朱蓉：下面请来自中国气象局风能太阳能的高级工程师常蕊博士。
常蕊：各位上午好，我介绍一下我们的工作，我们这个工作主要是在中发展能源大力支持下所执行的，我们这个工作还是刚刚开始的阶段，所以还有很多地方有待完善，希望大家给出一些建议。这里大家可能知道在台上风能资源评估最最重要的是资料，但是我们现在的海上测风观测由于价格比较昂贵，而且我们现在的实况观测的资料非常少，所以高分辨率的卫星资料的应用就显得非常的关键。这种资料在应用起来到底应该在哪些方面着手，有哪些技巧，>这里给出一个简单的探讨。
这个报告主要是分为四个部分的内容，首先简单介绍一下我们所应用的同化的基础，一个基本的原理，接下来用我们中国沿海的气象站观测的实况的因素，对我们所繁衍的卫星参数进行一个简单的检验，接下来我们把这个检验的结果用再一个中尺度的数值模拟的模式中来模拟一下风场，看看模拟的情况。
我们所用的卫星资料来自于欧盟局2002年发射一个卫星，这是一个极轨的卫星，固定一点来讲分为向上扫描和向下扫描两个方位，我们所拿到的资料是欧洲近些年的近海资源评估中得到的广泛的应用。我们想探讨一下这个资料在国内近海资源评估中到底有多大的可用性。这个资料我们所拿到的这一套的分辨率大概是一公里乘一公里的，当然这套资料还有别的版本，版本的空间分辨率可以达到五百米左右。所以说分辨率是相当高的。对于风能评估在空间上的要求是完全可以达到要求的。
这种卫星繁衍资料的原理基本上简单来讲是雷达，雷达信号和海面的海浪之间相互作用会产生一个反馈的信号。这个信号我们所得到以后是以雷达的反射系数这样一个数据我们所得到的，这张图上亮度越高，表示雷达的反射系数越强，就是说我们所对应的繁衍的风速就越大，这是繁衍的原理。
我们把所能得到的卫星的系数是雷达的后项反射系数，如何得到海表风，这里我们用经验的地球物理的方程，这个方程左边是雷达的反射系数，右边这一串公式里面大U是我们所关注的十米的风速，是我们繁衍所要得到的风速，第二个是雷达入射角，另外一个是雷达入射角的角度。另外是风的强度这样计算出繁衍的风速。在繁衍的时候，繁衍原理会受到海浪和降雨的影响，繁衍过程中要把这些虚假的信号剔除掉。因此我们经过刚才的方程繁衍以后我们可以得到一个原始的卫星繁衍的风场。大家看到点点的返点比较多，这是由于我们的资料的空间分辨率特别高，大概是一公里乘一公里的在这个图上的繁衍比较高，但是在我们近海资源评估中，我们通常所关注的尺度是中尺度的，所以我们在应用中需要把它这些小尺度的信号直接滤掉，所以我们在接下来的处理中会进行一个空间上的平滑。刚才我也讲了，我们所拿到的资料是极轨卫星的观测，只有向上和向下两个观测范围。但是在时间上的密度不是特别高，这是所有卫星资料的通病，所以我们在应用中，在时间上也要稍做处理才能进行进一步的应用。
因此，这套资料我们相当于拿到了以后对它进行简单处理以后用我们中国沿海的一些气象观测产生的观测站点进行的检验，这个项目中我们选择两个区域，一个是杭州湾区域，也就是说右上角的图。还有广东沿海的区域，之所以选择这两个区域，因为这两个区域的气象观测的数据质量相对比较好，而且观测的站点比较多，我们用这两个区域进行检测。即便是这两个区域，我们可以看到卫星所扫描到的这两个区域的卫星图片的个数也是对杭州湾地区来讲，2009-2011年只有174张，下边这个的话是461张，一年的话只有60个观测的实测。
这里的话我们对卫星观测的数据进行简单的处理，首先是我刚才所说的由于繁衍的技术的问题，卫星的繁衍资料有效的风速区间大概是二到二十四之间，也就是说小与两米和大于24米的风速的虚假信号我们全部剔除掉了，另外由于分辨率必须高，由于有散点，我们把比较大的散点剔掉，同时在五乘五范围内进行空间的平滑，因为用近海风能资源评估，所以我们关注的是这个尺度的变化信号。经过这个处理以后，我们这里给出八张图，左边四张是杭州湾地区的图，右边是广州和海南沿海的，左边是最原始的图片，没有经过处理，右边是经过处理以后的卫星观测数据。经过处理以后的数据明显平滑了，在近海风能资源中具有更好的应用型，我们把它大部分的虚假信号拿掉了，对于广州和海南地区来讲同样是这个道理。
当然我们在进行检验的时候，用实况数据进行检验的时候，因为我们所拿到的实况观测的数据是逐小时的风速观测，一个小时一个观测，对于杭州湾地区我们拿的是2009-2011年，因为是有时间的对应。对于逐小时的数据，我们要跟卫星的扫描是一个固定的时刻，要进行匹配来算的话，我们就对他在时间上进行一个，我这里写的是两个小时的平均。其实对气象观测来讲，整体上观测是前比如说是两点钟观测，其实是一点五十到两点之间的十分钟的平均，所以我这里写的是两小时的平均，实际上是大概六十到七十分钟的平均，这是参考了丹麦之前做过的比较，在时间上作尺度的平均，我们也进行了这么一个平均进行比较比较合理。
