Welkom op de projectpagina van het WIN-WIN experiment. Zes datareeksen, vier parameters, twee windmeters en één onderzoeksvraag: hoe verhoudt het richtingsgedrag van de windstoten zich ten opzichte van de doorstaande wind?

Statusmeldingen

Op 23 november is de tweede windmeter na een kalibratie- en observatieperiode weer naar beneden verplaatst. De aankomende paar weken vormen een testperiode om te zien of alles zich naar wens gedraagt voordat de echte meetperiode begint.
We hebben momenteel een issue met de Meteobridge, die blijft zo nu en dan Bad Gateway uitspugen. Het lijkt willekeur welke grafieken laden en welke niet. F5 indrukken kan helpen. We werken eraan uit te zoeken waardoor dit gedrag zich voordoet.

Meer weten? Lees onder de grafieken een gedetailleerde beschrijving van het experiment.

VVA-grafiek* van de laatste 24 uur

Doorstaande wind en windstoten in het lopend etmaal

Windrichting (punten) en de ZDGJ-grafiek**

*Verklaring VVA: Vlotte Visuele Analyse. De grafiek toont de doorstaande wind op twee meter, de doorstaande wind op tien meter, de windstoten op tien meter en de windrichting op tien meter. Als de windstoten ruiger uitslaan ten opzichte van de doorstaande wind, zou ook de puntencurve een extra wip omhoog moeten maken.

**Verklaring ZDGJ: ‘Zelluf-Doen-Grote-Jongen’-grafiek. In dit frame kan je zelf alle zes datareeksen van de laatste 24 uur naar eigen inzicht over elkaar heen projecteren. Door op de items in de legenda te klikken of tikken kunnen ze aan en uit worden gezet zodat je eigen analyses kan maken.

Achtergrond bij het project- en experiment

Het is bekend dat de wind met toenemende hoogte doorgaans ruimt (van richting verandert met de klok mee). Dat komt doordat de wind aan de grond wordt gehinderd door wrijving, terwijl de wind op enige hoogte daar minder last van heeft en zich eerder geostrofisch gedraagt: parallel aan de isobaren die je op een weerkaart kan aantreffen. Windvlagen kunnen gezien worden als wervelingen of turbulentie waarbij de windsnelheid van grotere hoogte tijdelijk even doormengt tot aan de grond. Een windvlaag heeft daardoor gemiddeld gesproken een iets geruimde richting ten opzichte van de doorstaande wind.

Met een anemometer en een windvaan (die standaard al op de meetmast zit) kan dit al worden waargenomen, maar het probleem daarvan is dat men dan een rekenkundige regel moet hanteren om te bepalen wanneer er nog sprake is van doorstaande wind en vanaf wanneer het een windstoot genoemd kan worden. Het wordt robuuster wanneer een tweede windmeter op twee meter hoogte wordt geplaatst die als referentie dient voor de doorstaande grondwind. Omdat Weerstation Holsloot in een verlaten kale vlakte is gesitueerd waar de wind niet wordt gehinderd door andere objecten, kan op de locatie probleemloos het logaritmisch windprofiel worden gehanteerd. Doordat er met twee windmeters ook twee meethoogtes zijn, is de curve van het logaritmisch profiel per observatie telkens vast te stellen.

Met twee windmeters kan de doorstaande wind dus robuuster worden gedefinieerd. Ook kan worden gekeken hoe het standaard hoekverschil tussen de gehinderde wind op twee meter en de meer vrije wind op tien meter op de top van de meetmast bij toenemende windkracht of veranderende windrichting zich gedraagt, zodat het windgedrag dieper analyseerbaar is. De windstoten geobserveerd op tien meter hoogte kunnen langs deze data worden gelegd om hun gedrag te analyseren in windrichting, windkracht en in speciale situaties zoals frontpassages.

Voordat statistiek op de data kan worden bedreven is eerst een groot aantal observaties nodig. De operationele windmeter op tien meter heeft daartoe gezelschap gekregen van een tweede, identieke windmeter. Na een kalibratieperiode waarbij ze beiden op tien meter bovenin de meetmast hangen om te zien of hun gedrag daadwerkelijk identiek is, wordt de tweede windmeter aan de mast naar beneden verplaatst en op een hoogte van twee meter weer in gebruik komen. Daarna volgt een lange periode van observaties waarin de data wordt gegenereerd om de meetreeks op te bouwen. Met het toenemen van de omvang van de meetreeks kan dan langzaam maar zeker steeds beter statistische analyse worden verricht.

Een database is een vrij saai ding. Terwijl de campagne loopt kan er daarom ook grafisch een vlotte blik op de data worden geworpen. De observaties van het meest recente etmaal zijn daartoe grafisch zichtbaar gemaakt op deze pagina. Daarmee is een vlotte visuele analyse (VVA) reeds mogelijk wanneer bijvoorbeeld een front passeert, waarmee het experiment ook ‘live’ kan worden gevolgd.

Het idee voor het experiment is ontstaan naar aanleiding van een ingekomen email bij collega-weerstation Meteotoren in Den Haag. De projectnaam (WIN-WIN) is herleid op de naam die een windsensor heeft in de database: wind0wind. Twee windmeters levert niet alleen dubbel zoveel data op, maar een veelvoud aan kennis, zodat met twee windmeters letterlijk in de meetmast en figuurlijk qua kennis een win-win situatie ontstaat. Voor meer informatie over het WIN-WIN experiment kan met contact opnemen via het formulier op deze pagina.

Onderzoeksvragen:

1: Is een meetmast van tien meter in vrije veldopstelling voldoende om een verschil in de hoek van de doorstaande wind tussen 2 en 10 meter te kunnen waarnemen? (d.w.z. genoeg verschil om statistisch significant te zijn en dus overeind te blijven bij de vervolgvragen?)

2: Hoe gedraagt zich het verschil in de hoek van de wind bij windstoten t.o.v. de doorstaande wind bij verschillende kompasroosrichtingen en windsterktes?

3: Is het verschil in de hoek van de wind bij windstoten t.o.v. de doorstaande wind extra aanwezig bij een regimeverandering met tijdelijk meer doormenging, zoals bijvoorbeeld een frontpassage?

4. Zijn deze verbanden (indien aantoonbaar) te kwantificeren in een verband dat zich houdt aan een eenvoudige formule (al dan niet via een taylorbenadering)?

Tijdsplan

In oktober 2019 wordt de tweede windmeter tijdelijk bevestigd op tien meter, pal onder de operationele windmeter 108-1 Win0. Na een testperiode en kalibratie (indien nodig) wordt deze in november verplaatst naar twee meter hoogte en in de database als 108-2 Win2 in dienst genomen.
In december 2019 wordt het experiment gestart en heel 2020 vormt vervolgens de (lange) tijdsperiode die nodig is om de dataset op te bouwen. Vanaf januari 2021 is in principe genoeg data verzameld en kan analyse plaatsvinden. Windmeter 108-2 Win2 blijft vanaf januari 2021 tot nader order gewoon op twee meter in dienst totdat hij wellicht nodig is voor een nieuw, toekomstig vervolgexperiment.

Resultaten

Er volgt geen wetenschappelijk paper, maar als de resultaten de moeite waard zijn volgt misschien wel een artikel in de Weerspiegel (verenigingsblad van de Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie) en een terugkoppeling aan de personen aan wie het idee voor deze proef te danken was. De dataset wordt na januari 2021 als opendata inclusief metadata beschikbaar gesteld voor iedereen die ermee wil stoeien.