대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
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pp.386-389
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2006
The sea surface wind speed (SSWS) derived by microwave radiometer can be contaminated by change of microwave brightness temperature owing to the angle between the sensor azimuth and the wind direction (Relative Wind Direction). We attempt to correct the contamination to the SSWS derived by Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR) on Advanced Earth Observing Satellite II (ADEOS-II), by applying the method proposed by Konda and Shibata (2004). The improvement of accuracy of the SSWS estimation amounts to roughly 60% of the error caused by the RWD effect.
In light of extreme value distribution probability, an improved prediction method of the Recurrence Period Wind Speed (RPWS) is constructed considering wind direction, with the Equivalent Independent Wind Direction Number (EIWDN) introduced as a parameter variable. Firstly, taking the RPWS prediction of Beijing city as an example, the traditional Cook method is used to predict the RPWS of each wind direction based on the measured wind speed data in Beijing area. On basis of the results, the empirical formulae to determine the parameter variables are fitted to construct an improved expression of the non-exceedance probability of the RPWS. In this process, the statistical model of the optimal threshold is established, and thus the independent wind speed samples exceeding the threshold are extracted and fitted to follow the Generalized Pareto Distribution (GPD) model for analysis. In addition, the Extreme Value Type I (EVT I) distribution model is used to predict and analyze the RPWS. To verify its wide applicability, the improved method is further used in cities like Jinan, Nanjing, Wuxi, Shanghai and Shenzhen to predict and analyze the RPWS of each wind direction, and the prediction results are compared against those gained via the traditional Cook method and the whole direction. Results show that the 50-year RPWS results predicted by the improved method are basically consistent with those predicted by the traditional method, and the RPWS prediction values of most wind directions are within the envelope range of the whole wind direction prediction value. Compared with the traditional method, the improved method can readily predict the RPWS under different return periods through empirical formulae, and avoid the repeated operation process and some assumptions in the traditional Cook method, and then improve the efficiency of prediction. In addition, the improved RPWS prediction results corresponding to the GPD model are slightly larger than those of the EVT I distribution model.
Since 1990s many skyscrapers have been built in Seoul. However, gusty winds occur among tall buildings by descending turbulences due to the upper air blocking. This study aims to investigate the wind characteristics of skyscraper prevailing wind direction. In order to evaluate the building wind in this area, The wind speed and the wind direction were measured using propeller type RM-Young wind monitor in this study. The maximum wind speed was recorded by 15.1 m/sec and the main wind direction is WNW and NW. The ultimate purpose of this study is to figure out the phenomena of building wind impact and also to provide essential basic data for establishing proper guidelines in building wind impact assessment for skyscrapers in Korea.
The purpose of this study was to analyze the wind force distribution on the two single-span arched plastic house depending upon the house spacing and wind direction, which may provide the fundamental criteria for the structural design. In order to specify the wind force distribution, the variation of the wind force coefficients, the mean wind force coefficients and the drag force coefficients were estimated from the wind tunnel test data. The results obtained are as follows : 1. At the wind direction of 90$^{\circ}$, there was a typical span interval at which the maximum negative pressure was occured at the edge of the inside walls. 2. In the consideration of wind loads, the wind force coefficients estimated from independent single-span arched plastic house should not be directly applied to the structural design on the double houses separated. 3. The average maximum negative wind force on the inside walls was occured at the wind direction of 90$^{\circ}$, and the variations depending on the span intervals was not significant. 4. The average maximum drag force was occured at the wind direction of 300, and the magnitude of drag force was more significant at the first house. As the distance between two houses was increased, the drag force was slightly increased for every wind direction.
The seasonal mean wind direction and wind speed in a greater coasting area are investigated using the ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) data for 11 years from 1985 to 1995. In winter, the main wind direction in Korea and vicinity, Taiwan and vicinity, and the North Pacific Ocean of middle latitudes is a northwesterly wind, northeasterly wind, and westerly wind respectively. The wind speed is strongest in the East China Sea, the South China Sea, and the North Pacific Ocean of low latitudes(Beaufort wind scale 5-6). A distribution pattern of wind direction in spring and fall is similar to that in winter. Seasonal mean wind speed is strongest in winter and the next is fall. The wind speed in summer is generally weak. However, that in the Indochina and vicinity is strong by the influence of Asian monsoon.
To investigate the building wind characteristics of skyscraper nearby areas, two points were selected and the wind speed and the wind direction data were measured using 2-D ultrasonic anemometer and propeller type wind monitor during the winter time. The study site is Dohgok-dong, Seoul. After measurement, wind data whose speed is equal to or more than Beaufort level five were selected, classified and analyzed in terms of direction, velocity level and hourly difference. The prevailing wind point is higher than street canyon in terms of intensity and frequency. The main direction is also different. This study aims to figure out the phenomena of building wind impact and also to provide essential basic data for establishing proper guidelines in building wind impact assessment for skyscrapers in Korea.
