Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan...
Transcript of Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan...
![Page 1: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/1.jpg)
Johan Arnqvist och Stefan Ivanell
Hans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky, Gunnar Bergström, mfl
Mätningar och modellering i svensk
miljö, hur optimerar vi bäst
modellkedjan, och hur validerar vi
den?
![Page 2: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/2.jpg)
Bakgrund
Många olika typer av osäkerheter
inom vindresursbedömning
2
• Modellering
– Representativitet
• Tidsvariationer
• Rumsvariationer
– Approximationer
• Mätningar
– Mätosäkerheter
– Mätfel
– Representativitet
• Rumsvariationer
• Tidsvariationer
NEWA, New European Wind Atlas,
bedriver forskning på dessa områden
![Page 3: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/3.jpg)
NEWA – The New European
Wind Atlas
• Ny vindatlas
– Ca 20-30 m upplösning på mikroskala
– 3 km upplösning på mesoskala, 30 års
tidsserier
– Publicering 2020
– Kvantifierade osäkerheter i resursen
• Mätningar
– 6 stora mätkampanjer
– För validering och processförståelse
– Inkluderar Hornamossen i Sverige
![Page 4: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/4.jpg)
NEWA - New European Wind
Atlas
![Page 5: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/5.jpg)
Den svenska siten - Hornamossen
Hornamossen
![Page 6: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/6.jpg)
Mätningar av alla randvillkor + valideringspunkter för
modellstudier• Markhöjd, skogshöjd och skogsdensitet från laserscanningar
![Page 7: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/7.jpg)
Mätningar av alla randvillkor + valideringspunkter för
modellstudier• Markhöjd, skogshöjd och skogsdensitet från laserscanningar
![Page 8: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/8.jpg)
Mätningar av alla randvillkor + valideringspunkter för
modellstudier• Markhöjd, skogshöjd och skogsdensitet från laserscanningar
• Flöden (turbulens, värme, strålning) från mätmasten
• Vindprofiler (sodar)
![Page 9: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/9.jpg)
Mätningar av alla randvillkor + valideringspunkter för
modellstudier• Markhöjd, skogshöjd och skogsdensitet från laserscanningar
• Flöden (turbulens, värme, strålning) från mätmasten
• Vindprofiler (sodar)
• Vindprofiler och gränsskiktsöjd(lidar)
![Page 10: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Altitu
de
[m
]
![Page 11: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Altitu
de
[m
]
![Page 12: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/12.jpg)
Zephir 300 lidar2 locations,
Mean and raw data
collected for 4 resp 7
months.
Over all:
Worked well
Main problem:
• Signal to noise
ratio
• measurement
volume (upper
heights)
• Wind direction
![Page 13: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Altitu
de
[m
]
![Page 14: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/14.jpg)
AQ510 Sodar7 locations,
Mean and raw data
collected for 6 resp 8
months.
Over all:
Worked well
Main problem:
• Very stable
conditions
![Page 15: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/15.jpg)
Example of unstable
atmospheric conditions
Radial wind speed
25
40
60
80
100
120
150
173
He
igh
t a
bo
ve
gro
un
d
2016-07-18-14:00
Sodar, from wavelet transform
Sonic projected in SODAR direction
![Page 16: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/16.jpg)
Example of very stable
atmospheric conditions
Radial wind speed
25
40
60
80
100
120
150
173
He
igh
t a
bo
ve
gro
un
d
2016-07-19-05:00
Sodar, from wavelet transform
Sonic projected in SODAR direction
![Page 17: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Altitu
de
[m
]
![Page 18: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/18.jpg)
WLS 70, V1,
cailometer1 location,
WLS70, V1 and
Vaisala ceilometer.
Mean and 1 Hz data
Over all:
Has not worked well
(ceilometer not yet
investigated)
Main problem:
• Overheating
• Signal to noise
• Wind shield wiper
not working or
wiping the whole
timpe
![Page 19: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Altitu
de
[m
]
![Page 20: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/20.jpg)
Digiquartz micro barometers4 locations, one
value.
Over all:
Difficult, but
promising
Main problem:
• Temperature
dependence
• Calibration
• Set too close
apart
![Page 21: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Altitu
de
[m
]
![Page 22: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/22.jpg)
TowerRyningsnäs
• Sonics
• Thies cups
• Vaisala cups
• Wind vanes
• Temperature profile
• Kipp & Zonen 4-way
radiation sensors
![Page 23: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/23.jpg)
Comparision with the three
anemometers (in good,
strictly neutral conditions)
![Page 24: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/24.jpg)
RyningsnäsThies
Vaisala
Sodar
The Theis cups are
unreliable in icing
conditions
![Page 25: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/25.jpg)
I VILKA RIKTNINGAR KAN VI FÖRVÄNTA
OSS MASTSTÖRNINGAR?
