[发明专利]一种用于风场森林效应分析的移动同步测风方法

权利要求书

1.一种用于风场森林效应分析的移动同步测风方法，其特征在于，包括：

通过气象分析数据确定主风向及主风向扇区；

根据主风向及主风向扇区确定测风时段；

确定满足森林特征要求并具有上风向和下风向开阔地带的风场位置与风场范围；

根据森林效应的强弱不同与流线方向确定测风位置；

根据所确定的测风时段进行同步测风；

运用质量控制手段记录测风数据，并通过有效插值和拟合技术计算并生成风速廓线与大气稳定度相关参量。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过气象分析数据确定主风向及主风向扇区，包括以下步骤：

a)获取覆盖初始目标区域的全球模式时间序列气象再分析数据；

b)基于气象再分析数据运用中尺度模式的数值模拟方法得到包括更高精度的网格化气象分析数据，其时间粒度不大于10分钟，其数据项至少包括：各模式层的风速分量、近地温度、铅直热通量、摩擦风速、近地空气密度；

c)按扇区统计风向分布，扇区范围不大于30°，选取风向频率最高的N(1≤N≤2)个相邻扇区为主风向扇区，其中心方向为主风向。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据主风向及主风向扇区确定有效测风时段，包括：根据位于主风向扇区的所有时间点风况，选取风频最高且时间点集中的，不少于30天的时段作为测风时段。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，确定满足森林与地形特征要求并具有上风向和下风向开阔地带的风场位置与风场范围，包括：

所选风场具有以下条件：

森林上风向有纵深不少于500米的开阔地带；

森林下风向有纵深不少于1000米的开阔地带；

平均树高在10米以上；

森林纵深不小于300米；

所选地形为低复杂地形；

森林由单一树种构成；

风场范围为矩形区域，区域的4个水平边界为：一个上风向边界、一个下风向边界，2个侧风向边界，侧风向边界平行于主风向，其长度不小于1800米，上、下风向边界垂直于主风向，其长度不小于800米。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据森林效应的强弱不同与主风向流线方向确定移动测风位置，包括：

确定主风向中心区域，具体而言，在风场矩形区域的上下边界中点做连线及其延长线作为主风向中线，距离主风向中线两边不大于80米的区域为主风向中心区域；

确定不少于4个移动测风位置，包括：

第一测风位置为主风向中心区域以内，距离上风向边界不小于300米的上风向处，用于反映不受森林效应影响的风况；

第二测风位置为主风向中心区域以内，距离上风向边界不小于150米的森林内部，用于反映受森林效应影响的森林上方风况；

第三测风位置为主风向中心区域以内，森林下风向边缘处，用于反映受森林效应影响的森林后方风况；

第四测风位置为主风向中心区域以内，距离森里下风向边缘不小于500米的下风向处，用于反映受森林效应影响后恢复的风况。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所确定的测风时段进行同步测风，包括：

确定测风高度范围，具体而言，包括距地面不低于40米至不高于300米的范围进行测风；

确定同步测风时段，具体而言，确定不少于3台测风设备以相同的测风时段、相同的时间点和相同的时间粒度进行测风的时段，包括：

当使用3台测风设备进行测风时，分2个同步测风时段进行测风，第一同步测风时段不小于30天，测风位置为第一测风位置、第三测风位置和第四测风位置；第二同步测风时段不小于30天，测风位置为第一测风位置、第二测风位置和第四测风位置；

当使用4台测风设备进行测风时，同步测风时段即为测风时段，测风位置为第一测风位置、第二测风位置、第三测风位置和第四测风位置。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，运用质量控制手段记录测风数据，并通过有效插值和拟合技术计算并生成风速廓线与大气稳定度相关参量，包括：

对于可靠性低的数据需要进行剔除；

对获取的单个位置点不同高度层的测风数据，进行相关性检验；对获取的多个位置点的测风数据进行交叉检验，对于偏离预设值的数据进行修正或剔除；

通过内插值和外插值技术生成风速廓线函数，可选地，采用样条插值、现行分段插值、对数拟合、指数拟合生成风速廓线函数，有效范围不低于40米至不高于300米；

以莫宁-奥布霍夫长度L作为大气稳定度参量，

其中H为铅直热通量；T为近地温度；u_*为摩擦风速；以上参量取自中尺度模式输出，c_p为定压比热容；g为重力加速度；κ为冯卡门常数，取值0.4；ρ为空气密度值。