Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС

Мезомасштабная метеорологическая модель WRF, настроенная для обеспечения системы ядерного аварийного реагирования РОДОС оперативной метеорологической информацией для условий Ривненской АЭС, успешно верифицирована на основании данных измерений метеостанции РАЭС. Ошибки расчета направления ветра вблиз...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Халченков, А.В., Ковалец, И.В., Романенко, А.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут проблем математичних машин і систем НАН України 2015
Schriftenreihe:	Математичні машини і системи
Schlagworte:	Моделювання і управління
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113468
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС / А.В. Халченков, И.В. Ковалец , А.Н. Романенко // Математичні машини і системи. — 2015. — № 1. — С. 130-138. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-113468
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1134682017-02-10T03:02:47Z Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС Халченков, А.В. Ковалец, И.В. Романенко, А.Н. Моделювання і управління Мезомасштабная метеорологическая модель WRF, настроенная для обеспечения системы ядерного аварийного реагирования РОДОС оперативной метеорологической информацией для условий Ривненской АЭС, успешно верифицирована на основании данных измерений метеостанции РАЭС. Ошибки расчета направления ветра вблизи РАЭС носят локальный характер и снижаются при улучшении качества данных топографии и категорий землепользования. Совместное использование детализированной топографии SRTM и категорий землепользования MODIS с 15-секундным разрешением позволило снизить систематическую ошибку направления ветра более чем на 20%. Мезомасштабна метеорологічна модель WRF, налаштована для забезпечення системи ядерного аварійного реагування РОДОС оперативною метеорологічною інформацією для умов Рівненської АЕС, успішно верифікована на підставі даних вимірювань метеостанції РАЕС. Помилки розрахунку напрямку вітру поблизу РАЕС носять локальний характер і знижуються при поліпшенні якості даних топографії та категорій землекористування. Спільне використання деталізованої топографії SRTM і категорій землекористування MODIS з 15-секундним дозволом дозволило знизити систематичну помилку напрямку вітру більш ніж на 20%. Mesoscale WRF meteorological model, adapted to provide a system of nuclear emergency response RODOS with operational meteorological information for the conditions of Rivne NPP was successfully verified on the basis of the measurement data of RNPP meteostation. Miscalculations of wind direction near RNPP are local in nature and reduce with improving the quality of the topography data and land use categories. Joint use of detailed SRTM topography and MODIS land-use with 15 second resolution allowed reducing bias error in wind direction more than by 20%. 2015 Article Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС / А.В. Халченков, И.В. Ковалец , А.Н. Романенко // Математичні машини і системи. — 2015. — № 1. — С. 130-138. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1028-9763 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113468 004.9:504:519.6 ru Математичні машини і системи Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Моделювання і управління Моделювання і управління
spellingShingle	Моделювання і управління Моделювання і управління Халченков, А.В. Ковалец, И.В. Романенко, А.Н. Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС Математичні машини і системи
description	Мезомасштабная метеорологическая модель WRF, настроенная для обеспечения системы ядерного аварийного реагирования РОДОС оперативной метеорологической информацией для условий Ривненской АЭС, успешно верифицирована на основании данных измерений метеостанции РАЭС. Ошибки расчета направления ветра вблизи РАЭС носят локальный характер и снижаются при улучшении качества данных топографии и категорий землепользования. Совместное использование детализированной топографии SRTM и категорий землепользования MODIS с 15-секундным разрешением позволило снизить систематическую ошибку направления ветра более чем на 20%.
format	Article
author	Халченков, А.В. Ковалец, И.В. Романенко, А.Н.
author_facet	Халченков, А.В. Ковалец, И.В. Романенко, А.Н.
author_sort	Халченков, А.В.
