uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Från mätt vind till vindklimat, Normalårskorrigering
(Meteorologi, AWEP)
2009 (Swedish)Report (Other academic)
Abstract [sv]

Metoder för normalårskorrigering har analyserats, d.v.s. att uppskatta den klimatologiska medelvinden på en plats utgående från uppmätt vind under en kortare period tillsammans med en långtidsreferens. Dessutom har den osäkerhet som kvarstår i de erhållna normalårskorrigerade medelvindarna studerats. Som långtidsreferens har NCEP/NCAR-återanalysdata använts. Mer precist den geostrofiska vinden beräknad utgående från höjden till 850 hPa tryckytan, vilket motsvarar den horisontella lufttrycksgradienten på ca 1300 m höjd. Även vindhastigheten på 850 hPa-nivån har använts vid analyserna. Återanalysdata skapas av en global numerisk datormodell för atmosfären genom att assimilera alla tillgängliga meteorologiska observationer i modellen och köra den i 6 timmar, varefter nya data assimileras. Den databas som skapas är global med en rumslig upplösning på 2.5° i longitud och latitud och en tidsupplösning på 6 timmar. Tre olika metoder för estimering av långtidsmedel baserat primärt på den geostrofiska vinden som långtidsreferens har utvärderats. Data från 8 platser med tillgång till mätningar av vind under 12-34 år har använts. En av platserna (Näsudden) har mätningar på 75 meters höjd och i allmänhet bör störst vikt läggas vid resultaten på den platsen i jämförelse med de andra platserna där mätningarna gjorts på 10 meters höjd vilket medför större risk för mycket lokala småskaliga effekter på mätningarna, svåra att fånga i korrektionerna. De olika metodernas svagheter och styrkor återspeglas dock ofta även i datamaterial från 10 m. Således kan dessa platser användas föratt få ett jämförelsematerial att testa normalårskorrigeringsmetoderna på. Resultaten visar att man bör använda minst ett års mätningar för att fånga åtminstone en naturlig årscykel på mätplatsen och därmed minska osäkerheten i normalårskorrigeringen. Att använda mer än ett års mätningar minskar naturligtvis osäkerheten ytterligare men inte lika kraftigt som under det första året. Vid utvärdering av hur bra vi kan estimera den klimatologiska medelvinden över 15 år för Näsudden utgående från en kortare period med mätningar kan det konstateras att de tre metoderna ger likartade resultat när man använder data från 1 år eller mer. Den kvarvarande osäkerheten i estimaten är relativt stor med en 5 % risk att den normalårskorrigerade medelvinden ligger mer än 0.42 m/s ifrån den’sanna’ klimatologiska medelvinden när man använder 1 års mätningar. Efter 2 års mätningar ligger motsvarande osäkerhet på 0.32 m/s. Man kan dock konstatera för Näsuddenmaterialet att normalårskorrigeringen har minskat osäkerheten till ungefär hälften jämfört med om vi endast medelvärdesbildar mätdata utan att tillämpa någon normalårskorrektion. Betydelsen av val av långtidsreferens har undersökts för Näsudden, 75 m höjd, genom att istället för geostrofisk vind använda faktisk vind på 850 hPa nivån i en eller flera av återanalysmodellens beräkningspunkter. Resultaten visar att vissa val av enskilda punkter med modellerad vind som referens visserligen kan ge mindre osäkerhet i estimeringen men att andra punkter samtidigt kan ge sämre resultat jämfört med valet av geostrofisk vind som referens. Korrelationen mellan mätplats och referens är inte vägledande. Perioder med relativt god korrelation garanterar inte små medelfel. En period med lägre korrelationskoefficient kan ge mindre medelfel än en period med hög korrelation. Genom att välja ut 4 till mätplatsen närbelägna punkter med modellerad vind i 850 hPa-ytan och bilda ett ytmedelvärde över dessa och på så vis skapa en ny långtidsreferens erhålls dock en referens som är likvärdig med den geostrofiska vinden.

Abstract [en]

Methods for normal year correcting have been analysed, that is methods to estimate the climatological average wind speed at a site using measurements during a short period together with a long-time reference. The remaining uncertainty in the normal year corrected average winds has also been studied. As long-time reference the NCEP/NCAR reanalysis data has been used. More precisely the geostrophic wind estimated from the height to the 850 hPa pressure surface, which corresponds to the horizontal air pressure gradient at about 1300 m height. Also the wind speed at the 850 hPa level has been used in the analyses. Reanalysis data is based upon results from a global numerical atmospheric model by assimilating all available meteorological observations in the model which is then run for 6 hours, after which new data is assimilated. The database created in this way is global with a space resolution of 2.5° in longitude and latitude, and a time resolution of 6 hours. Three methods to investigate long-time averages, based primarily on the geostrophic wind as a reference, have been studied. Data from 8 sites with measurements of wind during 12-34 years has been used. At one of the sites(Näsudden) the measurements are from 75 m height and generally more weight should be taken to the results from this site in comparison the results from the other sites where measurements were taken at 10 m height, which results in a larger risk for local small scale effects to affect the measurements,which in turn may be hard to catch in the corrections. The weaknesses and strengths in the different methods are, however, often seen also in the data from 10 m. These sites may thus be used to get further comparisons when testing the normal year correction methods. The results show that at least one year of measurements should be used in order to catch at least one annual cycle and by this reduce the uncertainty. To use more than one year of data will of course reduce the uncertainty further, but not as fast as during the first year. Looking at results from 15 years of measurements at Näsudden is could be seen that all three methods used give comparable results when normal year correcting measurements taken during at least 1 year. The remaining uncertainty in estimated values is relatively large giving a 5% risk that the normal year corrected average wind speed is more than 0.42m/s from the ‘true’ climatological average wind speed when using measurements from 1 year. After 2 years of measurement this uncertainty is reduced to 0.32 m/s. Data from Näsudden shows that the normal year correction has reduced the uncertainty to about half compared to just averaging the measured data without making any long-time correction. The importance of choice of long-time reference has been studied for Näsudden, 75 m height, by instead of using the geostrophic wind using the actual wind speed at the 850 hPa level in one or several of the grid points in the reanalysis data. The results show that some choices of wind speed values in individual grid points as reference may results in a smaller uncertainty in the estimates, but at the same time choosing another point as reference may give a larger uncertainty compared to results choosing the geostrophic wind as reference. The correlation between data at the measurement site and the reference can not be used as guidance. Periods with high correlation do not guarantee small average errors. A period with a smaller correlation coefficient may results in a smaller average error compared to a period with high correlation. By choosing 4 neighbouring reanalysis data points around the site of interest and using the average of the wind speed at 850 hPa at these points as reference, the long-time correction using wind speed was shown to be equal in quality as using the geostrophic wind.

Place, publisher, year, edition, pages
2009.
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences
Research subject
Meteorology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-172558OAI: oai:DiVA.org:uu-172558DiVA: diva2:515005
Note
Elforskrapport 09:03, Vindforsk projekt V‐114Available from: 2012-04-11 Created: 2012-04-11

Open Access in DiVA

No full text

Authority records BETA

Nilsson, Erik

Search in DiVA

By author/editor
Nilsson, Erik
Meteorology and Atmospheric Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 435 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf