Windstoot vs windsnelheid

Discussieer mee over alles wat met het weer, weerkunde en de wereld eromheen te maken heeft
Plaats reactie
Tammo Jan
Berichten: 4
Lid geworden op: 28-05-2016
Contacteer:

Windstoot vs windsnelheid

Bericht door Tammo Jan » 09-11-2022 11:49

Ik vroeg me af wat het verband is tussen windstoot en windsnelheid. Daarvoor heb ik een paar jaar aan data van de CAMRAS-weermast in Dwingeloo gebruikt. Elk datapunt is een 12-seconde interval.

Het lijkt me mooi om deze zelfde analyse te doen met wat meer data. Zou iemand een query als de volgende op het sylphide-archief kunnen draaien?

Code: Selecteer alles

select
  round(windspeed*3.6, 0), round(windgust*3.6, 0), count(*)
from weer
group by round(windspeed*3.6, 0), round(windgust*3.6, 0);
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

Edward
Berichten: 1856
Lid geworden op: 30-04-2010

Re: Windstoot vs windsnelheid

Bericht door Edward » 02-06-2023 22:33

Dijkema, T.J. (Tammo Jan) schreef:
09-11-2022 11:49
Ik vroeg me af wat het verband is tussen windstoot en windsnelheid. Daarvoor heb ik een paar jaar aan data van de CAMRAS-weermast in Dwingeloo gebruikt. Elk datapunt is een 12-seconde interval.

Het lijkt me mooi om deze zelfde analyse te doen met wat meer data. Zou iemand een query als de volgende op het sylphide-archief kunnen draaien?

Code: Selecteer alles

select
  round(windspeed*3.6, 0), round(windgust*3.6, 0), count(*)
from weer
group by round(windspeed*3.6, 0), round(windgust*3.6, 0);
Misschien is het interessant om mijn bachelorthesis van weleer te lezen (6 jaar geleden), of het minder technische VWK-verslag ervan. Voor leden is die hier te vinden: https://www.vwkweb.nl/index.php?page=2055 (en je kunt daar ook doorklikken voor de meer technische scriptie zelf).
Op stadsstations zal het verband door inhomogeniteiten waarschijnlijk wat chaotischer zijn, maar allereerst wijken de variabelen die je kan gebruiken voor het schatten van de windstoot (gemiddelde windsnelheid en wrijvingssnelheid) daar zeer sterk af van die in een weiland of boven zee, in zulke omgevingen met veel ruwheidselementen.

Tammo Jan
Berichten: 4
Lid geworden op: 28-05-2016
Contacteer:

Re: Windstoot vs windsnelheid

Bericht door Tammo Jan » 06-06-2023 13:58

Bedankt Edward, leuk om je scriptie door te bladeren. Ik zag dat je meetwaarden van windstoot maar tot ca. 16 m/s (60km/u) gaan. Mijn analyse van wat meer data laat zien dat de correlatie juist bij hogere windsnelheden zich anders gedraagt. Mocht ik eens meer tijd hebben dan duik ik dieper in je scriptie, misschien kan ik je formules nalopen met mijn data.

Edward
Berichten: 1856
Lid geworden op: 30-04-2010

Re: Windstoot vs windsnelheid

Bericht door Edward » 06-06-2023 22:52

Dijkema, T.J. (Tammo Jan) schreef:
06-06-2023 13:58
Bedankt Edward, leuk om je scriptie door te bladeren. Ik zag dat je meetwaarden van windstoot maar tot ca. 16 m/s (60km/u) gaan. Mijn analyse van wat meer data laat zien dat de correlatie juist bij hogere windsnelheden zich anders gedraagt. Mocht ik eens meer tijd hebben dan duik ik dieper in je scriptie, misschien kan ik je formules nalopen met mijn data.
Op zich is de 16 m/s geen limitering: bij 16 m/s aan gemiddelde wind (10 min., wat al uitzonderlijk is, landinwaarts, in Nederland) zijn er windstoten van ca. 20-25 m/s te verwachten. De metingen zijn gedaan over 1 maand, plus een paar extra dagen binnen hetzelfde halfjaar met andere stralingscondities.

De wrijvingssnelheid kan je niet zomaar berekenen. Daarvoor moet je de windsnelheid op zeer hoge frequentie meten en ontbinden in richtingen (ultrasone meting). Daarom kan dat niet met onze Sylphidedatabase. Je hebt echt data op 10, 20 of zelfs 100 Herz nodig. De wrijvingssnelheid hangt bij een gegeven windsnelheid af van de (convectieve) (in-)stabiliteit van de atmosfeer, de windsnelheid zelf en omliggende wrijvingselementen/obstakels. In een homogene omgeving kan je verwachten dat onder omstandigheden van hoge windsnelheden de (in-)stabiliteit van de atmosfeer een wat kleinere rol speelt. Dat levert in verhouding tot de windsnelheid een relatief kleinere spreiding in de wrijvingssnelheid op. Het verschil tussen de maximale windstoot en windsnelheid kan je parameteriseren als x maal de wrijvingssnelheid bovenop de gemiddelde wind. Die x heeft dan een kansverdeling die mede afhangt van het tijdsinterval waarover je de windsnelheid meet.

In het geval van veel obstakels zal de kansverdeling niet meer opgaan en kan je het verschil tussen de windsnelheid en windstoot niet meer goed parameteriseren: dat verschil hangt dan af van de landschapselementen windopwaarts en zelfs (in mindere mate) ook wind-/stroomafwaarts. Daardoor kan in een inhomogene omgeving je landschap op 500 m afstand bij hogere windsnelheden een grotere rol gaan spelen en kan je windstoot wat onvoorspelbaarder worden.

Onder zeer stabiele of zeer onstabiele condities wordt de spreiding in de kansverdeling bijvoorbeeld groter. Maar de wrijvingssnelheid wordt onder sterke stabiliteit geminimaliseerd (richting 0 als je een zeer sterke temperatuurinversie hebt). Aan de andere kant kan die juist versterkt worden in sterk convectieve omstandigheden. Zo kan in bepaalde omstandigheden de wrijvingssnelheid gekoppeld worden aan convectie en onweersbuien, waarbij de windstoten zich dus weer onverwachter kunnen gaan gedragen: als de wrijvingssnelheid door factoren extern van de lokale ruwheid en grenslaag wordt beïnvloed, kunnen de windstoten versterkt of verzwakt worden. De dynamica wordt veel complexer in dat soort omstandigheden.

Daarom zullen lokale factoren en de windsnelheid zeker hun invloed uitoefenen op de kansverdeling van de windstoten. En vergeet niet: kansverdelingen blijven kansverdelingen. Als je een normale verdeling rondom x = 4 hebt, is bij een standaardafwijking van 1 in deze verdeling altijd zo'n 16% kans op waarden onder 3 en eveneens op waarden boven 5, mits deze verdeling inderdaad normaal is (wat bij windstoten bovenop de gemiddelde wind en de wrijvingssnelheid dan ook weer niet het geval zal zijn....).

Plaats reactie