title	Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС
title_short	Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС
title_full	Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС
title_fullStr	Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС
title_full_unstemmed	Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС
title_sort	адаптация метеорологической модели wrf для прогнозирования полей ветра вокруг ривненской аэс
publisher	Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Моделювання і управління
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113468
citation_txt	Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС / А.В. Халченков, И.В. Ковалец , А.Н. Романенко // Математичні машини і системи. — 2015. — № 1. — С. 130-138. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Математичні машини і системи
work_keys_str_mv	AT halčenkovav adaptaciâmeteorologičeskojmodeliwrfdlâprognozirovaniâpolejvetravokrugrivnenskojaés AT kovaleciv adaptaciâmeteorologičeskojmodeliwrfdlâprognozirovaniâpolejvetravokrugrivnenskojaés AT romanenkoan adaptaciâmeteorologičeskojmodeliwrfdlâprognozirovaniâpolejvetravokrugrivnenskojaés
first_indexed	2025-07-08T05:51:07Z
last_indexed	2025-07-08T05:51:07Z
_version_	1837056780893421568
fulltext	130 © Халченков А.В., Ковалец И.В., Романенко А.Н., 2015 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 УДК 004.9:504:519.6 А.В. ХАЛЧЕНКОВ, И.В. КОВАЛЕЦ, А.Н. РОМАНЕНКО** АДАПТАЦИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ WRF ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ ВЕТРА ВОКРУГ РИВНЕНСКОЙ АЭС * Институт проблем математических машин и систем НАН Украины, Киев, Украина ** ОП „Ривненская АЭС”, Кузнецовск, Украина Анотація. Мезомасштабна метеорологічна модель WRF, налаштована для забезпечення системи ядерного аварійного реагування РОДОС оперативною метеорологічною інформацією для умов Рі- вненської АЕС, успішно верифікована на підставі даних вимірювань метеостанції РАЕС. Помилки розрахунку напрямку вітру поблизу РАЕС носять локальний характер і знижуються при поліпшен- ні якості даних топографії та категорій землекористування. Спільне використання деталізованої топографії SRTM і категорій землекористування MODIS з 15-секундним дозволом дозволило зни- зити систематичну помилку напрямку вітру більш ніж на 20%. Ключові слова: прогноз погоди, атмосферний примежовий шар, системи аварійного реагування. Аннотация. Мезомасштабная метеорологическая модель WRF, настроенная для обеспечения системы ядерного аварийного реагирования РОДОС оперативной метеорологической информаци- ей для условий Ривненской АЭС, успешно верифицирована на основании данных измерений метео- станции РАЭС. Ошибки расчета направления ветра вблизи РАЭС носят локальный характер и снижаются при улучшении качества данных топографии и категорий землепользования. Совме- стное использование детализированной топографии SRTM и категорий землепользования MODIS с 15-секундным разрешением позволило снизить систематическую ошибку направления ветра бо- лее чем на 20%. Ключевые слова: прогноз погоды, атмосферный пограничный слой, системы аварийного реагиро- вания. Аbstract. Mesoscale WRF meteorological model, adapted to provide a system of nuclear emergency response RODOS with operational meteorological information for the conditions of Rivne NPP was successfully verified on the basis of the measurement data of RNPP meteostation. Miscalculations of wind direction near RNPP are local in nature and reduce with improving the quality of the topography data and land use categories. Joint use of detailed SRTM topography and MODIS land-use with 15 second resolution allowed reducing bias error in wind direction more than by 20%. Keywords: weather forecasting, atmospheric boundary layer, emergency response systems. 