Direction analysis
![Page 26: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/26.jpg)
Remote sensing instrumentsCross validation of tower instruments
![Page 27: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/27.jpg)
Remote sensing instrumentsCross validation of tower instruments
![Page 28: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/28.jpg)
Remote sensing instrumentsSODAR
![Page 29: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/29.jpg)
Remote sensing instrumentsSODAR
![Page 30: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/30.jpg)
Remote sensing instrumentsZephir
![Page 31: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/31.jpg)
Remote sensing instrumentsZephir
![Page 32: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/32.jpg)
Remote sensing instrumentsWindCube (V2)
![Page 33: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/33.jpg)
Remote sensing instrumentsWindCube (V2)
![Page 34: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/34.jpg)
Men!
2013-08-22 Besök ... 34
Att använda korrelationskoefficient är
ett dåligt mått på hur bra instrument
är!
Det maximala r2 som kan uppnås är
en funktion av turbulensintensitet och
avstånd mellan instrumenten
Fungerar bara bra om instrumenten
sitter mycket nära varandra och mäter
samma volym
![Page 35: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/35.jpg)
Remote sensing instrumentsWindprofile from all systems
11/14/2018
![Page 36: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/36.jpg)
Remote sensing instrumentsTurbulence profile from all systems
11/14/2018
![Page 37: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/37.jpg)
Remote sensing instrumentsTurbulence profile from all systems
11/14/2018
![Page 38: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/38.jpg)
Alla instrument har fördelar och
nackdelar
• Cup + vane
+ Reliable
+ Cheap
- Over speeding
- Response time
- Flow distortion
• Sonic anemometer
+ Temperature
measurements
+ Reliable
+ Response time
- Expensive
- Flow distortion
• Lidar
+ Multipoint
measurements
+ No flow distortion
+ (Cheap)
- (Expensive)
- Precipitation, clear air
• Sodar
+ Multipoint
measurements
+ Cheap
+ No flow distortion
- Neutral conditions and
low winds
- Frequency of high
altitude measurements
![Page 39: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/39.jpg)
Modellvalidering
• Mätningarna i
Hornamossen blir
nu till ett stort
benchmark
• Men vi har också
redan genomfört
en
modellvalidering
över
skogsterräng!
2013-08-22 Besök ... 39
![Page 40: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/40.jpg)
Whole region (40X40 Km)
500 m closest tower
Hornamossen Ryningsnäs
![Page 41: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/41.jpg)
2013-08-22 Besök ... 41
100
240
290
The three
directions were
selected100, 240, 290 ∓10°
![Page 42: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/42.jpg)
Linear RANS LES Laserscan asInput
Scale
Meteodyn (WRD) X PC
EllipSys3D (DTU) X X Cluster
VestasFOAM (Vestas) X Cluster
OpenFOAM (CENER, CENAERO, Uni Uppsala)
X X X Cluster
ALYA (Barcelona SupercomputingCentre)
X X Cluster
PALM (ForWind) X (X) Only average Cluster
•Koordinator: Uppsala universitet, (NEWA-Partner)
Stefan Ivanell (Coordination)
Johan Arnqvist (Measurements, model comparison)
Hugo Olivares Espinosa (Modelling SE)
![Page 43: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/43.jpg)
Vindhastighet
100° 240° 290°
![Page 44: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/44.jpg)
Turbulent rörelseenergi
Varför blir det inte bättre
resultat?
100° 240° 290°
![Page 45: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/45.jpg)
2013-08-22 Besök ... 45
100
240
290
Within 1 km
averages
![Page 46: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/46.jpg)
2013-08-22 Besök ... 46
100
240
290
Within 5 km
averages
![Page 47: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/47.jpg)
2013-08-22 Besök ... 47
100
240
290
Within 10 km
averages
![Page 48: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/48.jpg)
Lx X Ly X Lz = 32 km X 20 km X ~ 1.2 km
Edges: fixed PAD
Interior: PAD from LIDAR
Z0=0,03
LES computations: Domain size
• CENER’s WindMesh
• △ x,y = 25 m / edges 250 m
• △ z,min≃ 5 m, ~1.05 growth
• Ntot = 41.2 X 106 cells
• Stabilization CPUh ≃ 150 000
• Sampling (physical 20 000s) ≃19 000
![Page 49: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/49.jpg)
Wind speed matches
the measured to a high
degree
49
100°240°290°Reference case
Ug=12m/s
Ug_ref=9m/s
Res_hori=25m
Res_hori_ref=7m
Domain size vs res?
