近50 a黑龍江省地面平均風(fēng)速變化

劉傳順,劉玉蓮

（黑龍江省氣候中心,黑龍江哈爾濱 150030）

近50 a黑龍江省地面平均風(fēng)速變化

劉傳順,劉玉蓮

（黑龍江省氣候中心,黑龍江哈爾濱 150030）

利用氣候統(tǒng)計(jì)方法分析黑龍江省近50 a地面平均風(fēng)速，得出結(jié)論：黑龍江省氣象觀測(cè)地面平均風(fēng)速最大區(qū)在中部45°～47°N間，帶狀分布，其南和北部風(fēng)速較??；近50 a黑龍江省平均風(fēng)速呈明顯的減小趨勢(shì)，減小速率為0.3 m/s/10 a；近50 a黑龍江省在大多臺(tái)站地面平均風(fēng)速下降的同時(shí)，也有臺(tái)站表現(xiàn)出自己的局地特征，在50 a變化趨勢(shì)減小的背景下，近10～20 a風(fēng)速表現(xiàn)為上升。

地面風(fēng)速;空間分布;變化趨勢(shì)

1 引言

風(fēng)能具有清潔、無(wú)污染、可再生等特點(diǎn)，加大風(fēng)電在能源利用領(lǐng)域的比例，可以降低氣候變化的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，緩解氣候變化帶來(lái)的不良影響，對(duì)于解決能源危機(jī)、減輕環(huán)境壓力和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。而風(fēng)作為氣候要素一項(xiàng)重要內(nèi)容，受氣候變化影響顯著，因此，有必要研究氣候變化對(duì)風(fēng)能資源的影響。本文旨在分析黑龍江省地面平均風(fēng)速長(zhǎng)期變化特征及演變趨勢(shì)，為黑龍江省風(fēng)能資源有效持續(xù)開發(fā)利用提供參考和規(guī)劃的科學(xué)依據(jù)。

2 資料和方法

本文所用的資料來(lái)源于黑龍江省氣象信息中心地面信息化A*文件，歷年值采用1971～2000年的30 a氣候標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)測(cè)站建站情況，選擇省內(nèi)資料年代相對(duì)較長(zhǎng)、站點(diǎn)分布相對(duì)均勻的33個(gè)代表站，統(tǒng)計(jì)1958～2007年50 a的年平均地面風(fēng)速資料。

氣象要素趨勢(shì)系數(shù)，為要素序列與自然數(shù)列1，2，3…,的相關(guān)系數(shù)。趨勢(shì)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)公式為：

其中n為年份序號(hào);是第xi年的要素平均值，x為多年平均值;t=（n+1）/2；趨勢(shì)系數(shù)（r）為正（負(fù)）時(shí)，表示要素在所統(tǒng)計(jì)的時(shí)間內(nèi)有線性增加（減少）的趨勢(shì)。

氣象要素變化率，采用最小二乘法計(jì)算獲得的氣候要素值與時(shí)間的線性回歸系數(shù)，即：

式中，yi為各要素時(shí)間序列;ti為時(shí)間（ti＝1，2，….）;n為時(shí)間序列長(zhǎng)度（年數(shù)）;稱10×a為要素變化速率，單位/ 10a。

3 空間分布

根據(jù)黑龍江省各氣象臺(tái)站逐日平均風(fēng)速，計(jì)算出年平均風(fēng)速，再對(duì)各站的年平均風(fēng)速取30 a（1971～2000年）平均，得到各站多年平均風(fēng)速。由圖1可見，黑龍江省風(fēng)速最大區(qū)在中部，多年平均風(fēng)速超過(guò)3.5 m/s（1971～2000年多年平均風(fēng)速全省平均3.1 m/s）的地區(qū)集中在中部，呈帶狀分布，最大值在哈爾濱地區(qū)東北部的依蘭（多年平均風(fēng)速3.9 m/s）,最小在松嫩平原南部的哈爾濱（多年平均風(fēng)速3.0 m/s）。45°～47°N間為省內(nèi)風(fēng)速較大區(qū),其南和北風(fēng)速較小，最小風(fēng)速集中區(qū)在東南半山區(qū)和大、小興安嶺地區(qū)。

圖1 1971～2000年黑龍江省平均風(fēng)速（0.1m/s）

4 歷史演變

圖2是黑龍江省1958～2007年平均風(fēng)速變化圖，由圖2可見，近50 a黑龍江省平均風(fēng)速呈明顯的減小趨勢(shì)，減小速率為0.3 m/s/10 a，近50 a全省平均風(fēng)速減小了1.5 m/s。在20世紀(jì)70年代初期之前，平均風(fēng)速呈增加趨勢(shì)，從1970年代開始，轉(zhuǎn)為減小趨勢(shì)，1983年前，平均風(fēng)速除1968年平均風(fēng)速與均值相同外都在均值線以上，1984年以后，平均風(fēng)速一直在均值線下（只有1987年平均風(fēng)速與均值相同），進(jìn)入21世紀(jì)，減小趨勢(shì)更顯著，最近4 a，逐年減小。