1. Введение Одной из важнейших задач, возникающих при прогнозировании радиоактивного загрязне- ния окружающей среды, является оценка текущего и будущего состояния атмосферы. Осо- бенно большое значение имеет точность оценки состояния пограничного слоя атмосферы, толщина которого колеблется в пределах 50 м – 2 км. В качестве модели численного про- гнозирования метеорологических полей совместно с системой РОДОС используется мезо- масштабная метеорологическая модель WRF [1], использующая свободно распространяе- мые данные глобального прогноза в качестве входных данных [2]. В 2012–2013 гг. для условий Ривненской АЭС (РАЭС) адаптирована система ядер- ного аварийного реагирования Евросоюза РОДОС [3]. Система РОДОС обеспечивается данными оперативного метеопрогноза для территории РАЭС с помощью системы WRF- Украина, ранее разработанной в ИПММС [4, 5] на основе модели WRF. Верификация модели WRF с привязкой к конкретному месту использования (окре- стности РАЭС) является одной из первоочередных задач при внедрении системы РОДОС. Целью настоящей работы является оценка достоверности метеорологических полей WRF, ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 131 анализ обнаруженных ошибок прогнозирования, а также снижение количества ошибок за счет уточнения входных географических данных модели. 2. Предварительная верификация WRF-Украина для района расположения РАЭС Для проведения предварительной верификации был выполнен ряд тестовых расчетов WRF за декабрь 2013-го года и проведено сравнение с измерениями метеорологической станции РАЭС, расположенной в городе Кузнецовске. В расчетах использовалась стандартная кон- фигурация WRF, которая по умолчанию используется системой РОДОС для обеспечения цепочки моделей атмосферного переноса прогностическими метеорологическими полями в области до 100 км от точки выброса [5]. В данной конфигурации используются три вло- женных области с горизонтальным пространственным разрешением 45 км, 15 км и 5 км и количеством узлов по горизонтальным направлениям в соответствующих областях: 45х45, 25х25, 49х49. Для задания начальных и граничных условий в оперативных расчетах WRF использовались данные глобальной модели прогноза погоды GFS Национального центра прогнозирования окружающей среды США (NCEP), представленные на сетке с простран- ственным разрешением 1 град. При проведении сравнений использовался непрерывный ряд 10-минутных средних значений соответствующих измерений. В табл. 1 представлен процент удовлетворительной оправдываемости для таких параметров, как ∆WS (разность между рассчитанной и измеренной скоростью ветра на высоте 10 м), ∆T (разность между рассчитанной и измеренной температурой воздуха на высоте 2 м), ∆WDir (разность между рассчитанным и измеренным направлением ветра на высоте 10 м), ∆R (разность между рассчитанной и измеренной интенсивностью осадков). Следует отметить, что в данном случае скорость ветра на высоте 10 м вычислялась на основе данных WRF на первом расчетном слое, высотой z1, составляющей около 30 м по формуле ( ) ( )1 0 1 0 10 ln 10 ln d u z z u z d z  −    =  −     , (1) в которой параметр шероховатости 0z и толщина вытеснения d подбирались на основе калибровки за период, длительностью около 2-х недель, предшествующий проведению сравнений, представленных в табл. 1. В отличие от данного подхода, в дальнейших резуль- татах, представленных ниже, использовались значения 10-метровой скорости, непосредст- венно вычисленные WRF. Таблица 1. Оправдываемость прогноза погоды по данным метеостанции РАЭС за период 2013.11.22–2014.01.14, % Параметр N, % Параметр N, % Параметр N, % Параметр N, % ∆WS<1м/c 76,2 ∆T<2ºC 66.2 ∆WDir<22º 69,2 ∆R<0,2 мм/ч 93 ∆WS<2м/c 96,8 ∆T<3ºC 86 ∆WDir<45º 93,5 ∆R>0,5 мм/ч 3,2 Как видно из данных, представленных в табл. 1, для большинства метеоэлементов согласие прогнозных и измеренных значений удовлетворительно. В то же время оправды- ваемость прогноза направления ветра оставляет желать лучшего. Как будет показано ниже (табл. 2), для направления ветра были выявлены значительные систематические отклоне- ния, связанные с влиянием подсеточных особенностей подстилающей поверхности. 