中国及世界风资源变化研究进展

20世纪以来.随着能源需求成倍增长,风能资源因其安全、清洁、丰富的特性已成为世界上增长最快的能源方式.有关风能资源可持续利用的近地层风和风能资源变化研究也逐渐开展起来.20世纪观测事实研究表明,①全球高纬度地区风速呈增大趋势,而中低纬度地区风速呈减小趋势变化;②中国近50年来年平均风速呈明显的减小趋势变化;⑨中国区域城市化发展、测站迁址及测风仪器的变更都对中国年平均风速的长期变化产生了一定影响,但都不是近50年来中国年平均风速呈显著减小趋势的主因;大气环流的变化才是造成中国年平均风速呈显著减小趋势的最可能原因.与风和风能资源预估相关的研究表明,21世纪由于人为温室气体排放增加和全球变暖,中国年平均和冬季平均风速和风功率密度将可能减小,夏季平均风速和风功率密度的变化不确定性较大.目前,利用气候模式模拟和预估近地层风速方面的研究才刚刚开始.今后还需要做大量和长时间的研究试验,才能得到更可靠的结论.     

1960年至2004年南京市风速变化及其成因研究

利用南京、高淳、江宁、江浦、六合、溧水六个地面站1960年至2004年逐日平均风速数据资料,分析了南京市平均风速的时空变化特征及其可能原因。其结果表明：近45年来南京市年平均风速为2.61 m/s,最大平均风速出现在3月,为3.08 m/s,十月的平均风速最小,为2.45 m/s。一年四季中,春季的平均风速最大,为2.93 m/s,秋季平均风速最小,为2.50 m/s,呈现出＂春季大,秋季小＂的季节分布类型。近45年间各季节与年平均风速的年代际变化趋势基本一致,都呈现出波动性变化及总体减弱的趋势。在空间上,南京市平均风速呈现出＂南大北小＂的地理分布格局。风速的变化,主要是由于全球气候变暖下中国乃至亚洲大气环流的变化而引起的局地环流的变化。此外,强冷空气南下次数和强度的减小、台风的减少、观测环境的影响、仪器性能的差异以及统计时次的变更等也是引起南京市风速变化的原因。     

近50年青岛地面风速、气温的变化周期及突变形势分析

利用来自青岛地区近50年的地面观测资料,对该地区地面风速、气温的长期变化趋势进行分析,主要分析了变化周期、突变现象等。研究发现：（1）青岛地区逐年平均的地面风速、气温存在多种尺度的显著性变化周期。气温具有显著的2.1年至2.7年、3.6年至5.3年的变化周期以及32年以上的长周期震荡;风速存在显著的2年至4年的变化周期以及16年以上的长周期震荡。（2）1月、7月的地面气温、风速均存在显著性变化周期。（3）青岛地区的地面气温在近50年期间存在显著的突变现象,突变期为1989年;地面风速在近50年期间并不存在显著的突变形势。（4）青岛地区的地面气温在冬季的突变期为1986年,夏季的突变期为20世纪70年代后期和20世纪80年代初期;青岛地区的地面风速在冬季不存在显著的突变现象,夏季的突变期为2003年。     

廊坊地区极大风速时空变化特征及影响因素分析

以1981—2020年廊坊地区逐日大风气象观测资料为基础，采用阵风系数方法获取1981—2020年极大风速序列，对廊坊地区极大风速变化特征和影响因素进行分析.结果表明：廊坊地区年平均极大风速为21.67 m/s,近40 a,廊坊地区年平均极大风速呈波动下降趋势，年平均极大风速显著减小，廊坊地区月平均极大风速整体呈春季高、冬季和夏季次之、秋季最低的变化特征；从空间分布看，不同重现期的极大风速和近40 a极大风速极值分布均呈南部高、中北部次高、中西部最低的分布特征，但近5 a,极大风速高值则主要出现在廊坊市区、霸州市、香河县等中部地区；廊坊地区极大风速的变化与气温具有负相关关系，气候变暖可以认为是极大风速减小的影响因素.     

