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国家标准计划《激光雷达测风数据可靠性评价技术规范》由 TC540(全国气候与气候变化标准化技术委员会)归口,TC540SC2(全国气候与气候变化标准化技术委员会风能太阳能气候资源分会)执行 ,主管部门为中国气象局

主要起草单位 中国气象科学研究院广东省气候中心北京玖天气象科技有限公司深圳市气象局

目录

基础信息

计划号
20213620-T-416
制修订
制定
项目周期
24个月
下达日期
2021-08-24
申报日期
2020-09-24
公示开始日期
2021-07-22
公示截止日期
2021-08-05
标准类别
方法
国际标准分类号
07.060
07 数学、自然科学
07.060 地质学、气象学、水文学
归口单位
全国气候与气候变化标准化技术委员会
执行单位
全国气候与气候变化标准化技术委员会风能太阳能气候资源分会
主管部门
中国气象局

起草单位

目的意义

风是近地边界层研究的重要气象参数之一,风的测量对研究全球气候变化,提高数值天气预报的精度,监测机场气流,航天飞机的起飞和着陆、风电以及军事等方面都有着重要意义。

而测风激光雷达作为利用激光收发系统对空气中的粒子散射回波信息进行采集,再通过分析计算测量数据,直接得到高分辨率、高精度的实时三维风场数据的新型探测仪器,现已成为最具前景的风场信息测量手段。

在保障航空安全方面,测风激光雷达可以有效监测微下击暴流、阵风风切变、低空急流切变和大气湍流等公认容易造成飞机安全事故的突发天气情况,提高飞机起降安全和机场运行效率。

在风能资源开发,尤其是在近海风电开发中,测风激光雷达可替代传统受高度限制、移动性差且在极端天气下有倒塌隐患的测风塔,进行风能调查评估和用于风电场风功率预报等。

测风激光雷达在大型建筑物抗风设计和建造过程中也起着重要的安全保障作用,例如大型桥梁的风场分布等设计参数的确定、建造过程中牵引钢索等的实时风湍流监测。

在天气预报方面,测风激光雷达除了用于台风、龙卷风等极端天气风特性监测和预报预警以外,还逐渐应用于预报难度大的复杂山地,例如针对运动赛场进行定点、定时、定量精细化实时监测和预报,保障运动员在整个赛程的安全。

目前国内外都在积极发展测风激光雷达产品。

但是,测风激光雷达属遥测系统,不同的测风激光雷达采用的遥测和反演手段不同,为确保与其它测风仪器观测结果之间具有可比性以及在不同气象条件下的适用性,在使用前需要对其测风性能进行分析,对其观测数据进行质量检验,了解其测量的风速风向等要素的可靠性。

近些年来,已有一些单位和部门对测风激光雷达和测风塔开展比对试验,检验激光雷达的测风性能,但由于没有统一的比对观测技术规范和比对观测样本筛选与数据分析标准,所获得的评估结果也会有一定差异,从而降低测风激光雷达测试结果的可比性和准确度。

针对这些问题,急需制定相关的技术规范和标准,本项目拟针对测风激光雷达(观测高度在10m-400m之间),规定利用测风塔与测风激光雷达进行对比观测分析、检验激光雷达测风数据可靠性的方法,以及激光雷达测风数据可靠性判断依据。

对客观科学地评估激光雷达的测风性能以及测风激光雷达在风能资源开发、重大工程建设、气象防灾减灾的科学应用提供技术保障。

范围和主要技术内容

11.标准的范围和主要技术内容(不少于600字) 标准的范围:本标准拟针对测风激光雷达(观测高度在10m-400m之间),规定利用测风塔与测风激光雷达进行对比观测分析、检验激光雷达测风数据可靠性的方法,以及激光雷达测风数据可靠性判断依据。 主要技术内容: (1)测风激光雷达与测风塔比对试验设置要求:确定可用于比对试验的测风塔的仪器安装标准、仪器测试标准、测风塔周边环境与下垫面要求。确定测风激光雷达与测风塔的相对位置、距离以及测风激光雷达方位调整的标准。确定测风激光雷达与测风塔的观测要素和所需的基础数据、比对观测时长以及采集频率与时钟同步的要求。 (2)测风激光雷达与测风塔观测结果比对分析方法:规定用于比对试验的数据样本的筛选方法,剔除由于塔影效应对杯式测风仪和测风激光雷达造成的影响、低温结冰现象对杯式测风仪的影响等。规定总体样本量和各大小风速段、有降雨、无降雨情况下的样本量的阈值,以检验激光雷达在各种天气条件下的测风性能。规定进行比对试验的风参数(平均风速、风向、阵风风速、风速标准差、湍流强度、风切变指数等)及其相关计算公式,并给出定量描述测风激光雷达与测风塔观测值差异的方法与衡量参量(标准差、拟合度、绝对偏差、相对偏差等)。 (3)测风激光雷达可靠性判断依据:根据现有的国内外的测风激光雷达与测风塔的比对试验结果,给出适用于风能资源评估、大型工程防灾减灾的测风激光雷达在各种气象条件下(大风、小风、有降雨、无降雨)测得的各种风参量(风速、风向、湍流强度、风切变指数等)与测风塔比对得到的衡量参量(拟合度、相对偏差、绝对偏差等)的取值范围。