132 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 3. Анализ причин систематической ошибки направления ветра Для выяснения причин расчетных ошибок направления ветра было проведено сравнение результатов расчетов с измерениями метеостанций РАЭС и Ровенского аэропорта, распо- ложенными в расчетной области WRF (табл. 2). В табл. 2 представлены также результаты сравнения с измерениями данных финального анализа NCEP. При этом вычислялись сред- няя систематическая (ME) и абсолютная (MAE) ошибки: m oME F F=< − > , m oMAE F F=< − > . Таблица 2. Средняя и средняя абсолютная ошибка направления ветра по данным WRF и финального анализа NCEP для метеостанций, расположенных в Кузнецовске и в Ровенском аэропорту (2013.12.01–2013.01.01) Метеостанция WRF Финальный анализ МЕ, град. MAE, град. МЕ, град. MAE, град РАЭС 11,14 18,83 11,53 20,76 UKLR (Ровенский аэропорт) 0,90 12,04 5,67 13,23 Оказалось, что для метеостанции Ровенского аэропорта систематическая ошибка направления ветра значительно ниже, чем для метеостанции РАЭС. Это указывает, что имеет место локальный эффект искажения метеорологических полей, связанный с распо- ложением метеостанции РАЭС на окраине Кузнецовска. Отметим также наличие соизме- римой систематической ошибки направления ветра в данных финального анализа NCEP, одноградусное разрешение которых заведомо не позволяет выявлять локальные эффекты, связанные с топографией, городской застройкой и подобными факторами. Рис. 1. Роза ветров для метеостанций РАЭС (слева) и Ровенского аэропорта (справа) за 2006-й год, построенная по результатам расчета WRF (толстая красная линия) и по результатам измерений (черная тонкая линия) Для дополнительного подтверждения высказанной гипотезы о локальном влиянии городской застройки на направление ветра вблизи РАЭС были построены диаграммы розы ветров на основе данных измерений и соответствующих расчетов WRF за 2006 г. Как вид- но из рис. 1, роза ветров, построенная на основе измерений метеостанции РАЭС, имеет яр- ко выраженные особенности, связанные с расположением близлежащих строений. Роза ветров, построенная по результатам расчета WRF, таких особенностей не имеет, что, в первую очередь, связано с шагом расчетной сетки WRF, не позволяющим достаточно де- тально учитывать особенности городской застройки, а также с качеством входных данных топографии и категорий землепользования, используемых в представленных расчетах WRF (см. ниже). ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 133 Роза ветров, построенная по результатам WRF для Ровенского аэропорта, не содер- жит подобных искажений по сравнению с розой ветров, построенной по данным соответ- ствующих измерений. Это обстоятельство также позволяет утверждать, что систематиче- ская ошибка рассчитанного направления ветра для РАЭС носит именно локальный харак- тер, связанный с наличием городской застройки в непосредственной близости к месту из- мерений. В то же время эта ошибка не должна существенно сказываться при прогнозиро- вании распространения загрязнений на расстояния от источника, большие характерных размеров городской зоны, вызывающих эти отклонения (> 5–10 км). 4. Улучшение качества расчета путем уточнения характеристик подстилающей по- верхности Ошибку расчета направления ветра вблизи РАЭС можно уменьшить за счет уменьшения шага дискретизации расчетной сетки до масштабов, много меньших по сравнению с раз- мером особенностей топографии, вызывающих описанные выше отклонения направления ветра [6]. Поскольку характерный размер г. Кузнецовск ≈5 км, размер сетки WRF, который позволил бы описать локальные особенности направления ветра, должен быть не более ≈500 м. С учетом того, что один прогностический расчет на 96 ч на сетке с 5-км разреше- нием выполняется около 30 мин на двух 4-ядерных процессорах Intel(R) Xeon(R) CPU E5405 2.00Ghz, один прогностический расчет на сетке с разрешением 500 м длился бы 20 суток (время расчета зависит от горизонтального разрешения h как 31/ h ). Таким образом, в рамках оперативного обеспечения системы РОДОС данными численного прогноза погоды технически невозможно реализовать расчеты WRF на сетке с разрешением, позволяющим точно описать локальные особенности поля ветра вблизи Ривненской АЭС. Одновременно, как будет показано ниже, ошибку направления ветра можно несколько уменьшить путем улучшения качества данных подстилающей