Under f¨orh˚allanden d˚a det r˚ader l˚aga moln eller dimma i lidarns m¨atvolym kommer det att uppst˚a fel i m¨atningarna. Om en molnbas eller dimma befinner sig under lidarns fokuseringsh¨ojd kommer laserstr˚alen att ha starkare ˚aterspridning ¨an om det inte skulle finnas n˚agon dimma eller n˚agot moln.
D˚a ljuset ˚aterspeglas p˚a en h¨ojd som ¨ar l¨agre ¨an den h¨ojd som lidarn fokuserar p˚a kommer lidarn m¨ata vindhastigheten p˚a en l¨agre h¨ojd ¨an fokuseringsh¨ojden och d¨armed kommer den, i de flesta fall, m¨ata en l¨agre vindhastighet ¨an den p˚a fokuseringsh¨ojden. F¨or att undvika detta finns en inbyggd algoritm i lidarn som korregerar f¨or moln [9]. F¨or att lidarn ska veta n¨ar det f¨orekommer l˚aga moln eller dimma anv¨ands f¨oljande parametrar: Skalningsv¨arde av dopplerspektra p˚a 38 m, S38m, skalningsv¨arde av dopplerspektra p˚a 800 m, S800m, skalningskvoten (S38m / S800m) och molnskalningsparametern.
Anledningen till att 800 m anv¨ands ¨ar att sonderingsl¨angden, lz, ¨ar stor och att k¨ansligheten varierar l˚angsamt med h¨ojden, men ¨aven att den dominerande ˚aterstr˚alningen kommer fr˚an moln. F¨or alla m¨atningar p˚a alla h¨ojder j¨amf¨ors spektra fr˚an 800 m, 38 m och fokuseringsh¨ojden f¨or att best¨amma om det finns moln eller inte. Om spektra f¨or 800 m ¨overlappar spektra fr˚an fokuseringsh¨ojden, f¨orekommer det moln i m¨atvolymen [10].
Om det ¨ar ett l˚agt v¨arde p˚a S38m betyder det att amplituden p˚a effektspektrat ¨ar h¨og vilket i sin tur betyder att ˚aterspeglingen ¨ar stor f¨or 38 m. Samma sak g¨aller f¨or S800m. Figur 22 visar att f¨or h¨og
˚aterspridning (r¨oda punkter) ¨ar molnskalningen (gr¨ona punkter) n¨ara 1 och att moln har indikerats (cirklar) under 38m. Eftersom b˚ade moln har indikerats av S38m och av S800m (fyrkanter) ¨ar det troligen dimma. Molnskalning som ligger mellan 0,2 och 0,6 ¨ar f¨orh˚allanden d˚a S800m ¨ar l˚ag och S38m
/ S800m ¨ar h¨og. F¨or dessa v¨arden f¨orekommer det moln i m¨atvolymen [9].
Figur 22. Variation av ˚aterspridning (r¨od) och molnskalning (gr¨on) av 3-sekunders m¨atningar. Cirklarna och fyrkan-terna indikerar att det har f¨orekommit moln under 38 m respektive 800 m.
F¨or att unders¨oka hur bra molnkorrektionen fungerar plottas vindhastigheten fr˚an lidar mot vindhas-tigheten fr˚an masten f¨or de vindhastigheter d˚a molnkorrektion har f¨orekommit, se figur 23. Figuren visar att de flesta v¨arden som har blivit korrigerade har anpassats bra till ¨ovriga vindhastigheter, dock skiljer de sig lite fr˚an vindhastigheten fr˚an masten. En linje har anpassats efter de korrigerade vindhastigheterna, linjens ekvation och korrelation redovisas i tabell 15. En del av de vindhastigheter-na som skiljer sig mycket fr˚an mastens vindhastighet ¨ar de som har blivit molnkorrigerade och har en liten ˚aterspridning. Dessa har markerats i figur 23 som ringar. De v¨arden som v¨aljs att filtreras bort
¨ar de som har en ˚aterspridning mindre ¨an 0,01 och har blivit molnkorrigerade. En linje ¨ar anpassad till borfiltrerat data i figur 23 vilken redovisas i tabell 16
Tabell 15. Ekvationer f¨or anpassade linjer vid en j¨amf¨orelse mellan vindhatsigheten fr˚an lidar och fr˚an masten f¨or data som blivit molnkorrigerade.
H¨ojd [m] Lutning Offset Korrelation
39 0,809 0,157 0,850
70 0,892 0,022 0,868
96 0,814 0,629 0,875
138 0,747 1,422 0,857
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figur 23. J¨amf¨orese av vindhastigheten fr˚an lidarn och fr˚an masten f¨or molnkorrigerad data p˚a a: 39 m, b: 70 m, c: 96 m och d: 138 m h¨ojd. Linjen ¨ar anpassad efter bortfiltrerat data.
Tabell 16. Lutning och offset f¨or bortfiltrerat data p.g.a. att de blitvit molnkorrigerade och har en l˚ag ˚aterspridning.
