Vindkorreksjon av nedbør.

Vindkorreksjon av nedbør. VKN prosjektpresentasjon HUVA 06.12..2011 Ragnar Brækkan

Prosjekt beskrivelse Energi Norge prosjekt Prosjektledelse: Ragnar Brækkan (met.no). Prosjektdeltakere dataanalyse: Mareile Wolff (met.no), Ketil Isaksen (met.no), Asgeir Petersen-Øverleir (Statkraft). Styringsgruppe: Tom Andersen (Statkraft), Cecilie Stenersen (met.no), Eirik Førland (met.no). Prosjektstart 13.05.2009. Avslutning sommer 2013. Hovedmål: Forbedre korreksjonsformler for nedbøroppfanging i sterk vind. Hovedtiltak: Etablere testfelt i høgfjellet for målinger med WMO anbefalt DFIR som referanse.

Illustrasjon vindfeil: WMO prosjektet 1998 ; alter og andre skjermer

Behov. Det er utarbeidet omfattende korreksjonsformelverk i fb med internasjonalt WMO prosjekt på 90-tallet. Begrensinger her er tidsoppløsning 12 timer. Det er utført div prosjekter etter dette i flere land, men der er få resultater med vindstyrker over 6-7 ms-1. Med krav til tidsoppløsning minst 60 min eller kanskje 10 min må vi ha nye studier og tilpassede korreksjonsformler. Det er også behov for korreksjonsformler for større vindstyrker enn hittil studert. Resultatene vil ha betydning for energibransjen for bedre estimater for snømengder i høgfjellet. Resultatene er også av stor betydning for klimaforskning. Bedre estimater for korrekt snønedbør og forståelse av endringer av nedbørmønsteret.

Datagrunnlag Vi skal i løpet av 3 vintersesonger måle tilstrekkelig antall situasjoner med tilfredsstillende (korttids) stabilitet mht RR og FF over store områder for begge størrelser. En situasjon eller interessant tilfelle er periode med tilstrekkelige stabilitet for både nedbør og vindstyrke, samt at måleperioden gir signifikant mengde nedbør. Vi søker flest mulige situasjoner med relativt stabile vindstyrker fra 0 til vesentlig > 10 m/s. Vi har datainnsamling hvert minutt som grunnlag for statistisk behandling av rådata. Vi erfarer at vi med integrering (midling, median) over 5 minutter får ekstrem stabilitet og presisjon; bedre enn 0,05 mm nedbør.

Metode Sammenligne målte verdier fra kombinasjonen Geonor + Alter skjerm mot måledata fra Geonor inne i DFIR skjerm (Double Fence Intercomparison Reference windshield). Vindmålinger ved topp av hver nedbørsensor og i 10 m mast. Div støttemålinger: temperatur, Vind i 10 m og 5 m (sensorhøyde) fuktighet, nedbørindikatorer (J/N) nedbørdetektorer(presentweather; gir nedbørtyper, intensitet og varighet), 3D vindmålere for turbulensintensiteter inne og utenfor DFIR. kamera for teknisk overvåking, detektering av nedbør og fokk. snødybdemålere

Haukeli brøytestasjonen: Vind i snøvær (11 vintersesonger). Gjennomsnittlig 470 mm snø hver vinter.

Layout høst 2011 Layout testfelt Haukeli høst 2011 (ca 4500 sqm flattened area) New 2011: 10 m MI-mast, new geonor, pluvio2, 2 pcs snow stakes. N Wind_5 ; 3D Thies, 5 pcs presipitation Y/N (2, 2.5, 4.75, 7.5 and 10 m) 40 20 25 m Snow Depth stake 1 Geonor 4 (1 string) Ts_4 30 Snow Depth Stake 2 Geonor 3, Ts_3 Wind 3 (Young) Geonor 1 Ts_1; Wind_1: 3D Thies SA_1 Geonor 2 Ts_2 Wind 4 (Young) Pluvio2 15 m 15 m 10 m 220 V AC LAN / radio link to snøbrøytestasj). 10 m mast (6m 60x60 cm; 4 m 30x30 cm) Wind_2 (GILL ext h) 3 pcs PWS ; PWD21, Parsivel; LPM TA, UU, SA_2 Camera Div cabinets (avs,lan, power..)

