Evaluación del desgaste de los anemómetros: aproximación estadística para corregir errores en la velocidad del viento

Abstract

[ES]Estudios recientes han revelado un descenso significativo de la velocidad del viento ("stilling") en los últimos 30-50 años. El impacto de la deriva de los anemómetros (desgaste en los rodamientos) en el debilitamiento observado en la velocidad del viento ha sido discutido como una causa parcial de este descenso. Sin embargo, hasta la fecha, ninguna investigación ha cuantificado su contribución. En este trabajo se desarrolla un estudio experimental de 3 años (2014-2016) con medidas de velocidad del viento en paralelo entre un anemómetro SEAC SV5 nuevo frente a otro desgastado. El anemómetro corresponde al utilizado por la Agencia Estatal de Meteorología en la red de estaciones meteorológicas automáticas desde mediados de la década de 1980. Los resultados de la intercomparación muestran un impacto estadísticamente significativo de la deriva del anemómetro en la medida de la velocidad del viento, con el anemómetro desgastado midiendo velocidades de viento más bajas frente al nuevo. El sesgo entre ambos ofrece un patrón temporal marcado y una clara dependencia a la velocidad del viento, siendo los vientos fuertes y débiles los que provocan mayores sesgos significativos. En este estudio se definen dos modelos de regresión capaces de corregir (minimizar) hasta un 37% el sesgo artificial provocado por el desgaste de los anemómetros en la velocidad del viento.

[EN]Recent studies on observed wind variability have revealed a decline (termed “stilling”) of wind speed during the last 30 50 years. The impact of cup anemometer drift (i.e., wear on the bearings) on the observed weakening of wind speed has been mentioned as a potential contributor to the declining trend. However, to date, no research has quantified its contribution to stilling based on measurements. In this study, a 3-year field experiment (2014-2016) with 10-minute paired wind speed measurements from one new and one malfunctioned (i.e., old bearings) SEAC SV5 cup anemometer which has been used by the Spanish Meteorological Agency in automatic weather stations since mid-1980s, was developed for assessing for the first time the role of anemometer drift on wind speed measurement. The results showed a statistical significant impact of anemometer drift on wind speed measurements, with the old anemometer measuring lower wind speeds than the new one. Biases show a marked temporal pattern and clear dependency on wind speed, with both weak and strong winds causing significant biases. We defined two regression models that correct up to 37% of the artificial bias in wind speed due to measurement with an old anemometer.