-20% lower than expected. A probable explanation for the larger part of this bias is serious problems with the reported time-not-in-operation for wind turbines in official power production statistics. This makes it impossible to compare actual power production with theoretically derived without more detailed information. The theoretically derived Geostrophic Wind Index correlates well to measurements, however a theoretically expected cubed relationship of wind speed seem to account for the total energy of the wind. Such an amount of energy can not be absorbed by the wind turbines when wind speed conditions are a lot higher than normal. / Vindklimatet vid tänkbara platser för uppförande av vindkraftverk är avgörande när det beslutas huruvida det är en lämplig placering eller ej. Bedömning av vindklimatet görs vanligtvis genom vindmätningar på plats under ett antal månader. Under de senaste åren har en vindkarteringsdatabas utvecklats vid Institutionen för Geovetenskaper, Meteorologi vid Uppsala universitet. Databasen baseras på modellkörningar av en högre ordningens mesoskale-modell, MIUU-modellen, i kombination med klimatologisk statistik för den geostrofiska vinden. Denna används numera som komplement till vindmätningar på plats, vilket snabbar upp bedömningen av lämpliga platser. Mot denna bakgrund har en studie genomförts som undersöker hur bra faktisk energiproduktion under åren 2004-2006 från 21 vindkraftverk stämmer överens med teoretiskt härledd förväntad energiproduktion för motsvarande platser. Om teoretiskt härledd energiproduktion baserad på långtidsstatistik ska jämföras med mätningar från en kortare tidsperiod måste korrektion ske för att kunna göra relevanta jämförelser. Denna normalårskorrektion genomförs med hjälp av olika vindenergiindex. En utvärdering av de som finns allmänt tillgängliga (Svenskt vindindex och Danskt vindindex) och ett som härletts teoretiskt från fysikaliska samband och NCEP/NCAR återanalysdata (Geostrofiskt vindindex) görs. Inledande tester antyder att man får varierande resultat med de tre indexen och en djupare utvärdering genomförs, framförallt av det Geostrofiska vindindexet där vindmätningar används för att söka verifiera dess giltighet. När kortare tidsbegränsade mätperioder korrigeras till ett långtidsmedelvärde förväntas en större statistisk spridning vid kortare mätperioder, minskande med ökande mätlängd. För att undersöka detta antagande används 7 års vindmätningar som korrigeras med det Geostrofiska vindindexet. I detta simuleras ett antal hypotetiskt tänkta mätperioder av olika längd. När en mätperiod av specifik längd normalårskorrigeras minskar den statistiska spridningen kraftigt under de första 10 månaderna. En halvering av den inledande statistiska spridningen kan ses efter endast 5 månaders mätningar. Resultaten visar att teoretiskt härledd normalårskorrigerad energiproduktion generellt är ungefär 15-20% lägre än väntat. En trolig förklaring till merparten av denna skillnad är allvarliga problem med rapporterad hindertid för vindkraftverk i den officiella statistiken. Något som gör det omöjligt att jämföra faktisk energiproduktion med teoretiskt härledd utan mer detaljerad information. Det teoretiskt härledda Geostrofiska vindindexet stämmer väl överens med vindmätningar. Ett teoretiskt förväntat förhållande där energi är proportionellt mot kuben av vindhastigheten visar sig rimligen ta hänsyn till den totala energin i vinden. En sådan energimängd kan inte tas till vara av vindkraftverk när vindhastighetsförhållandena är avsevärt högre än de normala.

