Uusi parametrisointi tuulenpuuskille tuulienergian kannalta tärkeille korkeuksille

Kahden suomalaisen säämaston havaintojen avulla johdettiin menetelmä, jonka avulla voidaan kuvat tuulen puuskaisuutta pinnasta noin 150 metrin korkeudelle.

Helsingin edustalla Isosaaressa sekä Loviisan rannikolla ydinvoimalan yhteydessä sijaitsevissa Ilmatieteen laitoksen säähavaintomastoissa vuosina 2009-2010 tehtyjen tuulimittausten avulla tarkasteltiin tuulen puuskaisuutta eri korkeuksilla 30 metristä lähes 150 metrin korkeudelle asti.

Asemat mahdollistivat eri pintatyyppien vertailun, avomeriolosuhteista metsäiseen maa-alueeseen. Tulosten mukaan pinnan rosoisuus on suurin yksittäinen tekijä, joka vaikuttaa puuskaisuuteen. Vaikka tarkasteluista jätettiin pois aivan heikkotuulisimmat tilanteet (< 5 m/s, n. 100 m korkeudella), havaittiin, että ilmakehän stabiilisuus vaikuttaa myös selvästi puuskaisuuteen. Vaikutus oli suurempi rosoisen alustan, esimerkiksi metsän, yllä kuin tasaisemman meripinnan yläpuolella. Stabiilisuudella oli suurempi vaikutus puuskaisuuteen kuin havaintokorkeudella.

Työssä arvioitiin havaintojen perusteella kahta aikaisempaa puuskaparametrisointimenetelmää, ja tarkastelujen pohjalta johdettiin uusi parametrisointi. Uudessa menetelmässä puuskaisuus riippuu tuulen nopeuden keskihajonnasta, joka on edelleen parametrisoitu pinnan kitkanopeuden, Obukhov-pituuden, havaintokorkeuden ja rajakerroksen korkeuden avulla. Uusi menetelmä oli tutkimuksen perusteella selvästi parempi kuin vertailussa käytetyt aikaisemmat menetelmät: pinnan rosoisuuden, stabiilisuuden ja havaintokorkeuden vaikutukset oli kuvattu hyvin uudella menetelmällä.

Tutkimus toteutettiin yhteistyössä Tanskan teknillisen yliopiston (Technical University of Denmark, DTU) tuulienergian tutkimusyksikön kanssa. Tutkimus on saanut rahoitusta European Research Council:n (FP7/2007-2013 / ERC: 227915) hankkeesta PBL-PMES sekä tanskalaisesta Tall Wind-hankkeesta jonka rahoittajana toimii Danish Council for Strategic Research (2104-08-0025).

Lisätietoja:

Irene Suomi, puh.050 4137 811, irene.suomi@fmi.fi

Suomi, I., T. Vihma, S.-E. Gryning, C. Fortelius, 2013: Wind-gust parametrizations at heights relevant for wind energy: a study based on mast observations. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, DOI: 10.1002/qj.2039.