Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск

Моделирование метеоусловий в районе порта и в прибрежной зоне залива Тикси

https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2019-31(6)-9

Полный текст:

Аннотация

Ветроэнергетика – одно из важнейших направлений в развитии возобновляемых источников энергии в РФ. Наиболее важными направлениями в ветроэнергетике являются задачи проектирования новых ветропарков, задачи  эксплуатации и мониторинга ветропарков, задачи проектирования ветроэлектрических установок (ВЭУ), разработка тематического российского программного обеспечения и т.п. В связи со строительством новых ветропарков на территории РФ возникает ряд актуальных фундаментальных и прикладных задач. В данной работе рассматривается одна из таких задач: исследование ветровой обстановки в районе поселка Тикси, ввиду установки там ветроэлектростанции. Прогнозирование ветровой обстановки производится на основе мезомасштабной модели Advanced Research WRF (Weather Research and Forecasting) с использованием данных Global Forecast System (GFS) модели.  Представленные расчеты производились на серии вложенных сеток с пространственным разрешением 1, 3 и 9 км. Предлагается методика для исследования и мониторинга ветропарка вблизи поселка Тикси, которая основана на интерполяции результатов, полученных из Advanced Research WRF, на модель меньшего масштаба в рамках библиотеки Simulator fOr Wind Farm Applications (SOWFA) открытого пакета OpenFOAM.

Об авторах

Александр Владимирович Иванов
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 125047, Россия, г. Москва, Миусская пл., 4
Россия
Аспирант


Сергей Владимирович Стрижак
Институт системного программирования РАН, 109004, Россия, г. Москва, ул. А. Солженицына, д. 25
Россия
кандидат технических наук, ведущий инженер


Моисей Иванович Захаров
ФГАОУ ВО Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, 677000, Россия, г. Якутск, ул. Белинского, д. 58.
Россия
аспирант, ассистент


Список литературы

1. Гордин В.А. Математика, компьютер, прогноз погоды и другие сценарии математической физики. М., Физматлит, 2010 г., 736 стр. / Gordin V.A. Mathematics, computer, weather forecast and other scenarios of mathematical physics. M., Fizmatlit, 2010, 736 p. (in Russian).

2. Лыкосов В.Н., Глазунов А.В., Кулямин Д.В., Мортиков Е.В., Степаненко В.М. Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы: учебное пособие. М., Изд.-во Московского университета, 2012 г., 408 стр. / Lykosov V.N., Glazunov A.V., Kulyamin D.V., Mortikov E.V., Stepanenko V.M. Supercomputer modeling in the physics of the climate system: a training manual. Moscow, Publishing House of Moscow University, 2012, 408 p. (in Russian).

3. Зилитинкевич С.С. Атмосферная турбулентность и планетарные пограничные слои. М., Физматлит, 2014 г., 252 стр. / Zilitinkevich S.S. Atmospheric turbulence and planetary boundary layers. M., Fizmatlit, 2014, 252 p. (in Russian).

4. Jiménez P.A., Navarro J., Palomares A.M., Dudhia J. Mesoscale modeling of offshore wind turbine wakes at the wind farm resolving scale: a composite-based analysis with the weather research and forecasting model over Horns Rev. Wind Energy, vol. 18, issue 3, 2014, pp. 559–566.

5. Javier Sanz Rodrigo, Roberto Aurelio Chávez Arroyo et al. Mesoscale to microscale wind farm flow modeling and evaluation. WIREs Energy Environ, vol. 6, issue 2, 2016, article no. e214

6. Yang Xiaolei, Sotiropoulos Fotis, Conzemius Robert, Wachtler John, Strong Mike. Large-eddy simulation of turbulent flow past wind turbines/farms: The Virtual Wind Simulator (VWiS). Wind Energy, vol. 18, issue 12, 2014, pp. 2025-2045.

7. Rodrigo J., Allaerts Dries et al. JMLM & Tomaszewski, Jessica & Troldborg, N & van der Laan, M. Paul & Veiga Rodrigues, Carlos. Results of the GABLS3 diurnal-cycle benchmark for wind energy applications. Journal of Physics: Conference Series, vol. 854, issue 1, 2017, article no. 012037.

8. Федоров А.Н., Торговкин Я.И. и др. Мерзлотно-ландшафтная карта Республики Саха (Якутия). Масштаб 1: 1 500 000. Якутск, ИМЗ СО РАН, 2018 г. / Fedorov A.N., Torgovkin Y.I. et al. The permafrost-landscape map of the Republic of Sakha (Yakutia). Scale 1: 1,500,000. Yakutsk, IIM SB RAS, 2018 (in Russian).

9. Periglacial features around Tiksi. Russian-German Cooperation SYSTEM LAPTEV SEA The Expedition LENA 2002. Berichte zur Polar- und Meeresforschung, vol. 466, 2003, 195 p.

10. NCEP FNL Operational Model Global Tropospheric Analyses, continuing from July 1999. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory.

11. Вельтищев Н. Ф., Жупанов В. Д. Численные прогнозы погоды по негидростатическим моделям общего пользования WRF-ARW и WRF-NMM. В сб. 80 лет Гидрометцентру России.1939 - 2010, 2010 г., стр. 94-135. / Vel'tishchev N.F., Zhupanov V.D., Numerical weather forecasts by non-hydrostatic open-source models WRF-ARW and WRF-NMM, In 80 years to the Hydrometeorological Center of Russia, 2010, pp. 94-135.

