辽宁省典型地形测风塔缺测数据线性计算适用性分析

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2021.06.012

Abstract

Abstract:

Using the hourly measured wind speed data from 26 wind towers and 6 weather stations at the same period in Liaoning province, the linear fitting at different time scales (month, season, and year), together with wind sheer index, were used to develop 7 schemes to reconstruct the missing wind speed data of the wind towers, and the error test of each proposed reconstruction scheme was conducted.Results show that the linear fitting on monthly data, with corresponding wind sheer indexes (schemes 3 and 7), is the optimal scheme for the data reconstruction of wind towers on typical terrain in Liaoning province.And the spatial distribution of the above two schemes has regional characteristics.Among them, scheme 7 works for the towers on plains and hills in northern Liaoning province and also for towers on coastal plains and hills in southeastern Liaoning province.Scheme 3 is chosen for those on hills and mountains in western Liaoning province, schemes 1 and 4 are only applicable to the towers on the remaining areas.The seasonal wind speed variation and inherent topographical characteristics in temperate continental monsoon climate zone and their influence on wind shear index are the main causes of the spatial distribution characteristics of the optimal scheme for the reconstruction of missing data of wind towers on typical terrain in Liaoning province.

Key words: Data reconstruction, Linear fitting, Wind shear index, Optimal scheme

CLC Number:

P425.4

Zheng-qiang GU,Qiang GONG,Li-du SHEN,Hong XU,Dong-lei MA,Ling ZHU,Hua CHAO,Dong-lei FENG. Applicability analysis of linear calculation for missing data of wind tower on typical terrain in Liaoning province[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2021, 37(6): 93-99.

Figures/Tables 9

Fig.1

Fig.2

Table 1

Basic information, basic data and sequence of wind data reconstruction of 26 wind measuring towers in Liaoning province"

测风塔编号	地形特征	数据观测时段	用于数据重构的基础数据	重构高度顺序
1	平原	2009.05—2011.12	昌图国家气象站	10 m→70 m
2	丘陵	2009.05—2011.12	西丰国家气象站	10 m→70 m
3	丘陵	2009.05—2019.12	1号测风塔70 m	70 m→10 m
4	丘陵	2009.05—2011.12	3号测风塔70 m	70 m→10 m
5	丘陵	2009.05—2019.12	彰武国家气象站	10 m→70 m
6	丘陵	2009.05—2011.12	3号测风塔70 m	70 m→10 m
7	丘陵	2009.05—2011.12	彰武国家气象站	10 m→70 m
8	丘陵	2009.05—2019.12	7号测风塔70 m	70 m→10 m
9	丘陵	2009.05—2011.12	8号测风塔70 m	70 m→10 m
10	丘陵	2009.05—2011.12	8号测风塔70 m	70 m→10 m
11	丘陵	2009.05—2011.12	12—1号测风塔70 m	70 m→10 m
12—1	山地	2009.05—2010.08	建昌国家气象站	10 m→70 m
12—2	山地	2011.09—2019.12	喀左国家气象站	10 m→70 m
13	沿海丘陵	2009.05—2011.12	瓦房店国家气象站	10 m→70 m
14	沿海丘陵	2009.05—2019.12	15号测风塔70 m	70 m→10 m
15	丘陵	2009.05—2011.12	营口国家气象站	10 m→70 m
16	沿海平原	2009.05—2019.12	盖州国家气象站	10 m→70 m
17—1	丘陵	2009.05—2012.08	锦州国家气象站	10 m→70 m
17—2	丘陵	2012.09—2019.12	锦州国家气象站	10 m→70 m
18	沿海平原	2009.05—2011.12	9号测风塔70 m	70 m→10 m
19	沿海丘陵	2009.05—2011.12	锦州国家气象站	10 m→70 m
20	沿海丘陵	2009.05—2019.12	25号测风塔70 m	70 m→10 m
21	沿海平原	2009.05—2011.12	丹东国家气象站	10 m→70 m
22	丘陵	2009.05—2011.12	19号测风塔70 m	70 m→10 m
23	丘陵	2009.05—2011.12	20号测风塔70 m	70 m→10 m
24	山地	2009.05—2011.12	桓仁国家气象站	10 m→70 m
25	丘陵	2009.05—2011.12	瓦房店国家气象站	10 m→70 m
26	丘陵	2009.05—2011.12	瓦房店国家气象站	10 m→70 m