天津沿海气候特征及灾害性天气影响

利用天津1981—2017年气象资料,对沿海地区天气气候变化规律以及主要灾害性天气进行分析。结果表明,近40年来天津沿海地区气候显著变暖,增暖速率达到0.4℃/10年,且具有明显的冷暖阶段性转折变化,气温升高的主要原因在于春季升温明显,尤其白天气温升温最快,对于气候变暖贡献最大;降水量变化较为稳定,长期变化趋势为基本持平略有减少,年平均降水量为534.6 mm,暴雨日数呈减少趋势;天津沿海具有明显的季风特征,冬季以西北风为主,夏季盛行偏南风,风速显著减小,大风最多的季节为春季;雾霾呈春夏少、秋冬多的特点,冬季受冷空气的持续影响,渤海海域海冰面积持续增多,2017年达到16 946 km~2。     

近47年城市化发展对沈阳区域局地气候的影响研究

利用1959—2005年沈阳及周边郊区4县(康平、新民、法库、辽中)台站的气候观测资料,研究分析了沈阳城区、郊区气温、降水量、相对湿度、风速的变化趋势和特点。在此基础上,探讨了城市化发展对沈阳区域气候变化产生的影响。研究发现:1)近47年来,沈阳平均气温上升显著,其中冬季、春季增暖幅度最大,夏季最弱。同时,沈阳郊区增暖幅度略大于城区增暖幅度。2)沈阳年降水量、相对湿度、平均风速整体均呈下降趋势,降幅以平均风速最大,降水量最小。沈阳降水量的季节变化比较复杂,冬季降水量轻微增加。分析结果显示,沈阳城市化发展对区域局地气候产生了重要影响,尤其是近年来对郊区气温影响显著。另外,城市化进程对平均气温、风速的影响比其对相对湿度、降水量的影响更为显著、直接。     

近47年城市化发展对沈阳区域局地气候的影响研究

利用1959-2005年沈阳及周边郊区4县（康平、新民、法库、辽中）台站的气候观测资料,研究分析了沈阳城区、郊区气温、降水量、相对湿度、风速的变化趋势和特点。在此基础上,探讨了城市化发展对沈阳区域气候变化产生的影响。研究发现：1) 近47年来,沈阳平均气温上升显著,其中冬季、春季增暖幅度最大,夏季最弱。同时,沈阳郊区增暖幅度略大于城区增暖幅度。2) 沈阳年降水量、相对湿度、平均风速整体均呈下降趋势,降幅以平均风速最大,降水量最小。沈阳降水量的季节变化比较复杂,冬季降水量轻微增加。分析结果显示,沈阳城市化发展对区域局地气候产生了重要影响,尤其是近年来对郊区气温影响显著。另外,城市化进程对平均气温、风速的影响比其对相对湿度、降水量的影响更为显著、直接。     

气候系统模式MIROC对中国降水和地面风场日变化的模拟

本文利用日本东京大学气候系统研究中心、日本环境研究所和日本地球环境研究中心联合开发的MIROC 3.2气候系统模式模拟的当前情况下(以1991-1995年为代表)和全球增暖情景(A1B假设)下(以2091-2095年为代表)3小时平均降水和地面风场资料,检验模式对中国地区降水和青藏高原、中国东部沿海等地区地面风场日变化模拟能力并分析全球增暖情景下日变化与20世纪末的差异.结果表明:模式对中国地区降水日变化有较好的模拟能力,模拟的青藏高原东侧最大降水出现在午夜,南部沿海地区最大降水出现在晚上,东北地区降水最大值出现在下午等日变化特征与观测资料基本一致,对青藏高原大地形山谷风和东部沿海地区海陆风日循环也有较好的模拟,但对江淮流域夏季降水日循环上午和傍晚双峰结构的模拟与观测差异较大.全球增暖情景下,中国大部分地区日降水总量增大,但各时刻降水占日总降水比例改变很小,青藏高原、东部沿海等地区各个时刻差值风场风向角明显改变,风速差异增加.     

近50年浙江沿海地区降水变化特征分析

基于1971—2020年浙江沿海地区38个气象站点的逐日降水资料，运用线性倾向估计、滑动平均、Mann-Kendall检验等方法，对该地区近50年的降水变化特征进行了系统分析.结果表明：浙江沿海地区的降水量、极端降水强度及极端降水天数均呈现上升趋势；北部、中部沿海地区的降水量的年代际变化特征均呈现“少→多→少→多”的变化过程，而南部沿海地区则呈现“少→多”的变化过程；突变性检验的地区差异明显，北部沿海地区年降水量的突变现象出现在2013年，中部沿海地区出现在1973年和2012年，而南部沿海地区在20世纪70—80年代存在多个突变点；研究区的极端降水格局主要受热带气旋等因素的影响.该结果可以为浙江沿海地区的防灾减灾、海岸资源管理等提供科学依据和决策参考.     

