预测持续的冷池事件

时间:2020-02-27 18:01 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

预测持续的冷池事件

热空气上升,冷空气下沉。这是自然的基本原则。

由于下沉,冷空气经常会在低洼或低洼地带(如山谷或盆地)聚集,尤其是在夜间气温下降时。当太阳升起,温度上升,冷空气变暖,并与周围的空气混合。但是在冬天,甚至是春天,这种冷空气会持续几天,这种现象被称为“冷池事件”。

冷水池可以截留污染物,这些污染物通常会随着较大的气流混合和分散,在人口稠密的城市地区造成严重的健康风险。众所周知,它们会降低风速,产生冻雨,还会对该地区的风力涡轮机产生负面影响,在短期内减少电力生产,并可能损害涡轮机。

美国能源部阿贡国家实验室(DOE)的研究人员最近与美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,简称noaa)和其他由能源部资助的实验室合作,开展了一项为期18个月的多机构现场活动,以研究位于俄勒冈州与华盛顿边境的哥伦比亚河谷(Columbia River Gorge)的冷池活动。这项研究的目的是作为美国能源部风能预测改进项目的一部分,更好地理解和预测冷池事件。他们的发现最近发表在《应用气象学和气候学杂志》上。

“按照目前的情况,冷池事件并不能很好地用于数值天气预报(NWP)模型,”来自Argonne环境科学部的助理大气科学家Paytsar Muradyan解释说。“没有对这些事件的准确预测,就很难做好准备,尤其是对能源生产商而言。”

由冷池事件引起的恶劣天气可能会降低风力涡轮机的寿命,特别是如果涡轮机在这些恶劣条件下仍然处于活动状态。例如,冻雨仍然会损坏处于静止状态的涡轮机,但它们移动的速度越快,造成的损害就越大,从而导致电力的整体生产和电网的稳定性出现问题。

“如果你不能预测这些事件,你就不能计划和适应电力生产的变化,”Muradyan说。“你认为有一天你会产生一定数量的电力,但由于冷池事件导致的突然的低风,你不会。”

冷池事件对发电的不可预测的影响甚至可以在事件平息后继续存在。当冷空气最终与暖空气混合并消散时,它会导致风速和风向发生突然而剧烈的变化,被称为“陡升”或“风陡升”。

穆拉迪安解释说:“改进这些风道的预测可以使电网更加稳定,从而降低整体的电力成本。”

为了得到这些预测,研究人员收集了大量数据来描述冷池事件。这些数据可以用来改进NWP模型的参数化。研究人员主要感兴趣的是风速、风向、温度和湿度的垂直配置,以制定冷池识别的标准。

Argonne提供了两台雷达风廓线仪和两台sodar风廓线仪;分别对冷池深度和风速分布进行了分析。采用两套无线电测深系统进行温度剖面分析。

Muradyan说:“我们的想法是利用这些在哥伦比亚河峡谷等复杂地形中收集的测量数据,制定标准来确定是否发生了冷池事件。”“考虑到时间的连续性,或者事件的长度,我们开发了一种算法来识别18个月的研究中所有的冷池事件。”

Muradyan继续说,该算法有可能应用于其他地点,以改进由冷池事件引起的恶劣天气的NWP预报。

“提前通知普通市民和能源公司,是我们努力的方向,”她补充说,“因为这项研究有可能改善健康,降低能源成本。”

去年11月发表在《应用气象与气候学杂志》(Journal of Applied Meteorology and Climatology)上的一篇文章描述了这项研究,题为《通过哥伦比亚河盆地的温度和风廓线识别和表征持续的冷池事件》(Identification and of Persistent Cold Pool Events from Temperature and Wind Profilers in the Columbia River Basin)。

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