![Page 50: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/50.jpg)
To return to the question,
Resolution or domain size,
what is most important?
50
![Page 51: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/51.jpg)
Footprint
51
![Page 52: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/52.jpg)
Så LES med stor domän verkar
kunna matcha mätningarna.
Men…. Om skiktningen inte är
neutral?
52
Very stable
Stable
Stable near neutral
Neutral
Unstable near neutral
Unstable
All data
Wide effect of stability!
And the effects does
not cancel out!
![Page 53: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/53.jpg)
Hornamossen dygnscykel
benchmark
• Case west
• WD 90 deg
• Ug ~12 m/s
• Barotropic, stationary
conditions for 72 hours
• Varying cloud cover
• Case east
• WD 270 deg
• Ug ~12 m/s
• Barotropic, stationary
conditions for 72 hours
• Mostly clear sky
![Page 54: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/54.jpg)
Vad händer nu?
54
Benchmark Hornamossen öppnar
- Testet kommer att utvärdera hela modellkedjan
![Page 55: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/55.jpg)
Vad händer nu?
55
Benchmark Hornamossen är öppnat
- Testet kommer att utvärdera hela modellkedjan
Produktionsberäkningarna färdigställs
- Färdigställande av databas.
Mikroskaleberäkningar startar
- Baserat på modellvalidering i flera Benchmarks
Atlasen sammanställs och publiceras
![Page 56: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/56.jpg)
Sammanfattning/slutsatser
• Laserdata gör det möjligt att i detalj modellera
den faktiska skogen
• Skjuvning och turbulens kan kopplas samman
med uppströms topografi och råhet
• LES med stor domän och riktig skog verkar
kunna reproducera mätningarna, RANS är
troligen för diffusiv
• Det verkar viktigare att ha stor domän än hög
upplösning
• Modeller måste kunna reproducera ickeneutral
skiktning!
![Page 57: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/57.jpg)
Tack för att ni lyssnat!
Frågor?
Kommentarer?
Johan Arnqvist och Stefan Ivanell
![Page 58: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/58.jpg)
Announcement:
May 22-24, 2019, Visby, Sweden
Welcome to Visby!
Stefan Ivanell & Jens Nørkær Sørensen
2017
2019
![Page 59: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/59.jpg)
5
9
Forest model
L.-E. Boudreault (2015)
• We wish to model the heterogeneities of the forest, obtained with LiDAR
• Drag force of the forest is implemented through the addition of sources in
the momentum equation
• Net effect of the plant drag
• Frontal Area Density, unif./non-unif.
• Drag of the forest
• ABL-driving volume forces
(pGrad & Coriolis)
• AD/AL volume (sink) forces
![Page 60: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/60.jpg)
60
Forest model• The SGS model also needs to be modified, to account for the
“destruction” of TKE by the forest
• Another source term is introduced in the transport equation of TKE
• Neutral conditions: This modification is implemented to a SGS model
(Yoshikawa, 1986) that is available in the standard distribution of OF
• Non-neutral: A different model will be used, like that of Deardorff (1980)
Yoshikawa, A. (1986). Statistical theory for compressible turbulent shear flows, with the application to subgrid modeling. Phys. Fluids 29 (7).
Deardorff, J. (1980). Stratocumulus-capped mixed layers derived from a three dimensional model. Bound.-Layer Meteo. 18 (4).
![Page 61: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/61.jpg)
East case
61
West case
![Page 62: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/62.jpg)
Neutral-> Stable, Diurnal
Level 1
Level 2
Level 3
Level 4
![Page 63: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/63.jpg)
• PAD – Plant Area Density (often called
LAD – Leaf Area Density)
– The frontal area of the forest in the wind
direction
• PAI – Plant Area Index (Often LAI – Leaf
Area Index)
– The vertically integrated PAD
![Page 64: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/64.jpg)
Calculation of PAD from Airborne Laser Scans
• We use the Beer-Lambert law to determine the density based on the difference between incoming and transmitted intensity of the laser beam (I) between two canopy layers
, Where θl is the angle of the beam.
• The intensity is calculated by:
Where rsk is the (scaled) number of returns in the grid cell at a certain vertical level and rs0 is the (scaled) total number of returns in the grid cell.
![Page 65: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/65.jpg)
2013-
08-22
Besök ... 65
![Page 66: Mätningar och modellering i svensk miljö, hur optimerar vi ......Johan Arnqvist och Stefan IvanellHans Bergström, Hugo Olivares, Stefan Söderberg, Matthias Mohr, Magnus Balchevsky,](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051906/5ff91d2a3dde640cae36fb45/html5/thumbnails/66.jpg)
2013-08-22 Besök ... 66
Hornamossen