поверхности. Модель WRF поставляется совместно с архивом, содержащим стандартный набор данных о подстилающей поверхности Американской геологической службы USGS. Мак- симально возможное разрешение для топографических данных USGS в этом архиве – 30 секунд. В данное время свободно доступен набор радарных топографических данных (SRTM) с высоким разрешением 3 секунды [7]. Использование данных SRTM вместо стан- дартного набора топографических высот позволяет улучшить качество прогноза WRF. В данной работе была сформирована карта высот топографии на сетке WRF на основе сред- неарифметического значения высот ячеек SRTM, попадающих в соответствующую ячейку сетки WRF. Подстановка уточненных топографических данных позволила снизить систе- матическую ошибку для направления ветра (табл. 3). Наряду с топографией, одной из важнейших характеристик, влияющих на метеоро- логическое моделирование, являются категории землепользования (Land use). Препроце- сор WPS модели WRF по умолчанию настроен на использование категорий землепользо- вания USGS с максимальным разрешением 30 секунд. В то же время на сайте WRF досту- пен новый набор категорий землепользования, определенных на основе спутниковых дан- ных MODIS с 15-секундным разрешением, позволяющий учесть наличие небольшого го- рода, такого как Кузнецовск, и окрестных лесов. К сожалению, WRF позволяет использовать категории землепользования MODIS исключительно совместно с одной из параметризаций подстилающей поверхности, что существенно ограничивает возможности пользователя в выборе оптимального набора фи- зических параметризаций. Для исправления этого недостатка была написана программа, которая преобразует категории землепользования MODIS в соответствующие категории USGS. Произведенное таким образом уточнение категорий землепользования также при- вело к снижению систематической ошибки направления ветра (табл. 3). 134 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 На рис. 2 приведены значения измеренных и рассчитанных направлений ветра для декабря 2013-го года при стандартном наборе географических данных USGS и совместном использовании новой топографии и новых категорий землепользования. Из рисунка видно существенное улучшение качества прогнозирования направления ветра при уточненных данных подстилающей поверхности. Таблица 3. Средняя и средняя абсолютная ошибки направления ветра (градусы), рассчи- танные за период 2013.12.01–2013.01.01 с различными вариантами характеристик подсти- лающей поверхности: а) «стандартные» данные USGS; б) уточненная топография на осно- ве данных SRTM и категории землепользования USGS; в) уточненная топография на осно- ве данных SRTM и уточненные категории землепользования на основе данных MODIS Метеостанция Ошибка Топография и категории землепользо- вания USGS Топография SRTM, катего- рии землеполь- зования USGS Топография SRTM, категории землепользования MODIS Метеостанция РАЭС МЕ 11,14 9,00 8,70 MAE 18,83 18,18 17,21 Ровенский аэропорт МЕ 0,90 0,99 -0,14 MAE 12,04 12,02 12,08 Рис. 2. Измеренное на метеостанции РАЭС и рассчитанное WRF со стандартной и уточненной под- стилающей поверхностью направление ветра за период 2013.12.10–2013.12.20 4. Результаты расчетов характеристик ветра в пограничном слое атмосферы Полная верификация метеорологической модели требует высотных данных измерений. Сеть таких измерений в Украине чрезвычайно редка и состоит из 2-3 радиозондов, запус- каемых каждые 12 ч. При этом для задач прогнозирования распространения атмосферных загрязнений необходимо сравнить результаты прогнозирования полей ветра с высотными данными в нижнем 1000 м слое атмосферы. Для решения таких задач в мире используются акустические профилометры, например, содары [8]. На территории РАЭС функционирует содар производства фирмы Remtech, с данными которого проводились сравнения в на- стоящей работе. В табл. 4, 5 представлены статистические характеристики сравнения рассчитанных и измеренных скорости и направления ветра на высоте 100 м. В дополнение к уже исполь- зованным характеристикам ошибок ME и MAE в табл. 4 представлены также относитель- ные