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Conically scanning lidar error in complex terrain

Bingöl, Ferhat; Mann, Jakob; Foussekis, Dimitri

Meteorologische Zeitschrift Vol. 18 No. 2 (2009), p. 189 - 195

published: May 13, 2009

DOI: 10.1127/0941-2948/2009/0368

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Abstract

Conically scanning lidars assume the flow to be homogeneous in order to deduce the horizontal wind speed. However, in mountainous or complex terrain this assumption is not valid implying a risk that the lidar will derive an erroneous wind speed. The magnitude of this error is measured by collocating a meteorological mast and a lidar at two Greek sites, one hilly and one mountainous. The maximum error for the sites investigated is of the order of 10 %. In order to predict the error for various wind directions the flows at both sites are simulated with the linearized flow model, WAsP Engineering 2.0. The measurement data are compared with the model predictions with good results for the hilly site, but with less success at the mountainous site. This is a deficiency of the flow model, but the methods presented in this paper can be used with any flow model.

Kurzfassung

Konisch scannende LIDARe setzen eine homogene Strömung voraus, um daraus die horizontale Windgeschwindigkeit abzuleiten. In bergigem oder komplexem Gelände ist diese Annahme jedoch nicht zulässig, da die Gefahr besteht, dass das LIDAR auf Grund dessen eine fehlerhafte Windgeschwindigkeit ableitet. Die Grössenordnung dieses Fehlers wurde gemessen, indem man einen meteorologischen Mast und einen LIDAR an zwei griechischen Standorten, einem hügeligen und einem bergigen, nebeneinander aufstellte. Der maximale Fehler für die untersuchten Standorte liegt in der Grössenordnung von 10 %. Um den Fehler für verschiedene Windrichtungen vorhersagen zu können, wurden die Strömung an den beiden Standorten mit dem linearisierten Strömungsmodel WAsp Engineering 2.0 simuliert. Die Daten aus den Messungen wurden mit den Ergebnissen aus der Modellvorhersage mit guten Ergebnissen für den hügeligen Standort verglichen, jedoch mit geringerem Erfolg für den bergigen Standort. Das ist ein Defiziet des Strömungsmodels, wobei die in diesem Artikel represäntierten Methoden auf jegliches Strömungsmodell angewendet werden können.