我们在进行比较的时候，在空间上选择距离气象观测站点距离比较近，最近的卫星扫描点进行的观测，但是在选择距离最近的时候，有很多的技巧，我只点其中的一个，大家可以看最下面的，我们左边最下面有一个黄色的指针，这是标志着我们某一个气象观测的站点。按照距离最近的原则，可以挑出十一号，大家可以看到右下角十一号的红色气球的位置，是离卫星站点最近的地区，由于这个位置在一个岛礁上，在离建筑比较近，所以我算出来两者的相对误差可能会达到0.87，这个误差特别大，如果我们把卫星站点选择22号位置，是在海里，是受建筑物的繁衍影响比较小的话，相对误差会一下子提到到0.39，也就是说你应用卫星数据的时候，一定要把离岸较近，受建筑物影响比较大的数据剔除掉这套自来在开拓海域繁衍的资料非常高。
这里我们给出一个对比的结果，左边这张图是杭州湾所有站点的实况观测和卫星繁衍的散点图，右边是广东的散点图，大家可以看到这是比较均匀的分布，分布的一致性比较高，这是相对的风向的玫瑰图，也就是说卫星繁衍和我们风向也是结合度非常高。另外我们计算了参数的分布，计算了我们会发现拟合出来的参数结果比较接近，如果在资源评估中三到十二秒米的关注范围的话，我们可以看到红线就是说卫星拟合的风能参数，蓝线是实况观测的参数，也就是说三到十二秒风速关注的区域内，用卫星计算出来的发电量比实际稍微大一点，这是统计的结果，如果我们把卫星和卫星繁衍的风速和实际的风速进行对比的话，我们所拿到的所有的站点风速进行对比中，这个红色的标出来的站点的误差相对比较大，其他的误差还是小于35%，还是可以用的，其中有10个站点的相对误差小于10%，精度还是比较高的。
我们把这套资料作为一个同化源数据，我们会发现同化之前和同化之后的模拟的相关系数有18个站点，22个站点中有18个站点的相关性有明显的提高，15个站点的相对标准差有明显的提高，而且相对误差也有一个显著的改善。也就是说如果我用中尺度的数值模式来模拟近海风速的风场的话，把卫星的资料按照一个比较合理的方法同化以后可以改善近海风场的效果。
这是我们模拟出来的一个，模拟同化之后的对抗杭州湾地区，模拟还是非常不错的，这里我们给出一个简单的结论，我们拿到的这个卫星资料，在近海资源和实况性相关性比较高，在近海风能资源中有比较好的应用及可以直接应用到评估中的，另外如果把这套资料放在一个中尺度的模式中，对于风能资源的模拟和评估都是具有很好的效果的。是具有比较广阔的应用前景，可以弥补我们近海风能资源评估中的实况观测数据不足的缺点，基本上这么多，谢谢大家。
提问：我这里有一个问题，咱们这个海上测风平常的造价挺高的，一个测风塔要上千万，按照您这套研究成果的话，咱们可不可以完全替代原来普通的测风，如果按照您的这套研究成果，咱们的总的造价大概是多少呢?有没有一个大概估算。
常蕊：我们做这套资料是因为海上的测风观测昂贵，拿到实况的观测很昂贵，我们就拿到了卫星的反演资料来替代，这个唯一的缺点是时间上的分辨率不够高，做近海资源评估的话，可以把时间往长了拉，拿到足够多的样本和扫描图片以后，可以基于那个扫描图片做出来的卫星拼合的数据结果的话，我觉得在一定程度上是可以做风能资源评估的。当然如果你有那个数值，如果能做那个模拟的话把这套资料作为同化的中尺度的模式中进行模拟的话，这是效果最好的一个应用。
提问：还有测风，这个周期是多长时间，如果要建一个新的风电厂的话，时间不允许太久。
常蕊：我们这套资料是欧盟局2002年发生的卫星，理论上来讲2002年到现在的扫描图像都有，应该有十几年了，从统计的角度来讲是应该可以做评价用了。
提问：是马上可以做出来的，是吧?
常蕊：是。
提问：您好，我想问一下你这个是用在近海的，那么和海浪的近海反射，这个能不能用在陆上。
常蕊：这个用在海上的本身是海上的繁衍的结果，基本上没有陆上的，都是海上的。
提问：这种方法不能用在陆上还是。
常蕊：因为我们这套资料只是针对海表风的繁衍，没有针对陆上的。
提问：除了这套的话还有没有其他的针对海上。
常蕊：也有，但是时间和空间的分辨率不如这个好。那个空间分辨率大概有25公里，50公里都很粗糙，所以在沿海拿不到几个点，这个是一公里的，分辨率特别高。
提问：那么单测的扫描，扫描类似于横切面大概多少公里。
Christian Perwake：您说这张图是吧，我这里给了一张图，这上面写的是495公里。但是它有的时候是因为你那个卫星所在那个位置的点点点不是特别的严格是这个宽度。有的时候关注的区域可能只扫描一点点，有的可能全部都覆盖了，就看扫描的位置是什么位置了。
提问：我想问一下海上的话风资源和波浪有相关性，就是风浪流的联合概率分布这一块。
常蕊：我没有做过这个方面的研究。
提问：现在有很多则风资源的，还有测风浪的，不在时空上的同一个点上去做，之间的相关性我们没法做到，对于载荷计算的话是不够的，我不知道您这一块有没有做相关的一些研究。
常蕊：我暂时没有涉及到这个方面的内容，不好意思。
