129 / 2021-08-31 09:59:44

冬奥延庆赛区核心区精细化三维风场反演技术及应用

测风激光雷达,协同观测,三维风场,冬奥会

        风对冬奥赛事的举办非常重要。冬奥延庆赛区核心区地形复杂、海拔落差较大，对核心区精细化三维风场的观测和模拟带来非常大的困难。本文利用三台多普勒测风激光雷达开展协同观测，获取核心区精细化三维风场。在核心区选择合适的点位，利用PPI和RHI扫描模式，三台多普勒测风激光雷达对核心区三维空间场开展径向风速测量。利用三台多普勒测风激光雷达的观测（方位角、俯仰角、径向风速），反演计算出核心区精细化三维风场。根据本文设计的观测方案，可以获取以下观测产品：（1）精细化三维风场。三台多普勒测风激光雷达观测范围交叉区域的精细化三维风场。（2）VAD风廓线。三台多普勒测风激光雷达的观测模式中有60°仰角的PPI观测，可以利用VAD方法获取风廓线产品，即可获取3个点位的风廓线。（3）水平二维风场。观测方案中，有两台多普勒测风激光雷达的海拔高度相当，可以利用这两台雷达的0°仰角PPI开展水平二维风场反演。（4）斜剖面二维风场。观测方案中，多普勒测风激光雷达两两之间开展RHI对扫观测，可以开展两台多普勒测风激光雷达斜剖面二维风场反演。

       基于上述观测产品，选取北风、西风、西南风、东风等天气个例，研究地形对核心区风场环流的影响。当背景风场为北风时，核心区出现过山气流与过山绕流；当背景风场为西风时，地形对核心区风场环流的影响较小；当背景风场为西南风时，地形对风场环流有抬升作用；当背景风场为东风、东北风时，与背景风场为北风类似，核心区同样出现过山气流和过山绕流。对比背景风场为北风和西风的风速廓线时发现，背景风场为北风的风速随着高度的降低而减弱，而背景风场为西风的风速随着高度的变化较弱。这主要是由于北风时，核心区位于背风坡，地形对风有一定的遮挡作用；背景风场为西风时，地形对风场没有遮挡作用，对风速廓线的影响较小。

       通过上述研究，基于三台多普勒测风激光雷达协同观测，可以获取冬奥延庆赛区核心区精细化三维风场、风廓线等多种风场产品。通过个例分析，当背景风场为北风、东北风时，山地地形对核心区三维风场环流的影响较大；当背景风场为西风时，地形对核心区三维风场环流的影响较小。