Published December 1, 2016
| Version v1
Publication
Open
Decadal predictability of regional scale wind speed and wind energy potentials over Central Europe
- 1. University of Cologne
- 2. University of Reading
- 3. National Institute of Meteorology
Description
Decadal predictions on timescales from one year to one decade are gaining importance since this time frame falls within the planning horizon of politics, economy and society. The present study examines the decadal predictability of regional wind speed and wind energy potentials in three generations of the MiKlip ('Mittelfristige Klimaprognosen') decadal prediction system. The system is based on the global Max-Planck-Institute Earth System Model (MPI-ESM), and the three generations differ primarily in the ocean initialisation. Ensembles of uninitialised historical and yearly initialised hindcast experiments are used to assess the forecast skill for 10 m wind speeds and wind energy output (Eout) over Central Europe with lead times from one year to one decade. With this aim, a statistical-dynamical downscaling (SDD) approach is used for the regionalisation. Its added value is evaluated by comparison of skill scores for MPI-ESM large-scale wind speeds and SDD-simulated regional wind speeds. All three MPI-ESM ensemble generations show some forecast skill for annual mean wind speed and Eout over Central Europe on yearly and multi-yearly time scales. This forecast skill is mostly limited to the first years after initialisation. Differences between the three ensemble generations are generally small. The regionalisation preserves and sometimes increases the forecast skills of the global runs but results depend on lead time and ensemble generation. Moreover, regionalisation often improves the ensemble spread. Seasonal Eout skills are generally lower than for annual means. Skill scores are lowest during summer and persist longest in autumn. A large-scale westerly weather type with strong pressure gradients over Central Europe is identified as potential source of the skill for wind energy potentials, showing a similar forecast skill and a high correlation with Eout anomalies. These results are promising towards the establishment of a decadal prediction system for wind energy applications over Central Europe.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تكتسب التنبؤات العقدية على الجداول الزمنية من عام إلى عقد واحد أهمية لأن هذا الإطار الزمني يقع ضمن أفق التخطيط للسياسة والاقتصاد والمجتمع. تبحث هذه الدراسة في إمكانية التنبؤ العقدي لسرعة الرياح الإقليمية وإمكانات طاقة الرياح في ثلاثة أجيال من نظام التنبؤ العقدي ميكليب (' Mittelfristige Klimaprognosen '). يعتمد النظام على نموذج نظام الأرض العالمي لمعهد ماكس بلانك (MPI - ESM)، وتختلف الأجيال الثلاثة بشكل أساسي في بدء المحيطات. يتم استخدام مجموعات من تجارب التنبؤ الخلفي التاريخية والسنوية غير المهيأة لتقييم المهارة المتوقعة لسرعات الرياح التي تبلغ 10 أمتار وإنتاج طاقة الرياح (Eout) فوق أوروبا الوسطى مع فترات زمنية تتراوح من عام واحد إلى عقد واحد. ولتحقيق هذا الهدف، يتم استخدام نهج تصغير الحجم الإحصائي الديناميكي (SDD) للهيكلة الإقليمية. يتم تقييم قيمتها المضافة من خلال مقارنة درجات المهارة لسرعات الرياح واسعة النطاق MPI - ESM وسرعات الرياح الإقليمية المحاكاة SDD. تُظهر جميع الأجيال الثلاثة لمجموعة MPI - ESM بعض المهارات المتوقعة لمتوسط سرعة الرياح السنوية و Eout فوق أوروبا الوسطى على نطاقات زمنية سنوية ومتعددة السنوات. تقتصر مهارة التنبؤ هذه في الغالب على السنوات الأولى بعد التهيئة. الاختلافات بين الأجيال الثلاثة المشتركة صغيرة بشكل عام. تحافظ الهيكلة الإقليمية على المهارات المتوقعة للجولات العالمية وتزيدها في بعض الأحيان، لكن النتائج تعتمد على المهلة الزمنية وتوليد المجموعة. علاوة على ذلك، غالبًا ما تعمل الهيكلة الإقليمية على تحسين انتشار المجموعة. مهارات الخروج الموسمية أقل عمومًا من الوسائل السنوية. درجات المهارة هي الأدنى خلال الصيف وتستمر لفترة أطول في الخريف. تم تحديد نوع طقس غربي واسع النطاق مع تدرجات ضغط قوية فوق أوروبا الوسطى كمصدر محتمل لمهارة إمكانات طاقة الرياح، مما يدل على مهارة تنبؤ مماثلة وارتباط كبير بشذوذات إوت. هذه النتائج واعدة نحو إنشاء نظام تنبؤ عقدي لتطبيقات طاقة الرياح في أوروبا الوسطى.Translated Description (French)