近40年藏西北荒漠生态功能区风速时空分布特征分析

利用藏西北羌塘草原荒漠生态功能区所辖7个气象观测站1971～2010年逐日平均风速数据,采用现代统计方法诊断分析.结果:近40年藏西北荒漠生态功能区平均风速呈现逐年减小趋势,其中冬季平均风速减小率最大,减小率为0.5m/s.10a,年平均风速减小率为0.4m/s.10a;冬季平均风速突变发生在1982年,其余各季和年的突变发生在20世纪90年代初期;冬春季及年平均风速具有14年的显著周期.影响藏西北风速减少的原因不仅有人类保护的原因,也有气候变化促使纬向环流加强、径向环流减弱的贡献;藏西北地区冬季和年平均风速具有自主体向东西两边减少的趋势.     

沿海城市风场时空特征分析 ——以福建省晋江市为例

为分析沿海城市风场的时空变化规律,本文以福建省晋江市为例,在当地气象观测资料的气候统计基础上,通过风矢量分解、统计与数值模拟、海陆风日等方法,从静风、主导风与海陆风三个方面研究了晋江城市风场的基本规律,初步了解沿海城市风场的基本特征。结果如下：沿海城市受海陆地形等因素影响导致当地平均风速较高,静风天较少,风能资源丰富;我国沿海城市大多处在季风气候区域,不同季节主导风向差异明显,符合季风气候特征;沿海城市风场受海陆风等局地风场影响较大,某点出现海陆风的频率与其到海岸线距离大体呈负相关规律,海风与陆风风向在海陆风日内转换差异显著,海陆风各项特征均具有季节性差异。本文可为沿海城市风场时空特征研究提供基础理论方法,并且为沿海地区的天气预报与监测、污染扩散与传输、农业种植区划、风资源利用等方面提供十分重要的理论依据。     

中国近海海面风场的分类

为系统研究中国近岸海域海面风的统计特征, 利用聚类分析方法实现了风区域划分和风场的自动分类, 得到4个风区域, 共31个风场类型。风区域反映了中国近海海域风速的区域相关性。风场类型很好地识别出各海区季风典型场, 以及反映海区常见天气系统的特征风场。一些处于冬夏季风过渡时期和可在全年出现的特定风场类型也被识别出来。风场类型除了对平均风速有影响外, 对其他气象要素包括温度、湿度, 也有显著性影响。对各个风场类型的出现频率、时间分布、平均风速和风向分布等特征量的全面分析, 揭示了中国近岸海域海面风场的统计特征。     

中国近地层风能资源的时空变化特征

近地层风能蕴量是随着大气背景的变化而变化的特殊物理量,研究在全球变暖的背景下近地层风能资源的气候变化与分布特征,对我国风能产业的发展规划具有重要的理论意义和实际价值.选取全国186个地面站在1960-1999年共40年的常规风速观测资料,采用了分段线性拟合、变化速率计算等方法,对研究区域内年平均风速进行了趋势分析,又通过对逐年的平均风能密度做REOF分解,提取了具有不同风能变化型态的7个显著区域,探讨了风能资源的时空气候变化特征.研究结果发现:中国逐年平均风速呈现"冬春大、夏秋小"型,40年来各季和全年的年平均风速、风能密度均是显著减弱的,在70年代中前期之后出现显著的持续下降趋势;北方区、东北区、东部沿海区的风能资源相对最为丰富,变化幅度也最大,中部区风能资源最为贫乏,变化幅度最小.风能资源的分布特点和变化趋势与影响我国的冬、夏季风系统的气候变化关系密切.     

The climate influence of anthropogenic land-use changes on near-surface wind energy potential in China

There is considerable interest in the potential impact of climate change on wind energy in China. The climate change of near-surface wind energy potential in China under the background of global warming and its association with anthropogenic land-use changes are investigated by calculating the difference in surface wind speeds between the NCEP/NCAR reanalysis data and the observations since the reanalysis dataset contains the influence of large-scale climate changes due to greenhouse gases, it is less sensitive to regional surface processes associated with land types. The surface wind data in this study consist of long-term observations from 604 Chinese Roution Meteorological Stations and the NCEP/NCAR reanalysis data from 1960-1999. The results suggest that the observed mean wind speeds significantly weakened and the near-surface wind power trended downward due to urbanization and other land-use changes in the last 40 years. The mean wind energy weakened by -3.84 W·m^-2 per decade due to the influence of anthropogenic land-use change, which is close to the observed climate change （-4.51 W·m^-2/10 a）.     