Table 1

Fig.3

Table 2

Fig.4

Table 3

Fig.5

Table 4

References 21

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测风塔编号	方案检验	年平均风速
测风塔编号	方案检验	方案1	方案2	方案3	方案4	方案5	方案6	方案7
3	实测/(m·s^-1)	6.3	6.3	6.3	6.3	6.3	6.3	6.3
	推算/(m·s^-1)	6.3	6.3	6.3	6.3	6.2	6.3	6.3
	相对误差/(%)	-0.8	-0.8	-1.2	-1.2	-1.6	-0.4	-1.2
	绝对误差	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.0	0.1
8	实测/(m·s^-1)	8.0	8.0	8.0	8.0	8.0	8.0	8.0
	推算/(m·s^-1)	7.9	7.8	8.2	8.0	8.2	7.8	7.9
	相对误差/(%)	-0.7	-2.4	2.6	0.0	3.1	-2.4	-1.1
	绝对误差	0.1	0.1	0.2	0.1	0.2	0.2	0.1
12-2	实测/(m·s^-1)	6.5	6.5	6.5	6.5	6.5	6.5	6.5
	推算/(m·s^-1)	6.3	6.4	6.4	6.4	6.3	6.3	6.4
	相对误差/(%)	-2.1	-1.8	-1.7	-1.8	-3.1	-3.4	-1.7
	绝对误差	0.1	0.1	0.1	0.1	0.2	0.2	0.1
14	实测/(m·s^-1)	7.6	7.6	7.6	7.6	7.6	7.6	7.6
	推算/(m·s^-1)	7.4	7.4	7.6	7.6	7.3	7.3	7.6
	相对误差/(%)	-2.8	-2.8	-0.9	-0.9	-4.7	-4.7	-0.9
	绝对误差	0.2	0.2	0.1	0.1	0.4	0.4	0.1
17-1	实测/(m·s^-1)	6.6	6.6	6.6	6.6	6.6	6.6	6.6
	推算/(m·s^-1)	6.6	6.5	6.5	6.5	6.6	6.5	6.4
	相对误差/(%)	-0.7	-1.4	-1.9	-1.4	-0.4	-2.1	-3.5
	绝对误差	0.0	0.1	0.1	0.1	0.0	0.1	0.2
20	实测/(m·s^-1)	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3
	推算/(m·s^-1)	5.4	5.4	5.4	5.4	5.3	5.3	5.4
	相对误差/(%)	1.1	1.1	1.5	1.5	-0.8	-0.8	1.5
	绝对误差	0.1	0.1	0.1	0.1	0.0	0.0	0.1
24	实测/(m·s^-1)	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
	推算/(m·s^-1)	5.1	5.1	5.1	5.1	5.1	5.0	5.1
	相对误差/(%)	1.8	1.2	1.8	1.8	0.7	-0.2	0.6
	绝对误差	0.1	0.1	0.1	0.1	0.0	0.0	0.0

测风塔编号	最优方案	测风塔编号	最优方案
1	方案7	14	方案7
2	方案1	15	方案7
3	方案7	16	方案3
4	方案7	17-1	方案3
5	方案1	17-2	方案3
6	方案3	18	方案2
7	方案7	19	方案3
8	方案7	20	方案7
9	方案3	21	方案7
10	方案3	22	方案3
11	方案3	23	方案7
12-1	-	24	方案7
12-2	方案3	25	方案3
13	方案7	26	方案4

测风塔编号	风切变指数	测风塔编号	风切变指数
1	0.1949	14	0.1159
2	0.1650	15	0.0244
3	0.0714	16	0.3811
4	0.1875	17	0.0849
5	0.1014	18	0.3120
6	0.1552	19	0.1860
7	0.1838	20	0.1000
8	0.0796	21	0.1474
9	0.1005	22	0.1431
10	0.1346	23	0.4050
11	0.1506	24	0.2429
12	0.0577	25	0.0899
13	0.1251	26	0.0941

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