[发明专利]一种基于WRF和随机森林获取风资源风速的方法

说明书

本发明公开了一种基于WRF和随机森林获取风资源风速的方法，下载ERA5气象数据,分辨率为0.25°×0.25°格点气象数据；运行WRF模拟目标区域风场得到3km×3km格点气象数据；搜集研究区域周边测风塔实测数据，获得测风塔实测数据；将WRF运行数据线性插值到测风塔处，获得测风塔处WRF中尺度运行结果，得到测风塔处WRF风速数据；用随机森林模型训练得到测风塔实测数据与WRF插值高度层的气象数据的模型；将WRF中尺度数据线性插值到风机站点处，得到站点处WRF模拟风速结果；利用建立的随机森林模型预测风速，与风机站点处WRF中尺度数据加权求平均，修正WRF模拟风速结果，得到目标站点的风速结果。本发明通过将WRF与随机森林相结合，可以减少数据使用量并保持较低风资源的计算误差。

技术领域

本发明涉及一种获取风资源风速的方法，尤其涉及一种基于WRF和随机森林获取风资源风速的方法。

背景技术

现有的获取风资源风速的方法主要采用WRF(天气预报模式)与CFD(计算流体动力学)相结合的方法，通过动力降尺度来获得研究区域的风场结果。

WRF得到的模拟气象场分辨率较低，不能满足评估需求；CFD在对大的研究区域以及长时间序列的气象模拟时需要耗费大量的计算资源，并且对WRF气象数据的完整性要求相对较高，在实际的风场评估中受到限制。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种基于WRF和随机森林获取风资源风速的方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于WRF和随机森林获取风资源风速的方法，其特征在于：所述获取风资源风速的方法的步骤为：

步骤一：下载ERA5气象数据,分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为每小时，利用ERA5数据进行WRF模拟需要数据集如下：

(1)3D数据：温度、U风速、V风速、位势高度、相对湿度；

(2)2D数据：地表气压、平均海平面气压、地表温度/SST、2m气温、2m相对湿度、10mU风速和V风速、土壤温度、土壤湿度、土壤层厚度；

步骤二：在目标区域运行WRF，网格分辨率为3km×3km，模拟得到研究区域3km粗分辨率网格气象数据；

步骤三：搜集研究区域周边测风塔数据，获得测风塔实测数据；

步骤四：将WRF运行数据插值到测风塔处，获得测风塔处WRF中尺度运行结果；

步骤五：利用WRF插值高度层的气象数据与测风塔的实测风速，用随机森林模型进行训练；

步骤六：将WRF中尺度数据插值到风机站点处，得到站点处WRF模拟风速结果；

步骤七：利用建立的随机森林模型预测风速，与风机站点处WRF中尺度数据加权求平均，得到目标站点的风速结果。

进一步地，WRF主要包括如下五个步骤：

(1)geogrid.exe：定义模型运行空间，以及嵌套区域；

(2)ungrib.exe：进行数据重投影，转坐标；

(3)metgrid.exe：对地表参数、气象数据进行时空插值；

(4)real.exe：初始化程序，生成为初始时刻的状态和模拟时刻的侧边界状态；

(5)wrf.exe：主程序运行，得到模型输出目标区域气象场数据。

进一步地，随机森林模型进行训练的方法为:

(1)提取测风塔对应高度层的WRF插值后的气象数据如：V方向，U方向，气温，气压，空气密度，相对湿度；