Метеомачта Астана представляет собой 50-ти метровую трубообразную башню с установленными на ней анемометрами на высоте 51, 49 и 22 м н.у.з. и флюгерами - на высоте 49 и 22 м н.у.з. Температура на площадке измерялась на высоте 22 и 5 м н.у.з. Давление фиксировалось на высоте 4 м н.у.з. Фотоснимок метеомачты Астана представлен ниже.
Рис. 1-15 Фотоснимок метеомачты Астана ориентацией на юго-восток (снимок сделан специалистами РВ во время установки мачты)
Краткая информация о месторасположении метеомачты Астана и конфигурации установленных приборов представлены в Таблице 1-9. Конфигурация приборов, установленных на метеомачте Астана, в основном, соответствуют стандартам IEA / IEC.
Таблица 1-9 Информация о датчиках, установленных на метеомачте Астана
Высота мачты
Расположение (WGS84 Пояс 42)
Анемометры
К востоку
К северу
Высота
Уклон
Смещение
Ориентация (градусы)
49.35 м
0662646
5668211
51.2
0.62777
0.19605
Монтаж сверху
49
0.62509
0.19993
10°
22
0.62496
0.21123
10°
Флюгеры
Высота
Сдвиг
Ориентация (градусы)
49
10°
10°
21.8
10°
10°
Результаты ветрового мониторинга
Доступность данных полученных с метеомачты составляет 78,3%. Некорректные данные, записанные в периоды обледенения приборов на метеомачте, были удалены. В некоторых случаях данные отсутствовали из-за допущенных ошибок при ручном снятии данных. Все приборы оставались функциональными в период записи (за исключением периодов, когда они были заморожены при низких температурах).
Коррекция эффекта затенения метеомачтой
Ветровые данные, собранные на площадке Астана, были проанализированы на наличие эффекта затенения метеомачтой. Эффект затенения наблюдается в тех случаях, когда корпус мачты оказывается на пути ветра перед анемометром, тем самым влияя на скорость ветра непосредственно у анемометра. Нормализованный график для анемометров на высоте 51 и 49 м, представленный на Рис. 1-16, демонстрирует значительное затенение на высоте 49 м для южных ветров.
Рис. 1-16 Нормализованный график скорости ветра для высот 49 и 51 м для мониторинговой мачты вблизи г. Астана
Было установлено, что эффект затенения мачтой имел место для южных ветров, что подтверждается резким повышением графика на представленном выше рисунке. Условия этого затенения были подробно изучены, и были произведены соответствующие корректировки для каждого анемометра, установленного по бокам мачты.
Анализ данных метеомачты
Сводная статистика по ветровым данным рассматриваемой площадки (с учетом корректировки данных вследствие затенения мачтой) приведена в Таблице 1-10.
Таблица 1-10
Период записи
Дата
Время
Начало
Окончание
2006/10/20
2007/10/24
12:50
11:50
Ветровая статистика
Уровень 1
Уровень 2
Уровень 3
Высота над уровнем земли (м)
Минимальная скорость ветра (м/с)
Средняя скорость ветра (м/с)
Максимальная скорость ветра (м/с)
Порывы ветра (м/с)
Интенсивность турбулентности IEC (15 м/с)
51.2
0.2
6.51
26.6
37
10.6 %
49.0
0.2
6.48
26.7
-*
-*
22
0.2
5.39
24.3
-*
-*
Статистика состояния окружающей среды
Минимум
Среднее
Максимум
Температура (°С)
Давление (кПа)
-26.0
947.6
7.7
975.9
36.6
1002.3
*Примечание: при данной конфигурации прибора максимум (порыв ветра), минимум и стандартное отклонение (относящееся к турбулентности) записываются только одним регистрирующим устройством.
Графики изменения средней скорости ветра в течение суток для всех трех анемометров представлены на Рисунке 1-17.
Рис. 1-17 И зменение средней скорости ветра в течение суток для метеомачты Астана на высоте 51 м (красный), 49 м (синий) и 22 м (фиолетовый) н.у.з.
Как видно на рисунке выше, относительно высокая скорость ветра для двух верхних анемометров наблюдается дважды за сутки: первый раз примерно в 14:00 часов и повторно около полуночи. На нижнем уровне (22 м) определенный максимум скорости ветра наблюдается около 14:00 часов. Минимальные скорости ветра наблюдаются в утренние часы: для верхних уровней примерно в 9:00 часов, для нижнего уровня – примерно в 6:00 часов.
График среднего ветрового сдвига между разными уровнями метеомачты в течение суток показан на Рис.1-18.
Рис. 1-18 Суточное распределение ветрового сдвига между 51 и 22 м (красный) и между 49 и 22 м (синий) для мониторинговой мачты вблизи г. Астана
Как показано на предыдущем рисунке средние значения экспоненты ветрового сдвига ночью составляют более 0,3 и понижаются примерно до 0,12 в течение дня, когда из-за повышения температуры вертикальное перемешивание воздушных масс уменьшает разницу в скорости ветра в зависимости от высоты над поверхностью земли.
Распределение скорости ветра и параметры Вейбулла на высоте 51 м для данной площадки представлены ниже на Рис. 1-19.
Рис. 1-19 Распределение скорости ветра и параметры Вейбулла на высоте 51 м для мониторинговой мачты вблизи г. Астана
Распределение скорости ветра на высоте 51 м и наиболее подходящая кривая Вейбулла демонстрируют, что в целом распределение скорости ветра совпадает с распределением Вейбулла. Различия между кривой Вейбулла и распределением скорости ветра, вероятно, вызваны тем, что доступность данных на рассматриваемой мачте составила 78%.
Рис. 1-20 Распределение направления ветра (слева) и энергии (справа) на высоте 51 м для мониторинговой мачты Астана
Розы направления ветра и энергии, согласно измерениям, проведенным на высоте 51 м, представлены на Рис. 1-20. Распределение направлений ветра свидетельствует о преобладании юго-западных ветров. Распределение энергии указывает на значительное преобладание доли энергии с юго-западного направления.
Рис. 1-21 Среднемесячные скорости ветра на высоте 50 м для мониторинговой мачты вблизи г. Астана
Распределение скорости ветра по месяцам, представленное на Рис. 1-21, указывает на преобладание скоростей ветра выше среднегодового значения в зимние и весенние месяцы (с декабря по май) и ниже среднегодового значения в летние и осенние месяцы (с июня по ноябрь). Следует отметить, что процент восстановления данных января составил лишь 31%, а данных марта – 18%, таким образом, представленное здесь среднее значение необязательно является показательным. В целом, холодные месяцы имеют более низкий процент восстановления данных по сравнению с теплыми месяцами, что объясняется обледенениями анемометров. Представленное распределение ветра по месяцам было рассчитано на основе данных, собранных в течение 12 месяцев, тогда как распределение на основе долгосрочных данных может иметь несколько иной вид.
