[發明專利]一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法

在審

• 申請號: 202010823821.0
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111984910A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李慶雷;遠芳;廖捷;周自江;陳麗凡;龔璽
• 申請（專利權）人: 國家氣象信息中心
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01P5/00;G01W1/08
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

本發明公開一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，秒級探空近地面風速訂正算法；挑選測風塔和探空臺站，進行位置匹配；基于測風塔資料對訂正算法進行效果檢驗。利用本申請提出算法得到的秒級探空近地面風速，為風電場資源評估提供了一種新的數據源，可以作為對風場范圍內的風資源情況進行分析統計的重要初值條件。可以輔助提高風能資源分布評估的準確性，為測風塔、風電場的最終選址提供全面有效的科學依據。由于本申請算法得到的近地面風速相對于以前的方法得到的結果，更符合物理規律，因此可以為大氣邊界層污染物擴散模擬、數值模式參數化方案、數值預報資料同化等研究提供更精準的觀測資料和初值場條件。

技術領域

本發明涉及探空資料處理應用技術領域。具體地說是一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法。

背景技術

風能是一種重要的可再生清潔能源。為了充分利用風力發電，在投建風場之前，需要對某一地點進行長時間的數據采集與觀測，然后利用所采集與觀測到的數據進行相關的風資源評估，來預測該地點是否適合建設風電場。人們根據某地的地形及風能等氣象要素繪制出來的風能等級圖，可以清晰地觀察到某地的風資源大小。測風塔觀測是評估風能資源分布的重要數據來源，它可以測量距離地面100m以下的風場，測量的高度為10m、30m、50m、70m、100m等等。但是，其不足之處在于，建設氣象測風塔需要高額造價，測風塔無法移動和探測空間范圍有限等等。

而探空觀測是風資料的另一個重要來源。在我國，2011年已經全面完成由59-701型探空系統向L波段電子探空儀系統的更新換代，新一代探空系統可以提供高垂直分辨率的秒級探空定位數據。然而，現有的基于秒級探空方位數據得到的高空風速計算方法中，采取在不同的探空高度處使用不同的時間窗，這就導致，探空前30s的秒級風速不能利用已有算法得到。這是因為，已有算法中，第31s的秒級探空風速由第0秒(放球前一刻)和第60s的秒級探空方位數據求得，在最小時間窗口位60s的前提下，難以對前30s風速進行計算。而一旦將時間窗口縮小，就會帶來因為雷達定位誤差變大導致的巨大風速偏差。因此，對于前30s的探空風速，現有業務軟件采用的方法是用第0秒和第31s的風速進行線性插值，但是，由于風速精度較低，這種插值算法往往導致探空秒級風速在前30s呈現臺階型分布，表現為風速數秒內沒有變化，而一旦變化，往往是跳變到另一個臺階，又持續數秒后繼續跳變。這跟實際近地面層風速的垂直切邊規律嚴重不符。

因此，針對上述具體問題，亟需發展一種更加合理、全面有效的、全新的秒級探空觀測的中，前30s秒級風速的計算方法，以克服上述缺陷，使其符合大氣近地面層風速的垂直變化規律。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種保證近地面秒級探空觀測數據的準確性，較現有秒級探空前30s風速資料更加符合近地面風速指數變化的物理規律的秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法。通過已有觀測數據得到當前大氣狀態下的垂直風切變指數，利用該指數及臺站元數據信息得到秒級探空前30s風速，并利用與探空臺站位置匹配的測風塔風速資料對算法進行效果檢驗。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，包括如下步驟：

步驟P1：秒級探空近地面風速訂正算法；

步驟P2：挑選測風塔和探空臺站，進行位置匹配；

步驟P3：基于測風塔資料對訂正算法進行效果檢驗。

上述一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，在步驟P1中包括如下步驟：

步驟P101：計算第n秒時的探空高度；

步驟P102：計算經驗風切變指數α_A；

步驟P103:計算第n秒時的探空風速W_n。