Wpływ warunków cyrkulacyjnych na zmiany prędkości i kierunku wiatru w pionie w wybranych regionach Polski

Celem pracy jest określenie związków pionowych gradientów prędkości wiatru na Pomorzu Zachodnim i Pogórzu Ciężkowickim z cyrkulacją atmosferyczną oraz warunków cyrkulacyjnych sprzyjającym ich skrajnie małym i skrajnie dużym wartościom. Do obliczenia pionowych gradientów prędkości wiatru wykorzystano średnie 10-minutowe prędkości wiatru z 50-metrowego masztu w Żeńsku (2008-2009) i 40-metrowego masztu w Ciężkowicach (VI 2008-V 2010). Wyznaczono skrajne wartości pionowych gradientów prędkości wiatru (≤ 0,1i ≥ 0,9 percentyla). Cyrkulację atmosferyczną opisano za pomocą wskaźnika wirowości na powierzchni izobarycznej 700 i 1000 hPa, składowych poziomego gradientu ciśnienia, prędkości wiatru geostroficznego i jego składowych, a także typów cyrkulacji według klasyfikacji Niedźwiedzia i Lityńskiego. Do określenia związków pionowych gradientów prędkości wiatru z wskaźnikami cyrkulacji atmosferycznej wykorzystano współczynnik korelacji Spearmana i regresję wielokrotną. Obliczono pionowe gradienty prędkości wiatruw typach cyrkulacji, a także prawdopodobieństwo warunkowe wystąpienia skrajnych wartości pionowych gradientów prędkości wiatru. Obliczono także moc wiatru i produkcję energii elektrycznej w Ciężkowicach i Żeńsku. Do określenia wpływu cyrkulacji atmosferycznej na moc wiatru wykorzystano takie same metody i wskaźniki cyrkulacji atmosferycznej jak przy pionowych gradientach prędkości wiatru. Średni roczny gradient prędkości wiatru w Żeńsku wyniósł 0,33 m∙s-1,a w Ciężkowicach 0,57 m∙s-1. Skrajnie dużym pionowym gradientom prędkości wiatru sprzyjało cykloniczne ukształtowanie powierzchni izobarycznej. Stwierdzono istotne związki pionowych gradientów prędkości wiatru z prędkością wiatru geostroficznego i składowymi poziomego gradientu ciśnienia. Średnia roczna moc wiatru w Żeńsku wyniosła 201,8 W∙m-2,a produkcja energii elektrycznej 1764 kWh∙rok-1. W Ciężkowicach była mniejsza odpowiednio 79 W∙m-2 i 692 kWh∙rok-1.

The aim of this study is to determine the relationships between changes in vertical wind profile in Western Pomerania and Ciężkowice Piedmont and circulation conditions and air masses conducive to extremely high / low wind speed gradient. To calculate vertical wind speed gradient, average 10 minute wind speeds from a 50 m high mast in Żeńsko (2008-2009) and 40 m high mast in Ciężkowice (VI 2008-V 2010) were used. Extreme vertical wind speed gradient values were marked (≤ 0,1 and ≥ 0,9 percentile). The circulation was described using the local rates: vorticity rate at the 700 and 1000 hPa isobaric surfaces, the components of the horizontal pressure gradient and the speed of geostrophic wind and its components. The Spearman correlation coefficient and linear and multiple regression were used to determine the relationships between vertical wind speed gradient and the circulation indicators. The vertical wind speed gradient was calculated for the different types of air masses, as well as the conditional probability of the occurrence of extreme vertical wind speed values. Also wind power and electricity production in Ciężkowice and Żeńsko were calculated. To determine the effect of local atmospheric circulation on the amount of electricity generated from wind energy was use the same methods and atmospheric circulation indicators as with vertical wind speed gradient.The average annual vertical wind speed gradient in Żeńsko was 0,33 m∙s-1 and0,57 m∙s-1 in Ciężkowice. High vertical wind speed gradient throughout the year were promoted by the cyclonic shaping of isobaric surfaces. There was also a significant relationship between changes in vertical wind profile, the components of the horizontal pressure gradient as well as the components and speed of the geostrophic wind speed. The average annual wind power in Żeńsko was 201,8 W∙m-2, while the average electricity production was 1764 kWh∙year-1 and in Ciężkowice 79 W∙m-2 and 692 kWh∙year-1.