Les prévisions décennales sur des échelles de temps allant d'un an à une décennie gagnent en importance puisque cette période s'inscrit dans l'horizon de planification de la politique, de l'économie et de la société. La présente étude examine la prévisibilité décennale de la vitesse régionale du vent et des potentiels d'énergie éolienne dans trois générations du système de prédiction décennale MiKlip (« Mittelfristige Klimaprognosen »). Le système est basé sur le modèle mondial du système terrestre Max-Planck-Institute (MPI-ESM), et les trois générations diffèrent principalement par l'initialisation de l'océan. Des ensembles d'expériences rétrospectives historiques non initialisées et initialisées annuellement sont utilisés pour évaluer les compétences de prévision pour les vitesses de vent de 10 m et la production d'énergie éolienne (Eout) en Europe centrale avec des délais d'exécution d'un an à une décennie. Dans ce but, une approche de réduction d'échelle statistique-dynamique (SDD) est utilisée pour la régionalisation. Sa valeur ajoutée est évaluée par comparaison des scores de compétence pour les vitesses de vent à grande échelle MPI-ESM et les vitesses de vent régionales simulées par SDD. Les trois générations d'ensembles MPI-ESM montrent une certaine compétence prévisionnelle pour la vitesse moyenne annuelle du vent et l'Eout sur l'Europe centrale sur des échelles de temps annuelles et pluriannuelles. Cette compétence de prévision est principalement limitée aux premières années après l'initialisation. Les différences entre les trois générations d'ensemble sont généralement faibles. La régionalisation préserve et parfois augmente les compétences de prévision des séries mondiales, mais les résultats dépendent du délai d'exécution et de la génération d'ensemble. De plus, la régionalisation améliore souvent la diffusion de l'ensemble. Les compétences Eout saisonnières sont généralement plus faibles que pour les moyennes annuelles. Les scores de compétences sont les plus bas pendant l'été et persistent le plus longtemps à l'automne. Un type de climat occidental à grande échelle avec de forts gradients de pression sur l'Europe centrale est identifié comme une source potentielle de compétences pour les potentiels d'énergie éolienne, montrant une compétence de prévision similaire et une forte corrélation avec les anomalies Eout. Ces résultats sont prometteurs pour la mise en place d'un système de prédiction décennal des applications de l'énergie éolienne en Europe centrale.Translated Description (Spanish)
Las predicciones decenales en escalas de tiempo de un año a una década están ganando importancia, ya que este marco de tiempo se encuentra dentro del horizonte de planificación de la política, la economía y la sociedad. El presente estudio examina la predictibilidad decenal de la velocidad del viento regional y los potenciales de energía eólica en tres generaciones del sistema de predicción decenal MiKlip ('Mittelfristige Klimaprognosen'). El sistema se basa en el modelo global del sistema terrestre del Instituto Max-Planck (MPI-ESM), y las tres generaciones difieren principalmente en la inicialización del océano. Se utilizan conjuntos de experimentos históricos no inicializados e inicializados anualmente para evaluar la habilidad de pronóstico para velocidades de viento de 10 m y producción de energía eólica (Eout) en Europa Central con plazos de entrega de un año a una década. Con este objetivo, se utiliza un enfoque de downscaling estadístico-dinámico (SDD) para