The swell waves which are an important component of wind generated waves have significant effects on small craft and fisheries. The swell wave climate has an important role in the design and operation of fishing harbors and harbors for small craft. Despite this fact the swell wave climate is not well known for the Turkish coasts. The purpose of the present study was to identify the swell wave climate along the Black Sea coastline of T&uuml / rkiye. For this purpose wind and swell wave data for a 65 months period is obtained from ECMWF for the analysis. And the data are analyzed for thirteen locations selected along the Turkish coast. For every location the wind and swell wave roses, significant swell wave height versus Mean period of primary swell relations, extreme probability distribution and log-linear cumulative probability distribution are presented. Also some extreme swell events in the Black Sea occurred in the data period are presented for a better understanding of generation and propagation of swell waves. The results showed that the swell wave activity and severity is higher in the western Black Sea coastline of T&uuml / rkiye. The investigation of extreme swell events provided that the swell waves occur and diminish in a relatively short duration and the data available from ECMWF which is provided for 12 hour intervals is not sensitive to time enough for the investigation of swell wave occurrence and propagation. The significant swell wave height versus Mean period of primary swell relations and analysis on period of swell waves showed that the swell wave periods could reach up to 11 seconds in the Northern shores of T&uuml / rkiye.

Winds and wind wave climate are two important phenomena for Black Sea basin. Wind wave climate has an important role on design of coastal structures and naval transportation. Despite this fact the wind wave climate is not well known for the Turkish coasts because of limited studies on this subject. The purpose of the present study was to further understand wind and wind wave climate along the Black Sea coastline of T&uuml / rkiye. For this purpose wind and wind wave data for every 65 months is obtained from ECMWF for and analyzed for 12 locations situated along Black Sea coast of Turkey. For every location the wind [Berk&uuml / n,2007] and wind wave roses, significant wind wave height vs. Mean wave period relations, extreme probability distribution and log-linear cumulative probability distribution are presented. Also a comparison with previous studies is given for better understanding the wind and wave climate better.

The wind waves have significant effects on small craft and fisheries. Therefore, wind wave climate has an important role in the design and operation of fishing harbors and harbors for small craft. The purpose of this study is to identify the wind wave climate along the eastern part of the Mediterranean Sea coastline of T&uuml / rkiye. For this purpose, wind wave data for a certain period is obtained from ECMWF for the analysis. Moreover, the data will be analyzed for locations selected along the Turkish coast using a special software developed for this thesis study. For every location, the wind wave roses, significant wind wave height versus mean period of primary wind relations, extreme probability distribution, and log-linear cumulative probability distributions will be presented. By the help of software developed, it will be possible to analyse any coordinate using ECMWF data.

The wind and wave (wind wave/swell wave) climate has an important role in the design and operation of coastal and marine structures, harbors and ports. The objective of this study is to identify the statistical characteristics of the winds, wind waves and swell waves in Eastern Mediterranean, and coastline of T&uuml / rkiye. For this purpose, the data of wind speed and direction, swell and wind wave height, period and direction for a certain duration with the six hours time intervals are obtained from ECMWF for the wind and wave climate computations. The data covers the area of eastern Mediterranean region. In order to compute the wind and wave climate at any selected coastal location, a software is developed by Serhan Aldogan in his MSc thesis. For every location, the wind wave roses, significant height of wind wave and swell wave versus mean period of primary wind directions, extreme probability analysis and distribution, and log-linear cumulative probability analysis and distributions is presented, compared and discussed. By the help of the specifically developed software, it is possible and convenient to analyze the wind and wave climate using ECMWF data at any coordinate.

The doctoral thesis presents various methods of wind data analysis. Its first part summarizes the undesirable factors that influence the measured wind data. In particular, the effects of anemometer placement with regard to the near-by obstacles are investigated. In addition to the theoretical review, the practical examples of analysis of these effects at the wind mast measurements are demonstrated. The second part is focused on the measure-correlate-predict methods. Two original matrix-type methods are presented. Furthermore, a comparison of accuracy of measure-correlate-predict methods for various types of reference data series, various methods and various configurations of applied methods has been performed. The reanalyzed wind proved to be a suitable source of reference data in most cases. The applicability of surface wind data from meteorological stations depends on the combination of reference and target series, as well as on the homogeneity of involved data. The newly introduced methods proved to be suitable and universal tool for measure-correlate-predict application. The final part of the thesis analyses the wind conditions over the Czech Republic. Besides to the overview of the knowledge of the Czech wind climate, the calculation of the wind map of the Czech Republic is described. The final map was...