圖2 1958～2007年黑龍江省年平均風(fēng)速變化圖

5 變化趨勢(shì)

圖3為黑龍江省1958～2007年平均風(fēng)速趨勢(shì)系數(shù)分布圖，由圖可見，平均風(fēng)速變化趨勢(shì)空間分布除嫩江、通河為不顯著的增加趨勢(shì)外，全省大部都表現(xiàn)為較明顯的減小趨勢(shì)，超過(guò)80%的站點(diǎn)趨勢(shì)系數(shù)<-0.5（通過(guò)0.001顯著性檢驗(yàn)），減小中心在虎林、雙城等地，50 a減小2.0～3.0 m/s。

對(duì)嫩江、通河及省內(nèi)其它臺(tái)站平均風(fēng)速普查，分析其演變曲線（圖4為部分代表臺(tái)站地面平均風(fēng)速變化曲線），發(fā)現(xiàn)嫩江、通河的弱上升趨勢(shì)主要是由于其在20世紀(jì)60年代末70年代初的風(fēng)速躍升（江瀅等的研究中也發(fā)現(xiàn)這個(gè)躍升，并指出全國(guó)在這個(gè)時(shí)期有一次風(fēng)速儀更換，這個(gè)躍升或許是由于儀器更換）造成，躍升后的地面平均風(fēng)速明顯的減小趨勢(shì)，不同在于，嫩江的風(fēng)速減小表現(xiàn)在80年代初，而通河的風(fēng)速減小2000年以后更明顯。

圖3 1958～2007年黑龍江省年平均風(fēng)速趨勢(shì)系數(shù)分布圖

圖4 1958～2007年黑龍江省部分代表臺(tái)站年平均風(fēng)速變化曲線

在地面平均風(fēng)速減小臺(tái)站中，富錦站風(fēng)速也是在20世紀(jì)60年代末70年代初出現(xiàn)躍升，其后減小趨勢(shì)，至90年代中后期開始上升，綏芬河（圖略）站的地面平均風(fēng)速變化與富錦相似；雞西情況又不同，總體表現(xiàn)為波動(dòng)較大，20世紀(jì)90年代前減小趨勢(shì)，1991～1997年上升，其后減小，2004年出現(xiàn)歷史峰值。

6 結(jié)論和討論

綜上所述，近50 a黑龍江省地面平均風(fēng)速出現(xiàn)了很大變化，其變化特征如下。

（1）黑龍江省氣象觀測(cè)地面平均風(fēng)速最大區(qū)在中部45°～47°N間，帶狀分布，其南和北部風(fēng)速較小，最小風(fēng)速集中區(qū)在伊春、黑河交界和大興安嶺東、西部。

（2）近50 a黑龍江省平均風(fēng)速呈明顯的減小趨勢(shì)，減小速率為0.3 m/s/10 a。1983年前，平均風(fēng)速除1968年平均風(fēng)速與均值相同外都在均值線以上，1984年以后，平均風(fēng)速一直在均值線下（只1987年平均風(fēng)速與均值相同）。

（3）近50 a黑龍江省平均風(fēng)速變化趨勢(shì)全省大部都表現(xiàn)為較明顯的減小趨勢(shì)；在大多臺(tái)站地面平均風(fēng)速下降的同時(shí)，也有臺(tái)站表現(xiàn)出自己的局地特征，在50 a變化趨勢(shì)減小的背景下，近10～20 a風(fēng)速表現(xiàn)為上升。

風(fēng)速對(duì)地形地勢(shì)非常敏感，本文中對(duì)地面風(fēng)速的分析是基于我省氣象臺(tái)站的地面觀測(cè)資料，不排除高山以及峽谷地帶局地風(fēng)速較大區(qū)沒(méi)有觀測(cè)資料未被發(fā)現(xiàn)。

從分析結(jié)果看，全省平均地面風(fēng)速減弱明顯，這與前人對(duì)全國(guó)及東北區(qū)的分析結(jié)果一致；與其它分析不一致之處在于，全省地面平均風(fēng)速的減小速率較前人分析更小，且有個(gè)別臺(tái)站表現(xiàn)出近些年風(fēng)速上升傾向，這也表明黑龍江省風(fēng)速變化有自己的局地特征。這個(gè)減弱是否與城市化進(jìn)程和臺(tái)站周圍觀測(cè)環(huán)境變化有關(guān)？風(fēng)速變化趨勢(shì)在邊界層內(nèi)不同高度是否存在與地面相同的特點(diǎn)？全省現(xiàn)有風(fēng)能資源潛力如何？這幾個(gè)問(wèn)題本文都沒(méi)有研究，將在以后的工作中進(jìn)一步分析。

P468.0+26

A

1002－252X（2010）02－0026－02

2010－3－6

劉傳順（1951-）,男，黑龍江省哈爾濱市人，武警指揮學(xué)院，大專生，工程師.