Υπολογισμός των χωρικών και χρονικών μεταβολών των παράκτιων θαλάσσιων ανέμων στην Κίνα χρησιμοποιώντας Τηλεπισκοπηκά δεδομένα

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 12:25, 25 Ιανουαρίου 2017

Εικόνα 1: Διάγραμμα Ροής για τον προσδιορισμό του αιολικού δυναμικού από Τηκεπισκοπηκά δεδομένα

Εικόνα 2: Σύγκριση επίγειων(γαλάζιο) δεδομένων και εξαγόμενων αποτελεσμάτων (ροζ)

Εικόνα 3: Μηνιαίοι χάρτες αιολικού δυναμικού (W/m2) από τον μέσο όρο των 9 ετών (a) Φεβ. (b)Απρ. (c)Ιουν. (d)Αυγ. (e)Οκτ. (f)Δεκ.

Evaluating the spatio-temporal variation of China's offshore wind resources based on remotely sensed wind field data

Dong Jiang a,n, DafangZhuang a, YaohuanHuang a, JianhuaWang b,nn, JingyingFu a a. State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System, Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,11A Datun Road,Chaoyang District,Beijing100101,China b. State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, Department of Water Resources, China Institute of Hydropower & Water Resources Research, 1A Fuxin Road, Haidian District, Beijing100038, China

πηγή: [1]

Μετάφραση και Περίληψη

Θέμα:

Η συγκεκριμένη έρευνα ξεκινά επισημαίνοντας την σημασία της παραγωγής ενέργειας από θαλάσσια πάρκα ανεμογεννητριών στην Κίνα. Διαπιστώνει ότι σημαντικό πρόβλημα για την σωστή χωροθέτηση των πάρκων είναι η έλλειψη επαρκών δεδομένων για τους ανέμους. Βασική αιτία είναι πως σε σχέση με τα επίγεια σημεία μέτρησης, η in-situ καταγραφές στην θάλασσα είναι πιο δύσκολες, τα θαλάσσια σημεία μέτρησης είναι πολύ λιγότερα και πιο διεσπαρμένα. Διαπιστώνεται, λοιπόν, η ανάγκη για νέους τρόπους απόκτησης δεδομένων και παρατίθεται σειρά μελετών για τον τρόπο με τον οποίο συμβάλει η Τηλεπισκόπηση από δορυφόρους. Ειδικότερα, όλες οι μελέτες συσχετίζουν τον κυματισμό, δηλαδή την τραχύτητα που παρατηρείται στην επιφάνεια της θάλασσας, για να εξάγουν συμπεράσματα για τους ανέμους. Η ιδιαιτερότητα της δημοσίευσης είναι ότι με δεδομένα 9 χρόνων (2000-2008) από δορυφορικές εικόνες επιχειρεί όχι μόνο να εκτιμήσει το δυναμικό αιολικής ενέργειας αλλά και τις χωρικές και χρονικές μεταβολές των ανέμων. Προσφέροντας έτσι, ποιοτικότερη πληροφορία για την εγκατάσταση ανεμογεννητριών.

Συλλογή Δεδομένων:

Τα Τηλεπισκοπηκά δεδομένα λήφθηκαν από τα στοιχεία που καταγράφει ο δορυφόρος QuikSCAT της NASA και συγκεκριμένα από την βάση δεδομένων QuikSCAT-SeaWinds. Τα δεδομένα καλύπτουν όλη την ακτογραμμή της Κίνας, με χωρική ανάλυση 50km και χρονική ανάλυση 1 ημέρας (1 φορά καθημερινά) και πάρθηκαν από το Center for Satellite Exploitation and Research of France (CERSAT). Η μορφοποίηση των στοιχείων ήταν σε ASCII και περιείχε πληροφορίες για την τοποθεσία και τα διανύσματα των ανέμων (ταχύτητα, ταχύτητα ζώνης και μεσημβρινού, ένταση, ένταση ζώνης και μεσημβρινού ). Για να προσδιοριστεί ο πραγματικός άνεμος (δηλαδή η ταχύτητα και η διεύθυνση του), να εφαρμοστούν περισσότερες χωρικές στατιστικές μέθοδοι και να γίνει καλύτερη ανάλυση των δεδομένων ανέμου, δημιουργήθηκε πρόγραμμα στο λογισμικό ArcGIS GRID format. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν επίγειες μετρήσεις από 4 κεραίες που συλλέχθηκαν από το Institute of Energy Research of the National Reform and Development Committee. Οι κεραίες βρίσκονταν σε ένα pixel του QuikSCAT και μετρούσαν κάθε 2s, δίνοντας των μέσο όρο σε 10min. Αυτά τα στοιχεία μετατράπηκαν σε ημερήσια για να συγκριθούν με εξαγόμενα από τον δορυφόρο. Δεδομένα σχετικά με την μορφή των ακτών δόθηκαν από το Data Center for Resources and Environmental Sciences (RESDC) της Κινέζικης Ακαδημίας Επιστημών.

Μεθοδολογία:

Η επεξεργασία των δεδομένων έγινε σε 3 επίπεδα:

1. Εξάχθηκαν τα χαρακτηριστικά των ανέμων από τις μετρήσεις του σκεδασιόμετρου του QuikSCAT και δημιουργήθηκε από αυτά αρχείο ArcGIS raster file format
2. Ελέγχθηκαν αυτά τα στοιχεία με τις επίγειες παρατηρήσεις
3. Αναλύθηκαν τα χωρικά και χρονικά χαρακτηριστικά των ανέμων και εκτιμήθηκε το αιολικό δυναμικό

Αποτελέσματα:

• Τα δεδομένα που προέκυψαν από την εφαρμογή συμφωνούσαν με τα επίγεια δεδομένα. Από την συσχέτισή τους προέκυψε, τυπική απόκλιση 1.3m/s με συσχέτιση R2=0.71
• Ταχύτητες από 2-24 m/s μπορούν να προσδιοριστούν με ακρίβεια ±2 m/s
• Δημιουργήθηκαν μηνιαίοι χάρτες από τους μέσους όρους των 9 ετών, που αποτυπώνουν την ένταση των ανέμων σε κάθε περιοχή και κάθε εποχή.
• Αυτοί οι χάρτες προέκυψαν με τεράστια εξοικονόμηση χρόνου σε σχέση με τις επίγειες παρατηρήσεις, με μεγαλύτερη ακρίβεια γιατί τα επίγεια όργανα είναι διεσπαρμένα ειδικά σε ωκεανούς και προήλθαν από δεδομένα πολλών ετών σε μεγάλες εκτάσεις τα οποία προσφέρει ο QuikSCAT και που δεν είναι διαθέσιμα από τις μετρήσεις in-situ
• Δόθηκαν πληροφορίες για τον κατάλληλο σχεδιασμό αιολικών πάρκων που ήταν πιο αναλυτικές από αυτές που δίνουν οι επίγειες μετρήσεις. Καθώς, προσδιορίστηκαν οι περιοχές με την υψηλότερη ένταση ανέμων, οι μεταβολές έντασης κάθε μήνα, το συνολικό αιολικό δυναμικό και συνδυάστηκαν με στοιχεία για την μορφή των θαλάσσιων περιοχών.