[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

说明书

本发明名称为：一种用于风场森林效应分析的移动同步测风方法。技术领域涉及风资源评估分析领域，具体而言，涉及一种用于风场森林效应分析的移动同步测风方法。包括：如何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，计算并生成风速廓线与大气稳定度相关参量。发明实现了一种用于风场森林效应分析的同步测风方法，采用实地测风的方法，解决了用测量数据对风场中的森林效应进行研究与验证的问题。

技术领域

本发明涉及风资源评估分析领域，具体而言，涉及一种用于风场森林效应分析的移动同步测风方法。

背景技术

作为地表覆盖的典型覆盖物，森林对于风场的风资源分布具有明显的影响。在森林内部，由于树的阻挡作用，使风速大大降低；在森林上方，由于摩擦和风切变指数的增加，改变了风速和湍流的分布；在森林下风向临近区域，风速仍然受森林的影响降低；但随着距地面高度的增加和下风向距离的延伸，森林的影响逐渐减弱，风速分布又逐渐恢复到原有的状态。森林对风场的影响与森林的分布、树种、树高与树间距密切相关。研究和定量分析其中的关系，建立森林内部及森林周围的动力学模型，研究森林对于风场的影响，对于风资源评估，风机微观选址和风电场建设具有重要的意义。

由于激光雷达、超声雷达等移动测风设备具有位置变换灵活，测量高度范围大，测量精度高等优点，特别适合在森林效应分析研究中的测风，尤其是多台移动测风设备在不同位置对森林及其周边位置进行同步测风，对于分析研究森林效应能够提供准确有效的数据。但是，在国内的相关文献中，还没有关于用于风场森林效应分析的移动同步测风方法的详细技术描述。因此，有必要研究一种风况测量方法，能够按照风场的流线走向，同时测量到未受森林效应影响的风况，通过森林时在森林效应的影响下森林上方和后方的风况变化，以及在森林后方远离森林后森林效应减弱的风况。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于风场森林效应分析的移动同步测风方法。特别地，还包括如何将所述测风方法用于风场实地测风，至少解决了用测量数据对风场中的森林效应进行研究与验证的问题。

根据发明实施例的一个方面，提供一种用于风场森林效应分析的移动同步测风方法，该方法包括：如何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。

进一步地，通过气象分析数据确定主风向及主风向扇区，当所述测风方法用于风场森林效应分析时，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。

进一步地，根据主风向及主风向扇区确定有效测风数段，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。

进一步地，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；