Новая вычислительная структура позволяет понять полет орлов на ветру

схожие новости

Орлы не только крайне почитаемы, но и находятся под надежной опекой — они пользуются защитой в соответствии с Законом об охране белоголового и беркута и Законом о перелетных птицах. В результате их присутствие должно быть тщательно рассмотрено операторами ветряных электростанций и разработчиками, работающими на территории обитания орлов, что может привести к увеличению сроков выдачи разрешений, а также непредвиденных затрат по проекту и ограничению выработки энергии, говорится в статье на сайте Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).

Чтобы решить эти проблемы, ученые NREL вместе с коллегами-исследователями из Геологической службы США, Western EcoSystems Inc и Conservation Science Global Inc разрабатывают современную вычислительную структуру для моделирования поведения беркутов возле ветряных электростанций. Они надеются, что этот инструмент может помочь в принятии решений о размещении ветряных электростанций и стратегиях динамического сокращения, основанных на прогнозировании траектории полета орла в реальном времени.

Беркуты полагаются на восходящие потоки атмосферы, чтобы летать, не взмахивая крыльями. Однако существующие модели для прогнозирования поведения орла в полете не полностью учитывают все действующие атмосферные условия, которые могут влиять на траекторию полета, которую орлы выбирают в районе с различными атмосферными условиями (то есть в разное время года или время суток).

— Существующие модели для понимания парящего поведения орлов сосредоточены на орографических восходящих потоках — природных явлениях, когда воздушная масса перемещается с низкой местности на возвышенность, заставляя воздух подниматься вверх, — сказал Элиот Куон, возглавляющий проект моделирования орлов в NREL, — Это происходит из-за того, что беркут предпочитает летать возле наветренных склонов и вдоль хребтов, но это неполная картина. Наша модель обновляет существующие модели поведения, добавляя некоторые из этих неучтенных атмосферных условий в сочетании с неопределенностью реалистичного поведения орла.

В качестве примера некоторых из этих неучтенных атмосферных условий биологи заметили, что беркуты более регулярно отклоняются от хребтов в конце весны и летом. Они делают это, чтобы воспользоваться тепловыми потоками, которые смешиваются с орографическим подъемом вдоль линий гребней и скал. Именно в этих условиях орлы могут с большей вероятностью вступить в конфликт с ветряными турбинами, особенно при изменении режимов полета, но существующее моделирование поведения орла не принимает во внимание оба условия.

Тепловые эффекты — столбообразные атмосферные структуры, которые толкают воздух вверх в результате нагрева поверхности земли солнцем — и орографический подъем — два условия, которыми орлы пользуются в полете. Орлы могут подняться по спирали на несколько километров, когда найдут термик, который намного выше даже самых высоких ветряных турбин

Чтобы это учесть, команда NREL объединила ученых-атмосферников и исследователей аэродинамики ветряных электростанций из проекта Мезомасштабной микромасштабной связи Министерства энергетики для работы с учеными, занимающимися данными. Им было поручено объединить многомасштабное атмосферное моделирование, которое объединяет и фиксирует условия местности (такие, как термики, орографический подъем с горной местности и другие формы турбулентности) в единую модель, чтобы получить более целостное представление ветрового потока на электростанции. С помощью этой информации с высоким разрешением они могут показать частоту, местоположение и силу различных атмосферных особенностей в районе, что в сочетании с региональной погодой и данными о полете орла может помочь разработчикам получить прогнозную вероятностную модель того, как и куда полетит орел.

В сочетании с другими инструментами и анализами информацию из этой вычислительной структуры можно вводить в средства управления ветряной электростанцией, чтобы помочь прогнозировать траектории полета птиц, помогая операторам принимать более обоснованные решения о сокращении выбросов. Моделирование поведения орла на предполагаемой ветровой площадке также может помочь улучшить будущие усилия по выбору площадки для проекта.

На этапе построения модели команда сфокусировала свое атмосферное моделирование на определенном регионе в Соединенных Штатах и ​​начала проверку поведенческого компонента вычислительной структуры с данными телеметрии орла, которые представляют схемы полета орла, собранные Conservation Science Global и Геологической службой США. И именно это сравнение смоделированного и наблюдаемого поведения поможет команде выделить переменные, влияющие на движение орла, которые невозможно идентифицировать без учета атмосферных влияний.

В то время как текущая работа рассматривает миграционные перемещения на большие расстояния, поведенческая модель будет дополнительно дополнена новыми данными телеметрии, предоставляемыми системами стереокамер IdentiFlight, которые могут дать важную информацию о поведении в полете вблизи турбины в пределах километра от ветряной электростанции.

Команда проекта в настоящее время работает над извлечением необходимой информации о местных атмосферных условиях из чрезвычайно подробных и высокоточных симуляций, выполняемых на суперкомпьютерах.

Читать еще

Комментарий

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь