A felszínközeliszélsebesség XXI. században várható változása az ... - met.hu · 2016. 2. 16. · • Ősz, tél: Kárpátok mentén növekedés • Alpok: csökkenő tendencia

A felszínközeli szélsebesség XXI. században

várható változása az ALADIN-Climate

regionális éghajlati modell alapján

ORSZÁGOS METEOROLÓGIAI SZOLGÁLAT KLÍMAMODELLEZŐ CSOPORT

Illy Tamás

Országos Meteorológiai Szolgálat

A felszínközeli szélsebesség XXI. században

várható változása az ALADIN-Climate

regionális éghajlati modell alapján


1. Bevezetés2. Módszertan3. Validációs eredmények4. Projekció5. Összegzés

Illy Tamás

Országos Meteorológiai Szolgálat

1. Bevezetés• 2014 Diplomamunka: Szélenergia becslések regionális éghajlati modellek alapján.


• Módszertan fejlesztése� Több szint vizsgálata� 6 órás időbeli felbontás� Modellszinti adatok felhasználása� Más referencia

� 100 m-es szélsebesség vizsgálata� Havi átlagok alapján� Magassági szél a 10 m-es szélből

származtatva profil illesztéssel� Referencia: HUGRID, CARPATCLIM

1. Bevezetés• 2014 Diplomamunka: Szélenergia becslések regionális éghajlati modellek alapján.


CÉLKITŰZÉS• Modellezett szélsebesség vizsgálata több magassági szinten – profil validáció (1981-2000)• Jövőbeli lehetséges megváltozások - RCP8.5• 2021-2050, 2071-2100, referencia: 1971-2000

� Szélsebesség� Potenciális teljesítmény

� 100 m-es szélsebesség vizsgálata� Havi átlagok alapján� Magassági szél a 10 m-es szélből

származtatva profil illesztéssel� Referencia: HUGRID, CARPATCLIM

• Módszertan fejlesztése� Több szint vizsgálata� 6 órás időbeli felbontás� Modellszinti adatok felhasználása� Más referencia

• Modellszimulációk


2. Módszertan

ALADIN_ERA-Interim ALADIN_EUR44

Horizont. felbontás 10 km

Vertikális szintek 31

Output frekvencia 6 h

Peremfeltételek ERA-Interim re-analízis EUR44 ALADIN-Climate

Peremfeltételek

felbontása80 km 50 km

Modellezett időszak 1980 - 2010 1950 - 2100

Szcenárió - RCP 8.5

ALADIN-Climate domborzat

• Modellszimulációk


2. Módszertan

ALADIN_ERA-Interim ALADIN_EUR44

Horizont. felbontás 10 km

Vertikális szintek 31

Output frekvencia 6 h

Peremfeltételek ERA-Interim re-analízis EUR44 ALADIN-Climate

Peremfeltételek

felbontása80 km 50 km

Modellezett időszak 1980 - 2010 1950 - 2100

Szcenárió - RCP 8.5

Szélsebesség 10 m, 50 m, 75 m, 100 m, 125 m, 150 m

ALADIN-Climate domborzat

• Referencia

• ERA-Interim re-analízis modellszinti szélsebesség

• Re-analízis: megfigyelésekből és rövidtávú előrejelzésekből adatasszimilációs technikával előállított globális 3 D-s meteorológiai mezők.

• Felszínkövető-nyomási hibrid vertikális koordináta

• 60 szint

• �� ∙ ��


(Dee et. al. 2011: The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance ofthe data assimilation system, Q. J. R. Meteorol. Soc. 137: 553–597)


Feladat: modellszinti adatokból adott felszín feletti

magasság szélsebességének számítása

• Referencia

• ERA-Interim re-analízis modellszinti szélsebesség

• Re-analízis: megfigyelésekből és rövidtávú előrejelzésekből adatasszimilációs technikával előállított globális 3 D-s meteorológiai mezők.

• Felszínkövető-nyomási hibrid vertikális koordináta

• 60 szint

• �� ∙ ��




MODELL

REFERENCIA

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]

Szélsebesség [m/s]

lvl 60

lvl 59

lvl 58

lvl 57

lvl 56


MODELL

REFERENCIA



0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


lvl 60

lvl 59

lvl 58

lvl 57

lvl 56


MODELL

REFERENCIA

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


h=74 m

h=135 m



1.) Modellszintek magasságának kiszámolása [��, �� , ��]


MODELL

REFERENCIA

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


h=74 m

h=135 m




2.) Interpoláció• Profil: �� ⁄ �

• � 0.2

• Két interpolált érték súlyozott átlaga


MODELL

REFERENCIA

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


h=74 m

h=135 m

h=225 m

h=35 m





• � 0.2


• Ismétlés minden szintre, minden rácspontra


MODELL

REFERENCIA

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


h=74 m

h=135 m

h=225 m

h=35 m

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]






• � 0.2



0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 2 4 6 8

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]



MODELL

REFERENCIA





• � 0.2



• Éves átlagos relatív hibák (1981-2000)


3. Validációs eredmények

AL_ERAI

AL_EUR44

10 m -15 %

%

100 m -8 % 150 m -1 %

10 m -28 % 100 m -25 % 150 m -22 %

• Nagy bizonytalanság a referenciákban

• AL_EUR44: alulbecslés, de az éves menet megfelelő

• AL_ERAI: kisebb hibák de az éves menetet nem adja vissza


1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

J F M Á M J J A Sz O N D

Szé

lse

be

ssé

g [

m/s

]

Szélsebesség átlagos éves menete

Magyarországon

ERAI 10m AL_ERAI_10m

HUGRID 10m AL_EUR44_10m

CARPATCLIM

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Szé

lse

be

ssé

g [

m/s

]

Szélsebesség 20 éves menete Magyarországon

ERAI 10m ERAI 100m

ERAI 150m AL_ERAI 10m

AL_ERAI 100m AL_ERAI 150m

• Hiba a felszínen nagyobb• Évek közötti „változékonyságot” a modell jól

követi

• Rácspontbeli szélprofil (1981-2000)• AL_EUR44: konstans negatív hiba

• AL_ERAI: negatív és pozitív hiba

• Szárazföld és tenger feletti szélprofil eltérő jellegét jól reprodukálja a modell


AB

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


ERAI

AL_ERAI

AL_EUR44

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7


ERAI

AL_ERAI

AL_EUR44

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m/s

]


ERAI

AL_ERAI

AL_EUR44

C B

A


0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


ERAI

AL_ERAI

AL_EUR44

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7


ERAI

AL_ERAI

AL_EUR44

A

B

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m/s

]


ERAI

AL_ERAI

AL_EUR44

C

A B

C

100 m AL_ERAI-ERAI

• Rácspontbeli szélprofil (1981-2000)• AL_EUR44: konstans negatív hiba

• AL_ERAI: negatív és pozitív hiba

• Szárazföld és tenger feletti szélprofil eltérő jellegét jól reprodukálja a modell

• Szélsebesség megváltozása• 2021-2050: tartomány nagy

részén enyhe növekedés

• 2071-2100: Alpok és déli területek csökkenés

• Éves átlagban 4-6 % változás

• Évek közötti változékonyság: 5-6 % (Szórás/éves átlag)


4. Projekció

100 m +6 % 100 m +4 %

2021-2150 2071-2100

150 m +6 % 150 m +4 %

%


• Évszakos változások• Nyár kivételével egységes kép

• Nyáron erős növekedés a tengerek felett

(20-30 %)

100 m

100 m Éves MAM JJA SON DJF

2021-2050 6 4 6 7 9

2071-2100 4 2 5 4 7

A 100 m-es szélsebesség magyarországi relatív megváltozása

(referencia időszak: 1971-2000).

%


100 m

• Évszakos változások• Nyár kivételével egységes kép

• Nyáron erős növekedés a tengerek felett

(20-30 %)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


1971-2000 2021-2050 2071-2100

+ 24%

+ 23%

+ 22%

+ 20%

+ 19%

+ 29%

%

C - JJA

• B pontbeli szélprofil• nyári növekedés nem változik a

magassággal

• Télen a növekedés erősebb a felszíntől távolodva


A

B

0

20

40

60

80

100

120

140

160

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]

Szélprofilok B pontban

1971-2000 2021-2050 2071-2100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0Fe

lszí

n f

ele

tti

ma

ga

ssá

g [

m]


1971-2000 2021-2050 2071-2100

B - JJA

B - DJF

• Potenciális teljesítmény megváltozása• Átlagos éves változás hazánkban: 8-13 %

• Tengereken nyári növekedés

• Ősz, tél: Kárpátok mentén növekedés

• Alpok: csökkenő tendencia


100 m

% Éves MAM JJA SON DJF

2021-2050 13 7 13 13 16

2071-2100 8 3 7 7 14

A potenciális teljesítmény magyarországi relatív megváltozása 100

m-es magasságban (referencia időszak: 1971-2000).

• Kitekintés: Tobin et al. 2014: Assessing climate change impacts on European wind energy from ENSEMBLES high-resolution climateprojections• ENSEMBLES

• 6 GCM, 10 RCM

• 15 regionális szimuláció

(25 km)

• A1B szcenárió

• É-Európa: enyhén növekvő

potenciál

• D-Európa: enyhén csökkenő

potenciál


4. Projekció

(1971-2000) (2031-2060) (2071-2100)

• Szélsebesség vizsgálata új módszertan alkalmazásával

• Validáció referencia: ERA-Interim re-analízis• Modell többnyire alulbecsli a szélsebességet

• Az átlagos hiba a magassággal csökken

• Projekció (RCP8.5)• Csekély pozitív változások a szélsebességben (hazánkban + 4-6 %)

• Érdekes lokális erősödések a tengeri rácspontok felett Okait érdemes lenne vizsgálni (pl. szélirány, napi menet)

• Potenciális teljesítmény (hazánkban +8-13 %)

• További tervek: több modell bevonása a vizsgálatba!


5. Összegzés

• Szélsebesség vizsgálata új módszertan alkalmazásával

• Validáció referencia: ERA-Interim re-analízis• Modell többnyire alulbecsli a szélsebességet

• Az átlagos hiba a magassággal csökken

• Projekció (RCP8.5)• Csekély pozitív változások a szélsebességben (hazánkban + 4-6 %)

• Érdekes lokális erősödések a tengeri rácspontok felett Okait érdemes lenne vizsgálni (pl. szélirány, napi menet)

• Potenciális teljesítmény (hazánkban +8-13 %)

• További tervek: több modell bevonása a vizsgálatba!


5. Összegzés

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! email: [email protected]

Documents

A felszínközeliszélsebesség XXI. században várható változása az ... - met.hu · 2016. 2. 16. · • Ősz, tél: Kárpátok mentén növekedés • Alpok: csökkenő tendencia