систематическая и абсолютная ошибки (выраженные в %): 100 /m o oRB F F F= ⋅ < − > , 100 /m o oMAPE F F F= ⋅ < − > < > . Расчеты проводились за 2006 г, поскольку в этом году, по сравнению с последующими годами, содар функционировал наибольшее количество дней (239). Отметим, что содар ночью не работал, поэтому представленные данные относятся к ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 135 измерениям, проводившимся в дневное время. В расчетах использовались уточненные данные подстилающей поверхности, описанные выше. Как видно из результатов, представленных в табл. 4, модель завышает скорость приземного ветра. Относительная систематическая ошибка скорости ветра на высоте 100 м меняет знак по сравнению с ошибкой приземного ветра, а по абсолютной величине в 3 раза меньше ее. Как было отмечено ранее, систематическая ошибка приземного ветра успешно устраняется использованием соотношения (1). Значения абсолютной относительной ошиб- ки скорости ветра соизмеримы для приземного и 100 м ветра. Согласно табл. 5, среднее значение поворота ветра с высотой по результатам расче- тов WRF значительно меньше, чем по результатам измерений. Это обстоятельство может быть связано с недостаточным вертикальным разрешением сетки WRF (в нижнем 100 м слое находятся всего 2 расчетных уровня WRF). Отметим также, что среднее абсолютное значение отклонения направления 100 м ветра от приземного значения согласно измерени- ям в 2,5 раза превышает систематическое отклонение. Это свидетельствует о том, что ве- тер часто поворачивает в антициклоническом направлении, хотя, согласно теории горизо- нтально однородного пограничного слоя, в северном полушарии ветер должен поворачи- ваться в циклоническом направлении. Таким образом, горизонтальные неоднородности пограничного слоя и свободной атмосферы решающим образом сказываются на повороте направления ветра даже в ниж- нем 100 м слое атмосферы, для которого существует множество полуэмпирических пара- метризаций циклонического поворота ветра, в том числе используемых и в системе РО- ДОС [9, 10]. По сравнению с измерениями, WRF чаще предсказывает поворот ветра в ци- клоническом направлении, что, возможно, связано со сглаживанием горизонтальных гра- диентов метеорологических элементов в начальных и граничных условиях WRF, а также с ошибками измерений, которые могут быть существенны в случае содара [8]. На рис. 3 представлены примеры измеренных и рассчитанных вертикальных про- филей скорости и направления ветра, которые свидетельствуют о том, что WRF обладает большим потенциалом для расчета особенностей вертикального распределения характери- стик ветра в пограничном слое при условиях достаточного вертикального и горизонталь- ного разрешения и хорошего качества входных данных. Таблица 4. Статистические характеристики ошибок скорости ветра, рассчитанных WRF, по сравнению с данными измерений содара на высоте 100 м, и наземной станции за 2006 г. Описание Статистические характеристики ME, м/с MAE, м/с RB, % MAPE, % 100 метров (содар – WRF) -1,03 2,28 -15,4 34,2 10 метров (наземная станция – WRF) 1,36 1,58 43,0 54,5 Таблица 5. Статистические характеристики ошибок направления ветра WRF на высоте 100 м (измерения содара) и на высоте 10 м (измерения наземной станции), а также характеристики поворота ветра с высотой в модели WRF и по результатам измерений за 2006 г. Описание ME, град. MAE, град. 100 м (содар –WRF) -4,17 38,19 10 м (наземная станция -WRF) 4,78 28,08 WRF (10 м – 100 м) 3,81 6,82 Содар (10 м – 100 м) 12,76 33,37 136 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 Рис. 3. Примеры вертикальных профилей скорости и направления ветра для РАЭС, построенных по измерениям содара и по результатам расчетов WRF ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 137 5. Выводы В работе проведена верификация мезомасштабной метеорологической модели WRF, на- строенной на обеспечение системы ядерного аварийного реагирования РОДОС оператив- ной метеорологической информацией для условий Ривненской АЭС. Результаты верифи- кации на основе данных метеостанций РАЭС и Ровенского аэропорта