两种背景场改进方案对新疆“狭管”风区风场预报性能评估

为了客观评价WindEnergyResourceAssessmentSystem/CMA(简称WERAS/CMA)系统(CTL方案)和将其中的客观分析法改成四维同化系统(简称FDDA方案)对既受狭管效应影响、又受湖陆风影响的阿拉山口和达坂城-小草湖风区起伏下垫面中的风能资源数值模拟的优劣,根据2009年7、10月和2010年1、4月12UTC的NCEP再分析资料以及同期CMACAST下发的WMO各种常规观测资料开展了风场预报效果对比实验。结果表明:(1)对复杂区域而言,两种方案比过去单纯只用中尺度模式进行风场模拟的平均相对误差至少减小10%;(2)总体而言,两种方案对70m高度处的风速模拟误差要大于30、50、100m处的误差,在受多种环流尺度影响区域,模式在刻画平均风速/风向频率廓线方面的缺陷均极其相似;(3)在70m高度上,两种方案5m·s-1以内的风速平均相对误差可达60%～130%,>5m·s-1的误差可控制在15%以内;对受湖陆风影响区域的模拟误差明显偏大,误差大小与湖陆风效应的季节变化有关;(4)两种方案均能抓住70m左右高度上不同等级风速段的气候背景,对达坂城风区5～15m·s-1风速段的Ts预报评分可达0.6～0.7,对阿拉山口和小草湖风区≤5m·s-1风速段的Ts预报评分分别可达0.6～0.7和0.9左右。然而,对达坂城风区≤5m·s-1风速段的Ts预报评分仅0.3～0.4;(5)两种方案对所有风区需采取停机保护措施的、15m·s-1以上强风预报的Ts评分仅在0.4～0.6;(6)同一测风塔不同高度上,FDDA方案对风的预报效果不一定总优于CTL方案,但在70m高度上,FDDA总体略优于CTL;即使同一风区,各个测风塔之间两种方案的预报效果也是因局地多尺度环流影响的不同或因预报的高度不同或预报季节的不同而异,这种预报误差差异的机理还有待探究。