The joint distribution of wind speed and wind direction at a bridge site is vital to the estimation of the basic wind speed, and hence to the wind-induced vibration analysis of long-span bridges. Instead of the conventional way relying on the weather stations, this study proposed an alternate approach to obtain the original records of wind speed and the corresponding directions based on field measurement supported by the Structural Health Monitoring System (SHMS). Specifically, SHMS of Sutong Cable-stayed Bridge (SCB) is utilized to study the basic wind speed with directional information. Four anemometers are installed in the SHMS of SCB: upstream and downstream of the main deck center, top of the north and south tower respectively. Using the recorded wind data from SHMS, the joint distribution of wind speed and direction is investigated based on statistical methods, and then the basic wind speeds in 10-year and 100-year recurrence intervals at these four key positions are calculated. Analytical results verify the reliability of the recorded wind data from SHMS, and indicate that the joint probability model for the extreme wind speed at SCB site fits well with the Weibull model. It is shown that the calculated basic wind speed is reduced by considering the influence of wind direction. Compared to the design basic wind speed in the Specification of China, basic wind speed considering the influence of direction or not is much smaller, indicating a high safety coefficient in the design of SCB. The results obtained in this study can provide not only references for further wind-resistance research of SCB, but also improve the understanding of the safety coefficient for wind-resistance design of other engineering structures in the similar area.
In a previous study, a technique for measuring wind speed and direction by using a roll-rotating three-axis ultrasonic anemometer was proposed and verified by wind tunnel tests. In the tests, instead of a roll sensor, roll angle was trimmed to make no up flow in the transformed wind speeds. Verification was done in point of the residual error of the rotation effect treatment. In this study, roll angle was measured from the roll motor encoder and the transformed wind speed and direction on the test section axis were compared with the ones provided to the test section. As a result, up to yaw $20^{\circ}$ at a wind speed of 12 m/sec or over, the RMS error of wind speed was within the double of the ultrasonic anemometer error. But at yaw $30^{\circ}$, it was over the double of the ultrasonic anemometer error. Regardless of wind speed, at yaw $20^{\circ}$ and $30^{\circ}$, the direction error was within the double of the ultrasonic anemometer error. But at yaw $10^{\circ}$ or less, it was within the error of the ultrasonic anemometer itself. This is a very favorable characteristic to be used for wind turbine yaw control.
The wind pressure distributions were analyzed to provide fundamental criteria for the structural design on e single-span arched house according to the wind directions through the wind tunnel experiment. In order to investigate the wind force distributions, the variation of the wind force coefficients, the mean wind force coefficients, the drag force coefficients and the lift force coefficients were estimated by using the experimental data. The results obtained are as follows: 1. When the wind direction was normal to the wall, the maximum positive wind pressure along the height of the wall occurred approximately at two-thirds of the wall height because of the effects of boundary layer flow. 2. When the wind direction was 30$^{\circ}$ to the wall, the maximum positive wind force occurred at the windward edge of the wall. When the wind direction was parallel to the wall, the maximum negative wind force occurred at the windward edge of the wall. 3. The maximum negative wind force along the width of the roof appeared around the width ratio, 0.4, and that along the length of the roof appeared around the length ratio, 0.5. 4. According to the results of the mean wind force coefficients analysis, the maximum negative wind force occurred on the roof at the wind direction of 30$^{\circ}$. 5. The wind forces at the wind direction of 30$^{\circ}$ instead of 0$^{\circ}$ are recommended in the structural design of supports for a house. 6. To prevent partial damage of a house structure by wind forces, the local wind forces should be considered to the structural design of a house.
The accurate evaluation of wind characteristics and wind-induced structural responses during a typhoon is of significant importance for bridge design and safety assessment. This paper presents an expectation maximization (EM) algorithm-based angular-linear approach for probabilistic modeling of field-measured wind characteristics. The proposed method has been applied to model the wind speed and direction data during typhoons recorded by the structural health monitoring (SHM) system instrumented on the arch Jiubao Bridge located in Hangzhou, China. In the summer of 2015, three typhoons, i.e., Typhoon Chan-hom, Typhoon Soudelor and Typhoon Goni, made landfall in the east of China and then struck the Jiubao Bridge. By analyzing the wind monitoring data such as the wind speed and direction measured by three anemometers during typhoons, the wind characteristics during typhoons are derived, including the average wind speed and direction, turbulence intensity, gust factor, turbulence integral scale, and power spectral density (PSD). An EM algorithm-based angular-linear modeling approach is proposed for modeling the joint distribution of the wind speed and direction. For the marginal distribution of the wind speed, the finite mixture of two-parameter Weibull distribution is employed, and the finite mixture of von Mises distribution is used to represent the wind direction. The parameters of each distribution model are estimated by use of the EM algorithm, and the optimal model is determined by the values of $R^2$ statistic and the Akaike's information criterion (AIC). The results indicate that the stochastic properties of the wind field around the bridge site during typhoons are effectively characterized by the proposed EM algorithm-based angular-linear modeling approach. The formulated joint distribution of the wind speed and direction can serve as a solid foundation for the purpose of accurately evaluating the typhoon-induced fatigue damage of long-span bridges.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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