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Impact of higher-resolved satellite-based land cover classification on near surface wind speed forecasts

Baier, Frank und Metz-Marconcini, Annekatrin und Esch, Thomas und Schroedter-Homscheidt, Marion (2021) Impact of higher-resolved satellite-based land cover classification on near surface wind speed forecasts. Meteorologische Zeitschrift, Seiten 1-16. Borntraeger Science Publishers. doi: 10.1127/metz/2021/1085. ISSN 0941-2948.

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Kurzfassung

Within the project "LandCover4Wind", we investigate the potential for improving 24h mesoscale wind speed forecasts at altitudes of interest for wind energy applications by using different highresolution satellite-based land cover maps such as the Global Land Cover Characterization (GLCC) from the US Geological Survey (USGS), MODIS collection 5 dataset (MODIS LCC), and the European CORINE Land Cover (CLC). The Advanced Weather Research and Forecasting (WRF) model version 3.9 was run at three different grid resolutions covering a wide range of weather conditions during July and November 2015. We evaluate results by tower measurements at 10, 40 and 98 m altitude for the rural station Falkenberg in the eastern part of Germany characterized by flat and open terrain. We test different configurations for model domain horizontal resolution, land cover classification (LCC) data, and land surface and boundary layer physics. We discuss the need of transforming native LCC spatial resolution to lower WRF domain grid resolutions and transforming different thematic resolutions in LCC datasets into the less-resolving WRF classes. In general, comparisons show better forecast performance for the stormy November period compared to hotsummer July conditions. Especially, correlations are significantly higher in November. All experiments show a positive wind speed bias which changes with altitude, time of day and model configuration. With respect to LCC, CLC shows the smallest wind speed errors while GLCC performs2 worst. Two different land surface models NOAH LSM and 5-layer thermal diffusion scheme (5LD) are tested in combination with Mellor-Yamada-Janjic (MYJ) and Yonsei University (YSU) boundary layer modules. In general NOAH-MYJ performs best with CLC for November conditions, while it gives worst results with MODIS LCC for July conditions. For any given LCC, results depend significantly on the WRF land surface and boundary layer physics configuration and the performance on a daily base varies considerably depending on the test metric and model configuration. Results show only a weak dependency on domain resolution with increasing biases with increasing resolution. In summary, using a high resolution LCC dataset as the CLC proves to be valuable for wind speed forecasts.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145915/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impact of higher-resolved satellite-based land cover classification on near surface wind speed forecasts
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Baier, FrankFrank.Baier (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Metz-Marconcini, AnnekatrinAnnekatrin.Metz-Marconcini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-3896-4705148083033
Esch, Thomasthomas.esch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5868-9045NICHT SPEZIFIZIERT
Schroedter-Homscheidt, Marionmarion.schroedter-homscheidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1854-903XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 Dezember 2021
Erschienen in:Meteorologische Zeitschrift
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1127/metz/2021/1085
Seitenbereich:Seiten 1-16
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Emei, Stefanstefan.emeis (at) kit.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haimberger, LeopoldNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schnee, Marioneditorial-office (at) metzet.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Borntraeger Science Publishers
ISSN:0941-2948
Status:veröffentlicht
Stichwörter:satellite-based land cover classification, mesoscale wind speed forecasts, data and model resolution, wind tower measurements
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung, E - Systemanalyse und Technologiebewertung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemanalyse, OL
Hinterlegt von: Baier, Dr.rer.nat. Frank
Hinterlegt am:25 Nov 2021 11:17
Letzte Änderung:05 Dez 2023 08:20

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