Ilmatieteen laitoksen virallisilla sääasemilla tuulen nopeutta ja suuntaa mitataan Maailman Ilmatieteen Järjestön WMO:n ohjeiden mukaisesti 10 m korkeudella maanpinnasta, tai vastaavasti 10 m lähimetsän tai –puuston yläpuolella. Nykyaikaisten tuulivoimaloiden napakorkeus on 100-130 m, eli tuulen nopeus on mm. tuotantoarvioita varten tunnettava huomattavasti korkeammalta kuin millä sääasemien tuulimittaukset tehdään.
Sääasemien tuulimittauksista voidaan laskea tuulen nopeus tarvittavalle korkeudelle, kun tunnetaan tuulen nopeuden vertikaalisen muutoksen lainalaisuudet ja siihen vaikuttavat tekijät.
Usein riittää tuulen nopeuden vertikaalisen muutoksen tarkastelu ns. neutraalin säätilan vallitessa. Neutraalissa tilanteessa lämpötilan T vertikaalinen muutos on lähellä adiabaattista muutosta eli lämpötila alenee 1ºC/100m. Tällöin edellinen yhtälö muodostuu huomattavasti yksinkertaisemmaksi, ja tuulen nopeus u (m/s) korkeudella z (m) maanpinnasta, voidaan laskea seuraavan kuvan yhtälöstä.
Maaston rosoisuuden z0 vaikutus tuulen vertikaaliseen muutokseen
Edellisestä yhtälöstä voidaan todeta, että tuulen nopeus kasvaa ylöspäin mentäessä nopeammin kun parametrin z0 arvo kasvaa. Sen arvo puolestaan riippuu maaston epätasaisuudesta. Oheisessa kuvassa on esitetty tuulen nopeuden arvot (m/s) eri korkeuksilla (10-200 m) kolmella eri z0:n arvolla, kun tuulen nopeus 10 metrin korkeudella on 5 m/s.
Kaupunkeja tai jyrkkäseinäisiä rinteitä voidaan pitää hyvin rosoisina samoin kuin korkeiden metsien reuna-alueita. Kohtalaisen sileinä pintoina voidaan puolestaan pitää vesi-, jää- ja lumipeitteitä, lukuun ottamatta korkeita ahtojäävalleja. Tietyn paikan rosoisuus voi myös olla riippuvainen vuodenajasta. Esimerkiksi peltojen rosoisuus muuttuu vuodenajan mukaan, kun kesällä vilja on korkeaa ja talvella maa on tasaisen lumipeitteen peittämää.
Lisätietoja:
Maaston rosoisuuden vaikutus tuuleen
Lähteitä:
Tammelin B., 2003
B. Tammelin, 2003, esityksessä B. Tammelin: Tuulivoimameteorologia, 2006
WMO 1981. Meteorological aspects of the utilization of wind as an energy source. Technical note 175. WMO- No. 575. Geneva, 180p.
Tammelin, B., 1991. Meteorologista taustatietoa tuulienergiakartoituksille. Ilmatieteen laitos. 332 s.