Sensor Parameter signal Input S nr, o.a. Param/where Geonor_1 RA(DF1) Frekvens conv-> 485 bus AVS_1_bus 61309 G1 NW Geonor_2 RA(DF2) Frekvens conv AVS_1_bus 12310 G1 NØ Geonor_3 RA(DF3) Frekvens conv AVS_1_bus 62009 G1 S Geonor_4 RA(N1) Frekvens conv AVS_1_bus 12110? G2 S Geonor_5 RA(N2) Frekvens conv AVS_1_bus 34110 G2 NW Geonor_6 RA(N3) Frekvens conv AVS_1_bus 34210 G2 NØ Geonor_7 RA(S1) Frekvens conv AVS_1_bus 61209 G3 NW Geonor_8 RA(S2) Frekvens conv AVS_1_bus 61409 G3 NØ Geonor_9 RA(S3) Frekvens conv AVS_1_bus 12210 G3 S Geonor_10 RA(S_2) Frekvens conv AVS_1_bus 67711 G 4 NØ Geonortemp_1 Ts(DF) 4 tr Ohm AVS_2_smio Pt_100 TT_Geonor 1; DF Geonortemp_2 Ts(N) 4 tr Ohm AVS_2_smio Pt_100 TT geonor 2; North Geonortemp_3 Ts(S) 4 tr Ohm AVS_2_smio Pt_100 TT geonor 3; South Geonortemp_4 Ts(S_2) 4 tr Ohm AVS_2_smio Pt_100 TT geonor 4: S nr 2 Airtemp._1 TA1 4 tr Ohm AVS_2_smio Pt_100 TT_luft 3.5 m Vind_1 Next side RS485 -> Moxa/Lan AVS_1_Lan 3D Thies,150 W Wind Geonor 1 (DFIR) Vind_2 std RS232 AVS_1_ser GILL, 150 W Wind 10 m main mast. Vind_3 Next side RS 485 -> Moxa/Lan AVS_1_Lan 3D, Thies,150W Wind 5 m, 10 m mast Vind_4 std RS232 Young Wind Geonor 2 Vind_5 std RS232 Young Wind Geonor 3 Air humidity UU 0 1 V DCt AVS_2_smio HMP155 Humidity, 3.5 m, main mast YN_1 YN1 0 20 ma AVS_2_smio Thies ma utg. 2. 0 m, 10 m mast YN_2 YN2 0 20 ma AVS_2_smio Thies ma utg. 3.0 m, d.o YN_3 YN3 0 20 ma AVS_2_smio Thies ma utg. 4.5 m, d.o YN_4 YN4 0 20 ma AVS_2_smio Thies ma utg. 7.5 m, d.o YN_5 YN5 0 20 ma AVS_2_smio Thies ma utg. 9.8 m, d.o YN_6 YN6 0 20 ma AVS_2_smio Thies ma utg. 4 m, main mast YN_7 YN7 0 20 ma AVS_2_smio Thies ma utg. 8 m, main mast Snowdepth_1 SA1 0-5 V DC AVS_2_smio Aanderaa SA at DFIR m/omformer Snowdepth_2 SA2 0 5 V DC AVS_2_smio Aanderaa SA at G2 (geonor N) m/omformer PWD21 RS232 AVS_2_ser 6m OTT; Parsivel RS485 -> moxa/lan AVS_1_Lan 6m Thies LPM RS485 ->moxa/lan AVS_1_Lan 6m Pluvio RS485 -> RS232 AVS_1 ser N Camera RS485 -> moxa/lan-ip IP 9 m, main mast Battery voltage Vbatt Innside logger

Foreløpige resultater. Måledata foreligger fra og med slutten av januar 2010. Alle verdier er 1 min middelverdier. Målekvaliteten er svært bra for alle parametre. Påfølgende 1 min bøtteverdier er stabile innen 0.1 mm for vinder opp til frisk bris. For sterkere vinder gir midling over 5 min samme eller bedre stabilitet. Strengenes temperaturrespons (0.05 mm/g.rc - 0.02 mm/gr.c) har ingen betydning da periodene vi fokuserer på er for korte til å medfører særlige endringer i temp.

0 23 22 21 20 19 19 18 17 16 15 10 9 8 7 7 6 5 4 3 3 2 1 0 dra ff(1o), FF(DF), YN2 Støyreduksjon; midling over hhv 5 og 10 min. dra(df) 032011 0.5 60 0.4 0.3 50 0.2 40 0.1 dra(df1) 0 30 dra(df1)_5min meanl dra(df1) 10 min -0.1 FF(10) -0.2 20-0.3 10-0.4-0.5 Tid 0

Månedlige mengdemålinger periode RR (DF) RR(N) % 02 153 74 48 01-1103 29 18 62 16-3103 54 39 72 04 70 51 73 05 153 144 94 06 184 182 99 07 55 54 98 08 129 128 99 09 251 244 97 10 148 126 85 11 204 178 87 RR(S) % 68 44 14 48 38 70 51 73 142 93 181 98 52 95 124 96 240 95 124 84 174 85 RR (PWD21) % 30 47 87 73 104 130 85 170 92 60 109 104 80 210 84 147 99 RR(LPD) % 151 117 292 116 235 158 FF (ms-1) 3.3 3.6 4.1 5.0 4.6

Nedbør, Feb Apr 2011 336 mm 205 mm +70% (136mm) 193 mm

RR FF,TA Situasjon med stabil snønedbør og stabil bra sterk vind. 14-15 februar 2011; ww= 71 hele perioden, svak nedbør, jevnt kaldt -15. FF = 6-8 m/s i nedbørperioden, DD= ca 140. 7.00 6.00 5.00 4.00 20.00 15.00 10.00 5.00 RRW(pwd); 2.56 RR(DF); 6.60 RR(N); 1.57 RR(S); 1.46 TA FF(10m) 0.00 3.00 2.00-5.00-10.00 1.00-15.00 0.00 18 19 20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 tid -20.00

Intensitet ved hendelser ved T under -3 C mm/10 min antall 0.15-0.3 56 0.3-0.4 11 > 0.4 6 høyest: 0,50mm/10min

Planlagte forbedringer Vi har i sommer/høst etablert flere støtteparametere som kan brukes til nedbøridentifikasjon: Ja/Nei sensorer i flere høyder Present weather sensorer kamera Vi skal teste flere tidsintervaller (5min,10min, ) Nedbøridentifikasjon + Kvalitetskontroll, manuell og automatisk Vi søker å dele opp lange nedbørsituasjoner i homogene delbiter

Fortsettelse på Haukeli: Langtidsreferanse nedbør i høgfjellet. Referansestasjon for skredprosjektet. Overvåking og justering korreksjonsformler (VKN) Testprosjekter div sensorer og egenskaper (PWS studier, varmeregulering, ising div sensorer, snøfallalgoritmer, snøfokkparametrisering?). WMO SPICE tilknytning (Solid Precipitation Intercomparison Experiment)

FOKK En klar begrensing i prosjektet er forventet problemer med innslag av fokksnø i målerne. Gjennomsnittlig vindhastighet ved snøfokk er fra 11 års måleperiode på stedet observert til 10,5 m/s Det ble observert hovedsakelig bakkefokk, dvs under øyehøyde; ca 90 % av tilfellene. Det ble aldri observert tett fokk, kun lett eller middels.

Begrensing av problemet fokk. Fokk oppstår ved forskjellige vindstyrker avhengig av snøens konsistens. Vi regner med å kunne måle nedbør i situasjoner med FF > 10 m/s uten fokkinnslag på målingene, da sensorene står relativt høgt montert. Vi vektlegger registrering av fokk og fokkhøyde: 5 stk nedbørindikatorer i 2 10 m PW data i 6 m Kamera med bilder fra 10 ulike pos hvert 30 min Div vindmålinger (inkl turbulensmålinger)

Nedbørdetektorer

Erfaringer nedbørdetektorer (PWS) Disse sensorene er basert på måling av vertikal volumfluks. De er raske og presise på estimering av start/stopp nedbørsituasjon og bestemmelse av nedbørtyper. Presisjonen for intensitetsberegninger vil være begrenset for snø. Beregningene av intensiteter vil også være påvirket av vindhastighet og vindretning. I vår var kun en operativ i snøvær (vaisala PWD21) og foreløpige resultater tyder på mengdeverdier ligger midt mellom ukorrigert Geonor og Geonor i DFIR. 3 forskjellige PWS skal analyseres på testfeltet som eget delprosjekt fra høsten 2011.

Flyfoto 2009

Befaring 2009

Høst 2010

Høst 2011; ca 5000 kvm flate.

Høst 2011; første snø.

Homogent terreng om vinteren (forprosjektet 2010)

Monteringer

Morrasol