Den anpassade linjen f¨or filtrering p˚a 70 m ¨ar den som visas i figur 23.
H¨ojd [m] Lutning Offset
39 0,724 0,218
70 0,835 -0,182
96 0,639 1,117
138 0,577 1,761
Antalet data som filtreras bort av felaktig molnkorrektion samt efter filtrering av data fr˚an masten finns angivna i tabell 17.
Tabell 17. Antal data som filtreras bort p.g.a. moln.
H¨ojd [m] Innan filtrering Bortfiltrerat Procent
39 8039 199 2,5%
70 8057 127 1,6%
96 8270 132 1,6%
138 8496 124 1,5%
6 Analys av data efter filtrering
Efter att data har blivit filtrerat av ovanst˚aende filter j¨amf¨ors den horisontella vindhastigheten och turbulensintensitet f¨or lidarn och f¨or masten. Antalet data som totalt har blivit bortfiltrerat av PiF, PiA, ˚aterspridning, turbulens, vindprofil och molnkorrektion redovisas i tabell 18. Antalet data innan filtrering ¨ar de data som lidarn och masten har uppm¨att under samma tid och som har blivit filtrerat p.g.a. vindriktning.
Tabell 18. Totala antalet data som filtreras bort av filter i avsnitt 5.
H¨ojd [m] Innan filtrering Bortfiltrerat Procent
39 8039 1770 22,0%
70 8057 961 11,9%
96 8270 962 11,6%
138 8496 1141 13,4%
6.1 J¨amf¨orelse efter filtrering
N¨ar allt data ¨ar filtrerad f¨or de metetorologska f¨orh˚allanderna och yttre p˚averkningar som har un-ders¨okts i denna rapport j¨amf¨ors ˚aterigen vindhastigheten och turbulensintensitet mellan lidarn och masten.
6.1.1 Vindhastighet
Efter att alla filtreringar ¨ar gjorda visar j¨amf¨orelse mellan vindhastigheten fr˚an lidarn och fr˚an masten en b¨attre korrelation och ett mindre medelv¨arde av det relativa felet medan den anpassade linjens ekvation ¨ar knappt of¨or¨andrad, se tabell 19. Figur 24 visar j¨amf¨orelse mellan den filtrerade vindhas-tigheten fr˚an lidarn och masten. F¨or att kunna j¨amf¨ora vindhastigheten f¨ore och efter filtrering ¨ar
¨
aven bortfiltrerat data med i figur 24. Fortfarande ¨ar det en del vindhastigheter som skiljer sig stort fr˚an varandra. De flesta av dessa ¨ar n¨ar det f¨orekommer neutral skiktning i atmosf¨aren. Dessa g˚ar dock inte att filtrera bort eftersom vid neutral skickning ¨ar det ¨aven mycke data som har litet relativt fel.
Tabell 19. Lutning och offset f¨or anpassade linjer, korrelation och reltivtfel vid j¨af¨orelse av vindhastigheten fr˚an lidarn och fr˚an masten efter att data har blivit filtrerat. F¨or de anpassade linjerna se figur 24.
H¨ojd [m] Lutning Offset Korrelation Medel rel.fel Medelvindhast. [m/s]
39 0,842 0,128 0,950 0,163 4,2
70 0,949 -0,046 0,958 0,092 5,7
96 0,969 -0,122 0,959 0,089 6,5
138 0,941 0,220 0,949 0,082 7,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figur 24. J¨amf¨orelse av vindhastigheten fr˚an lidarn och fr˚an masten efter filtrering p˚a h¨ojderna a: 39 m, b: 70 m, c: 96 m d: 138 m. Linjen ¨ar anpassad efter filtrerat data.
6.1.2 Turbulensintensitet
Vid j¨amf¨orelse av uppm¨att turbulensintensitet mellan lidarn och masten har ¨aven h¨ar korrelationen blivit b¨attre medan den anpassade linjens ekvation inte ¨andrats s˚a mycket. Fortfarande ¨ar korrela-tionen ganska l˚ag. Se tabell 20 f¨or den anpassade linjens ekvation och korrelation. I figur 25 j¨amf¨ors turbulensintensitet fr˚an lidarn och fr˚an masten f¨or filtrerad och bortfiltrerad data.
Tabell 20. Lutning och offset f¨or de anpassad linjerna och korrelation vid j¨af¨orelse av turbulensintensitet fr˚an lidarn och fr˚an masten efter att data har blivit filtrerat. F¨or de anpassade linjerna se figur 25.
H¨ojd [m] Lutning Offset Korrelation Medel TI
39 0,996 0,089 0,764 0,184
Figur 25. J¨amf¨orelse av turbulensintensitet fr˚an lidarn och fr˚an masten efter filtrering p˚a a: 39 m och b: 96 m h¨ojd.
Linjen ¨ar anpassad efter filtrerat data.