Simulations of the wind climate in complex terrain may be useful in many cases, e.g. for wind energy mapping. In this study a new mass-consistent model (MCM), the λ-model, was developed and the ability of the model was examined. In the model an initial wind field is adjusted to fulfill the requirement of being non-divergent at all points. The advance of the λ- model compared with previous MCM:s is the use of a terrain-influenced coordinate system. Except the wind field, the model parameters include constants α, one for each direction. Those constants have no obvious physical meaning and have to be determined empirically. To determine the ability and quality of the λ-model, the results were compared with results from the mesoscale MIUU-model. Firstly, comparisons were made for a Gauss-shaped hill, to find situations which are not caught by the λ-model, e.g. wakes and thermal effects. During daytime the results from the λ-model were good but the model fails during nighttime. From the comparisons between the models the importance of the α-constants were studied. Secondly, comparisons between the models were made for real terrain. Wind data from the MIUU-model with resolution 5 km was used as input data and was interpolated to a 1 km grid and made non-divergent by the λ-model. To study the quality of the results, they were compared with simulations from the MIUU-model with resolution 1 km. The results are quite accurate, after adjusting for a difference in mean wind speed between MIUU-model runs on 1km and 5 km resolution. Good results from the λ-model were reached if a climate average wind speed was calculated from several simulations with different wind directions. Especially if the mean wind speed for the domain in the λ-model was modified to the same level as in the MIUU 1 km. The λ-model may be a useful tool as the results were found to be reasonable good for many cases. But the user must be aware of situations when the model fails. Future studies could be done to investigate if the λ-model is useable for resolutions down to 100 meters. / Modellering av vindklimat i komplex terräng är användbart i många sammanhang, t ex vid vindkartering för vindenergi. I den här studien utvecklas och undersöks användbarheten av en sk. Mass-Consistent Model, λ-modellen. Modellen bygger på att ett initialt vindfält justeras för att uppfylla kontinuitetsekvationen i alla punkter. För att göra vindfältet divergensfritt används en metod som bygger på variationskalkyl. Fördelen med denna nya modell jämfört med tidigare är användandet av ett terränginfluerat koordinatsystem. I teorin för λ-modellen införs en parameter α. Då denna inte har någon självklar fysikalisk betydelse behöver den bestämmas empiriskt. För att undersöka kvalitén hos λ-modellen gjordes jämförelser med den mesoskaliga MIUU-modellen. Det första steget var att jämföra körningar över en Gaussformad kulle, detta för att jämföra modellerna och finna situationer som λ-modellen inte löser upp. Exempel på sådana är termiska effekter och vakar. Resultaten under dagtid var bra medan under nattetid var det stora skillnader mellan modellerna. Utifrån resultaten kunde betydelsen av α-parametern studeras. Nästa steg var att jämföra med verklig terräng. Detta gjordes för ett område i Norrbotten. Här användes vinddata från MIUU-modellen med upplösning 5 km som indata för att beräkna vinden på en skala 1 km. För att undersöka kvalitén hos λ-modellen användes data från MIUU-modellen med upplösning 1 km som jämförelse. Resultaten avseende vindvariationerna i terrängen är tillfredställande, dock med något för höga vindhastigheter i λ-modellen. Detta visade sig bero på för högre medelvind i MIUU 5 km än i MIUU 1 km. Jämförelse mellan modellerna gjordes även för Suorva-dalen i Lappland vilken omges av bergig terräng. Resultaten här var sämre avseende medelvindarna, men med bättre resultat avseende vindriktningarna. Bra resultat för λ-modellen nåddes då resultat från flera simuleringar slogs samman till ett medelvärde. Framförallt blev resultatet bra då medelvinden justerades till samma nivå som MIUU 1 km. Sammanfattningsvis kan sägas att resultaten från λ-modellen är rimliga i många situationer men att det är viktigt att veta i vilka situationer den inte fungerar. Framtida undersökningar bör göras för att undersöka om modellen är användbar för upplösningar ner till ca 100 meter.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-303865 |
| Date | January 2005 |
| Creators | Magnusson, Linus |
| Publisher | Uppsala universitet, Luft-, vatten- och landskapslära |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 99 |
Page generated in 0.0202 seconds