La modélisation des événements de givrage atmosphérique : interpolation de la NARR pour l'utilisation de GEM

Camion, Amélie (2012). La modélisation des événements de givrage atmosphérique : interpolation de la NARR pour l'utilisation de GEM. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Aujourd'hui, l'industrie éolienne connait une croissance grandissante dans les climats froids. Toutefois, cet environnement est propice aux accumulations de glace provoquant des bris des éoliennes et des instruments météorologiques, une diminution de la puissance utile et des dangers pour l'humain. La compréhension et la caractérisation du givrage atmosphérique est donc nécessaire pour optimiser la planification de l'installation des parcs. La confection d'un atlas du givre en Amérique du Nord peut être soutenu par les modélisations à l'aide de modèle de prévision numérique et de schéma de microphysique détaillant les types de précipitations givrantes et leur accumulation. Toutefois, il est important de créer un tel atlas sur une base historique, car ces évènements varient à chaque hiver. L'utilisation de fichiers d'entrées doivent donc contenir un maximum de données atmosphériques couvrant un grand domaine géographique pour ainsi s'assurer de couvrir les phénomènes météorologiques importants.

Dans ce travail, une méthodologie, consistant à automatiser une simulation des évènements de givre, basée sur l’utilisation de méthodes de simulation méso-échelle, a été développée. Cette méthodologie est un atout à tout atlas du givre permettant de fournir une information plus fine et plus complète sur un site d’intérêt.

L'objectif principal est de développer un outil informatique à l'aide de Matlab afin de rendre compatible les fichiers de la NARR (North Regional Re-Analysis) comme données d'entrée au modèle de prévision numérique GEM (Global Environnemental MultiScale). L'utilisation de ce modèle numérique permettra d'effectuer des simulations à méso-échelle des évènements givrants du Canada à une résolution spatiale de 32 km. Par la suite, une simulation à plus fine échelle, soit à une résolution de 5 km, permet de raffiner la détection des précipitations givrantes. L'objectif secondaire est l'installation d'instruments météorologiques pouvant fournir des informations concernant la durée, l'intensité et la fréquence des évènements givrant. De ce fait, un banc d'essai a été installé comprenant un détecteur de givre et un pluviomètre.

Finalement, les résultats de cette recherche montrent des résultats prometteurs de la modélisation des précipitations givrantes pour la confection d'un atlas givrant. Ces modélisations pourront être pilotées par des données de ré-analyse.

Résumé traduit

The wind industry is growing in cold climates. These environments are conductive to ice accumulation causing wind turbine and meteorological instruments failures, output power reduction and humans hazards. Therefore, the understanding and the characterizations of the atmospheric icing are required to optimize the wind farm installation. The production of an icing map in North America can be supported by the numerical weather prediction model and microphysics schemes detailing the different precipitation and accumulation types. Nevertheless, it is important to create such a atlas on a historical basis, because these events vary each winter. The use of input files for these models should contain a maximum of atmospheric data covering a large geographical area to ensure to cover the significant weather phenomena.

In this study, a methodology consisting to model the icing events, based on the meso-scale method, was developed. This methodology is complementary to an icing map allowing to get more information on a local site.

The main objective is to develop a tool to make compatible the input data, NARR (North Regional Re-Analysis), with the weather prediction model GEM (Global Environnemental Multi-Scale). With this model, it will be possible to model the icing events in Canada at a spatial resolution of 32 km. Then, a model at a spatial resolution of 5 km will allow to get more information in icing on Québec region. The secondary objective is to install weather instruments what can provide information regarding the duration, intensity and frequency of icing events. Thereby, a measuring station has been installed including an ice meter and an heated rain gauge.

Finally, the results of this research show promising results of the icing precipitation modeling for the preparation of an icing map. These models may be modeled by the reanalyse data.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie des énergies renouvelables et efficacité énergétique" Bibliogr. : f. [225]-227.
Mots-clés libres:	Industrie éolienne. Givrage. Givrage - Prévision. Givrage - Amérique du Nord. atlas, atmosphérique, banc, essai, GEM, modèle, numérique, ré-analyse
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Masson, Christian
Codirecteur:	Codirecteur Benoit, Robert
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	15 févr. 2013 18:35
Dernière modification:	02 mars 2017 22:44
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1126

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