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
Development and validation of a new mass-consistent model using terraininfluenced coordinates
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2005 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Utveckling och utvärdering av en ny ’Mass-Consistent Model’ med terränginfluerat koordinatsystem (Swedish)
Abstract [en]

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.

Abstract [sv]

Sammanfattning av ”Utveckling och utvärdering av en ny ’Mass-

Consistent Model’ med terränginfluerat koordinatsystem”

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.

Place, publisher, year, edition, pages
2005.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 99
Keyword [en]
mass-consistent model, terrain-influenced vertical coordinate system, model comparison, MIUU-model
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-303865OAI: oai:DiVA.org:uu-303865DiVA: diva2:974273
Subject / course
Meteorology
Available from: 2016-10-04 Created: 2016-09-26 Last updated: 2016-10-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1127 kB)37 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1127 kBChecksum SHA-512
f5bd64d0e4ca015ba0d26cf52e0b17e47b9549b0e8e6dc7b803d4e5dec1825e669608320705c73286f0767fca76d8c4917d33cc9e6af214a3130ba648238ea10
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Meteorology and Atmospheric Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 37 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 198 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