показывают, что WRF применима для получения качественных приземных метеорологических полей, по- зволяющих оценивать распространение загрязнений. Показано, что существующие ошиб- ки в прогнозировании направления ветра вблизи РАЭС носят локальный характер и не должны существенно сказываться при прогнозировании распространения загрязнений на значительные расстояния от источника (> 10 км). В то же время для детального учета влияния городской застройки на локальные особенности поля ветра вблизи РАЭС требует- ся проводить расчеты на сетке с пространственным разрешением около 500 м, что в на- стоящее время технически невозможно в рамках оперативного обеспечения системы РО- ДОС данными численного прогноза погоды. Показано, что ошибки расчета направления ветра вблизи РАЭС снижаются также при улучшении качества подстилающей поверхно- сти. Совместное использование детализированной топографии SRTM и категорий земле- пользования MODIS с 15-секундным разрешением позволило снизить систематическую ошибку направления ветра более чем на 20%. Впервые получены статистические характеристики сравнений результатов про- прогнозирования ветра на высотах 100-1000 м с измерениями над территорией Украины, которые показали, что WRF способна воспроизвести основные свойства атмосферного приземного и пограничного слоев при условиях достаточного вертикального и горизон- тального разрешения и хорошего качества входных данных. Средняя абсолютная ошибка прогнозирования скорости ветра на высоте 100 м составляет 2,3 м/с. Помимо применения в системах поддержки решений в области экологической безопасности данный результат может быть использован для планирования деятельности по развитию и информационной поддержки ветроэнергетики в Украине. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. A description of the advanced research WRF version 3 [Електронний ресурс] / W.C. Skamarock, J.B. Klemp, J. Dudhia [et al.] // NCAR Technical Note NCAR/TN-475+STR. – USA, Boulder: National Center for Atmospheric Research, 2008. – 125 p. – Режим доступу: http://wrf-model.org/. 2. Rutledge G. NOMADS – a climate and weather model archive at the National Oceanic and Atmospheric Administration / G. Rutledge, J. Alpert, W. Ebusizaki // Bulletin of the American Meteorological Society. – 2006. – Vol. 87. – 341 p. 3. RODOS re-engineering: aims and implementation details / I. Ievdin, D. Trybushny, M. Zheleznyak [et al.] // Radioprotection. – 2010. – Vol. 45, N 5. – 190 p. 4. Система численного прогноза погоды WRF-Украина / А.М. Гузий, И.В. Ковалец, А.А. Кущан [и др.] // Математичні машини і системи. – 2008. – № 4. – С. 123 – 131. 5. Software tools and related documentation for the automatic downloading of global meteorological data and operation of the WRF meteorological modelling system / S. Didkivska, I. Ievdin, I. Kovalets [et al.] // Report of the EU FP7 NERIS-TP Project NERIS-TP(WP4)-(13)-02. – doi: 10.13140/2.1.3572.8002. 6. Pielke R.A. Mesoscale meteorological modelling / R.A. Pielke. – USA, San Diego: Academic Press, 2004. – 676 p. 7. An assessment of the SRTM topographic products, Technical Report JPL D-31639 / E. Rodriguez, C.S. Morris, J.E. Belz [et al.] // Jet Propulsion Laboratory. – Pasadena, California, 2005. – 143 p. 8. Emeis S. Surface-based remote sensing of the atmospheric boundary layer / Emeis S. – Dodrecht: Springer, 2009. – 174 p. 9. Introduction of data assimilation procedures in the meteorological pre-processor of atmospheric dispersion models used in emergency response systems / I. Kovalets, S. Andronopolous, J.G. Bartzis [et al.] // Atmospheric Environment. – 2004. – Vol. 38, N 3. – P. 457 – 467. 138 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 1 10. Andronopoulos S. Model description of the RODOS meteorological pre-processor [Електронний ресурс] / S. Andronopoulos, J. Bartzis // Report RODOS (RA2)-TN(09)-02. – Greece, Athens: National Centre for Scientific Research, 2009. – 29 p. – Режим доступу: www.rodos.fzk.de. Стаття надійшла до редакції 22.01.2015

Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС

Institution

Ähnliche Einträge