12. Лаппо П.О., Шакур В.Н., Прохареня М. Результаты верификации модели WRF-ARW в Гидромете Республики Беларусь. Труды Гидрометцентра России, вып. 358, 2015 г., стр. 67–77. / Lappo P.О., Shakur V.N, Prakharenia M. The results of verification of the WRF-ARW model in the Hydromet of the Republic of Belarus. Proceedings of Hydrometcentre of Russia, issue 258, 2015, pp. 67–77.

13. Yijia Zheng, Yucong Miao, Shuhua Liu, Bicheng Chen, Hui Zheng, and Shu Wang. Simulating Flow and Dispersion by Using WRF-CFD Coupled Model in a Built-Up Area of Shenyang, China. Advances in Meteorology, vol. 2015, 2015, 15 p.

14. Skamarock W.C., Klemp J.B. et al. A Description of the Advanced Research WRF Model Version 4. Ncar Technical Notes, No. NCAR/TN-556+STR, 2019.

15. Крапошин М.В., Стрижак С.В. Проблемно-ориентированная библиотека SOWFA для решения прикладных задач ветроэнергетики. Труды ИСП РАН, том 30, вып. 6, 2018 г., стр. 259–274 / Kraposhin M.V., Strijhak S.V. The problem-oriented library SOWFA for solving the applied tasks of wind energy. Trudy ISP RAN/Proc. ISP RAS, vol. 30, issue 6, 2018, pp. 259–274 (in Russian). DOI: 10.15514/ISPRAS-2018-30(6)-14.

16. Thompson G., Rasmussen R. M. and Manning K. Explicit forecasts of winter precipitation using an improved bulk microphysics scheme. Part I: Description and sensitivity analysis. Monthly Weather Review, vol. 132, no. 2, 2004, pp. 519-642.

17. Tiedtke, M. A comprehensive mass flux scheme for cumulus parameterization in largescale models. Monthly Weather Review, vol. 117, no. 8, 1989, pp. 1779-1800.

18. Michael J. Iacono, Jennifer S. Delamere et al. Radiative forcing by long-lived greenhouse gases: Calculations with the AER radiative transfer models. Journal of Geophysical Research, vol. 113, issue D13103. 2008.

19. Janjic Z.I. The step-mountain Eta coordinate model: Future developments of convection, viscous sublayer, and turbulence closure schemes. Monthly Weather Review, vol. 122, no. 5, 1990, pp. 927-945.

20. Janjic Z.I. The surface layer in the NCEP Eta model. In Proc. of the 11th Conference on Numerical Weather Prediction, Norfolk, 1996, pp. 354-355.

21. Janjic Z.I. Nonsingular implementation of the Mellor-Yamada level 2.5 scheme. In the NCEP Meso model, NCEP Office Note, no. 437, 2002, 61 p.

22. Монин А.С., Обухов А.М. Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы. Труды Геофизического института АН СССР, том 151, вып. 24, 1954, стр. 163–187. // Monin, A.S. and A.M. Obukhov. Basic laws of turbulent mixing in the surface layer of the atmosphere. Contributions of the Geophysical Institute of the USSR’s Academy of Sciences, vol. 24, no. 151, pp. 163–187, 1954.

23. Chen F. and J. Dudhia, Coupling an advanced land-surface/ hydrology model with the Penn State/ NCAR MM5 modeling system. Part I: Model description and implementation. Monthly Weather Review, vol. 129, no. 4, 2001, pp. 569–585.

24. The NCAR Command Language (Version 6.4.0) [Software]. Boulder, Colorado, UCAR/NCAR/CISL/VETS, 2017.

25. Шихов А.Н., Свиязов Е.М. Прогнозирование динамики процесса снеготаяния на Западном Урале с применением мезомасштабной модели WRF/ARW. Современные проблемы науки и образования, 2013 г., вып. 4. / Shikhov A.N., Sviyazov E.M. forecasting of the dynamics of snow melting in the Western Ural region, using WRW/ARW mesoscale model, issue 4, 2013.

26. Набокова Е.В. Опыт применения модели WRF с учетом двух методов параметризации городского подслоя для прогноза температуры воздуха и скорости ветра. Труды Гидрометцентра России, 2010 г., вып. 344, стр. 180-195. / Nabokova E. V. The experience of using the WRF model in respect 2 parameterization methods of urban sub-layer for wind velocity and temperature prediction. Proceedings of the Hydrometcentre of Russia, Atmospheric physics and weather forecast, issue 344, 2010, pp. 180-195 (in Russian).

27. Fitch, A. C. et al. Local and Mesoscale Impacts of Wind Farms as Parameterized in a Mesoscale NWP Model. Monthly Weather Review, vol. 140, no. 9, 2012, pp. 3017-3038.


Для цитирования:


Иванов А.В., Стрижак С.В., Захаров М.И. Моделирование метеоусловий в районе порта и в прибрежной зоне залива Тикси. Труды Института системного программирования РАН. 2019;31(6):163-176. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2019-31(6)-9

For citation:


Ivanov A.V., Strijhak S.V., Zakharov M.I. Modeling weather conditions in the port area and coastal zone of Tiksi Bay. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2019;31(6):163-176. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2019-31(6)-9

Просмотров: 140


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)