平鲁县风能资源状况分析

通过对平鲁区近30年风观测资料的综合分析,发现平鲁区多年年平均的风速日变化范围在2.5m/s～5m/s之间,风速的日变化主要随太阳辐射的变化而变化,风速的大小受太阳辐射、下垫面和地形影响较大。指出平鲁区每年4月份的风速最大,3月份风速次大,全年风速最大的季节在春季,冬季次之,夏季风速最小;全年的风能主要是由西北偏西风和西风提供,这两个风向的风能占到总风能的72%;多年的年平均风速没有明显的增大或减少趋势。     

上海环球金融中心大楼顶部良态风风速实测

对结构高度为492 m的上海环球金融中心大楼顶部实测到的良态强风时段下的平均风速和脉动风速数据进行了分析,得到了3 s、10 min以及1 h时距下的平均风速值,并对其进行线性拟合.结果表明,10 min平均风速与3 s平均最大(瞬时最大)风速的比值约为0.876 8.根据实测数据,还分析了湍流度和阵风因子,结果表明,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,此外,对比了部分时段内的实测脉动风速功率谱密度与VonKarman谱,两者较为吻合.     

Determining factors in potential evapotranspiration changes over China in the period 1971–2008

Potential evapotranspiration (ET_o) is important to hydrological cycling and the global energy balance. Based on a modified FAO56-Penman-Monteith model, ET_o was simulated for 603 meteorological stations across China in the period 1971–2008. Spatial distribution and temporal change of ET_o were characterized, and the determining factors in ET_o were revealed by sensitivity analysis. Results show obvious regional differences in annual average ET_o and its determining factor. In general, annual average ET_o decreased in the period 1971–2008, but increased since the 1990s. Wind speed and sunshine duration were determining factors in the annual ET_o trend, with smaller contributions from relative humidity and temperature. Declining wind speed was the determining factor in decreasing annual ET_o in northern temperate regions and the Tibetan Plateau. The spatial extent of wind speed influence contracted to northwest China in summer, and expanded to the whole country in autumn. Decreasing sunshine duration was the determining factor in decreasing annual ET_o in subtropical and tropical regions, especially in summer, with a larger spatial influence mainly to the southeast of the farming-pastoral region. ET_o change has distinct impacts on earth surface ecosystems and environment depending on different determining factors.     

全球气候变化下的半干旱区相对湿度变化研究

为揭示全球气候变化下半干旱区空气相对湿度的变化规律,利用线性回归分析、多元线性相关分析以及M-K检验法对吉林省西部5个站点的1953年以来的相对湿度、气温、降水和风速资料进行了研究.结果表明:相对湿度的年变化曲线呈双峰型,相对湿度的最大值出现在8月,次大值出现在1月,最小值出现在4月,次小值出现在10月.夏、秋季的相对湿度较大,而春、冬季的相对湿度较小.近50年,年平均相对湿度及春、夏、秋、冬四季的相对湿度在波动中下降,下降趋势不显著;但是9月和10月的平均相对湿度下降显著.影响相对湿度变化的主要因子是温度和降水,风速也起一定的作用.相对湿度的变化与温度和风速变化呈负相关关系,与降水变化呈正相关关系.     

影响高速公路交通的致灾大风危险性评价

 利用全国2373个国家级地面气象观测站2005-2014年10 min平均风速以及2009-2014年1 h内极大风速资料,基于气象行业标准（QX/T 111-2010）中风力对高速公路交通运行影响的等级划分,选取频率与强度作为指标构建评价体系,结合熵权法计算致灾因子危险性综合指数,编制全国致灾大风危险性评价图。结果表明,对高速公路交通运行产生影响的致灾大风高危险区主要分布在内蒙古中西部、西藏北部和西部的局部地区以及新疆阿拉山口、达坂城、三十里风区与百里风区范围内;较高危险区主要分布在内蒙古中部和西部、甘肃西部、青海西部和南部、新疆西北部和东部以及东部沿海的部分地区;全国其他地区主要高速公路沿线的致灾大风危险性则相对较低。     

Coastal erosion in China under the condition of global climate change and measures for its prevention

The general characteristics of coastal erosion in China are described in terms of the regional geography, the form of erosion, the causes of erosion, and the challenges we are facing. The paper highlights the relationship between coastal erosion and sea level rises,storm waves and tides, and the influence of global climate changes on coastal erosion along the coastal zone of China. The response of the risk of coastal erosion in China to climate changes has obvious regional diversity. Research into and the forecasting of the effects of climate changes on coastal erosion are systemic work involving the natural environment, social economy, and alongshore engineering projects in the global system. Facing global warming and continual enhancement of coastal erosion, suggestions for basic theoretical study, prevention technology, management system assurance, and strengthening the legal system are presented here.