la regionalización. Su valor añadido se evalúa mediante la comparación de las puntuaciones de habilidad para las velocidades del viento a gran escala MPI-ESM y las velocidades del viento regional simuladas por SDD. Las tres generaciones del conjunto MPI-ESM muestran cierta habilidad de pronóstico para la velocidad media anual del viento y Eout en Europa Central en escalas de tiempo anuales y plurianuales. Esta habilidad de pronóstico se limita principalmente a los primeros años después de la inicialización. Las diferencias entre las tres generaciones de conjuntos son generalmente pequeñas. La regionalización preserva y, a veces, aumenta las habilidades de pronóstico de las corridas globales, pero los resultados dependen del tiempo de entrega y la generación de conjuntos. Además, la regionalización a menudo mejora la propagación del conjunto. Las habilidades estacionales de Eout son generalmente más bajas que para las medias anuales. Las puntuaciones de habilidad son más bajas durante el verano y persisten más en otoño. Se identifica un tipo de clima del oeste a gran escala con fuertes gradientes de presión sobre Europa Central como fuente potencial de la habilidad para los potenciales de energía eólica, mostrando una habilidad de pronóstico similar y una alta correlación con las anomalías de Eout. Estos resultados son prometedores para el establecimiento de un sistema de predicción decenal para aplicaciones de energía eólica en Europa Central.Files
274-1-24390-1-10-20220805.pdf.pdf
Files
(4.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d3be66ef9241e2346c232333ae3adad9
|
4.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إمكانية التنبؤ العقدية لسرعة الرياح على النطاق الإقليمي وإمكانات طاقة الرياح في أوروبا الوسطى
- Translated title (French)
- Prévisibilité décennale de la vitesse du vent à l'échelle régionale et des potentiels d'énergie éolienne en Europe centrale
- Translated title (Spanish)
- Predictibilidad decenal de la velocidad del viento a escala regional y los potenciales de energía eólica en Europa Central
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2317862754
- DOI
- 10.3402/tellusa.v68.29199
References
- https://openalex.org/W828319272
- https://openalex.org/W1517470920
- https://openalex.org/W1537583980
- https://openalex.org/W1544875105
- https://openalex.org/W1609952363
- https://openalex.org/W1619463965
- https://openalex.org/W1695843122
- https://openalex.org/W1718036133
- https://openalex.org/W1725273891
- https://openalex.org/W1835770454
- https://openalex.org/W1858521686
- https://openalex.org/W1879164318
- https://openalex.org/W1970329847
- https://openalex.org/W1976621232
- https://openalex.org/W1978194852
- https://openalex.org/W1982140334
- https://openalex.org/W1982418161
- https://openalex.org/W1986722213
- https://openalex.org/W1989707569
- https://openalex.org/W2004312350
- https://openalex.org/W2021416786
- https://openalex.org/W2024966118
- https://openalex.org/W2027265038
- https://openalex.org/W2028661058
- https://openalex.org/W2030472866
- https://openalex.org/W2031663264
- https://openalex.org/W2035788289
- https://openalex.org/W2043644439
- https://openalex.org/W2049815607
- https://openalex.org/W2068489609
- https://openalex.org/W2068674870
- https://openalex.org/W2074663621
- https://openalex.org/W2076766898
- https://openalex.org/W2089747854
- https://openalex.org/W2090249381
- https://openalex.org/W2096147652
- https://openalex.org/W2099664128
- https://openalex.org/W2110459180
- https://openalex.org/W2121303799
- https://openalex.org/W2121745948
- https://openalex.org/W2122060174
- https://openalex.org/W2137235251
- https://openalex.org/W2154952449
- https://openalex.org/W2167423601
- https://openalex.org/W2181337827
- https://openalex.org/W4213327538
- https://openalex.org/W4293282014