华北平原1951年至2006年风速变化特征分析

利用线性拟合、小波分析、Mann-Kendall方法对华北平原104个测站空间平均的近56年来的逐日风速资料进行了倾向、周期、突变等特性分析.研究结果表明:1951年～2006年间,华北平原风速呈减小趋势,变化率约为-0.016m/(s·a),四个季节中冬季风速降低趋势最为明显,递减率也最大-0.022m/(s·a),而夏季风速递减趋势最不明显.风速的长期变化还具有一定的突变性,年平均风速在1980年前后出现明显的突变点,从各季节平均风速来看,夏、秋季突变出现的时间稍早于春、冬季节,且夏季突变情况较复杂,出现多个突变区域.到90年代时,各季平均风速的M-K统计量UF的平均值都超过或接近0.05显著水平的临界值,表明风速开始显著下降.复值Morlet小波分析的结果显示,风速变化存在1a、8～10a以及15～20a左右的变化周期.     

镶黄旗地区1992年—2021年气候变化分析

选用镶黄旗国家气象观测站1992年—2021年平均气温、降水、日照时数、2 min平均风速、大风日数、沙尘暴日数等气象要素资料，采用线性趋势分析法对镶黄旗地区近30年气候变化特征进行了分析。分析得出：1992年—2021年镶黄旗地区年平均气温以0.397℃/10 a的速率呈明显的上升趋势；年降水量以15.231 mm/10 a的速率呈下降趋势；日照时数以23.362 h/10 a的速率呈下降趋势；2 min平均风速以0.414 (m/s)/10 a的速率呈下降趋势；大风日数以1.646 d/10 a的速率呈下降趋势；沙尘暴日数以1.646 d/10 a的速率呈下降趋势。     

风能资源评估中地表粗糙度的研究

利用内蒙东部草原接近1年4层风速廓线资料,采用最常用的两类方法（拟合对数风廓线法和Davenport土地类型系统划分法）,结合风能资源利用的特点,来估算该地区地表粗糙度长度。选取10分钟平均风速50m高度大于6m／s时刻的数据,因为50m高度平均风速6m／s以下的时,轮毂高度为80m的风机只能产生少量不稳定的风能。这样挑选数据能够有效地减少粗糙度长度评估中的离散范围。拟合对数风廓线,发现该地区地表粗糙度长度有明显月份和季节变化,夏秋植被茂盛期和冬春植被枯萎期粗糙度长度分别为0．138m和0．088m;细微的地形起伏也会对粗糙度的评估造成影响。两类方法估算的粗糙度长度大致相当,且估算的风能密度只相差2％左右。Davenport法对比较平坦的地形进行粗糙度评估,具有一定的应用参考价值。     

毕节市风能资源评估初探

分析贵州省2006~2007年的平均风速分布,发现贵州省风能资源比较丰富的区域主要集中在贵州省西部的六盘水市以及毕节市的西部。然后利用毕节市威宁站2006~2010年的气象站观测资料,分析威宁站10m高度的年平均风能密度、年平均有小时数、风速的日变化、月季变化、风向和风速频率等风参数的分布特征。分析结果表明威宁县10m高度风能资源属于可利用区,具有开发和利用的价值。     

沈阳市风能资源分布特点及其开发利用研究

本文利用沈阳市区近百年气象资料、沈阳地区7个常规气象台站49a风速资料以及沈阳北部地区10个加密测风站资料,分析论述了风能时空演变规律与特点,风速与海拔高度、发电量的密切关系等.在认真总结十几年来康平、法库两县风力发电工作实践经验的基础上,从多方面论述了沈阳地区风能资源的优势和不利因素、开发利用现状、风电场规划目标和预期经济效益、面临的问题及应对措施.结果表明:沈阳北部的康平、法库两县为沈阳市乃至辽宁省风能资源丰富区;区域内海拔130m以上的低山丘陵,经前期测风,轮毂高度年平均风速在6.0m/s以上,具有开发大型风电场的可行性;在开阔的丘陵山地,高度每增高10m,风速将增加0.3m/s,因此在设计制作风机时应根据风电场所在地的海拔高度,适当加高机身并增大单机发电量,以期充分利用沈阳地区有限的风能资源.     

伊宁市大风灾害分布特征及成因分析

为掌握新疆伊宁市风的变化特征及其成因,并为合理利用当地风能资源提供一定的参考。本文利用2008-2018年伊宁市风次数及风速等统计资料,主要采用数理统计、线性趋势分析等方法针对风的变化特征进行分析,并在此基础上探讨了大风灾害的成因,结果表明:伊宁市出现风的次数较多,年平均出现风1321次。并整体上以96.636次/10a的速率呈现出明显的下降趋势,其中以夏季出现风次数最多,冬季出现风次数相对较少,占到23.9%。年平均风速以0.173m/s/10a呈现出一定的减弱趋势,年最大风速以0.609m/s/10a的速率呈下降趋势。年极大风速以2.845m/s/10a的速率呈现出一定的增加趋势。地形是导致出现大风天气的主要原因之一。另外,北方春季与冬季冷空气较为活跃。使该地区气压梯度与温度梯度明显增加,进而导致风力增加。再加上高空出现有冷平流,进而极易导致出现气流加速,最终引发大风天气过程。     

中国近海风能资源开发潜力数值模拟

为了解我国近海风能资源分布状况,本文运用数值模拟手段对中国近海风况进行了高分辨率的研究:①运用中国气象局开发的风能资源数值模拟评估系统(Wind Energy Resource Assessment System,WERAS)中的MM5/Calmet模式对沿海2009年1月-5月逐日模拟计算,并将模拟结果与测风塔资料进行对比,结果表明:月平均风速、逐时风速和风向以及风能参数的分布形态与观测资料均比较吻合,因此认为该模式系统可以用来对我国沿海风能资源进行可靠的数值模拟评估;②运用WERAS对我国沿海20年(1986年-2005年)平均风资源进行1km×(200～400)W/m2,附近海域的多年平均风功率密度约在(300～800)W/m2之间;福建省的风能资源特别丰富,其次是1km分辨率的计算,结果显示:我国沿海风能资源非常丰富,沿海各省70m高度的陆上多年平均风功率密度基本在辽宁省、浙江省和广东省,然后是山东省、河北省、天津市和上海市,最后是江苏省、海南省和广西省;③进一步分析了我国沿海离岸风速变化:辽东半岛东部海域、渤海湾、江苏南部到浙江北部沿海、广州雷州半岛东部海域的风速在离岸后70～85km处不再变化,广西和海南近海风速在离岸后30～40km处基本稳定,其余近海海域风速稳定线基本在离岸50km处。     

近40a海晏地区风向风速特征分析

利用海晏站1980～2019年近40a的地面10m风向风速观测资料,统计分析了该地区平均风速、最大风速、极大风速及风向的特征,结果表明:(1)全年最多风向呈现明显的两极化特征,即以东南和西北风为主,其中东南风出现频率最高;(2)风向具有明显的季节转换特征,夏季盛行东南风,秋冬季盛行西北风,是具有季风倾向的地区;(3)日...     

MM5模式在风能资源普查中的应用试验

应用MM5模式以2001年4月辽宁省沿海及近海海域为例试验了中尺度气象模式在风能资源普查中的作用。结果表明，模式基本能够反映海陆分布、地势起伏等复杂地形下的风场特征，也基本能够反映风能资源参数的分布以及风速的变化情况。可以模拟出风能资源量的相对大小分布，并识别出辽宁省近海、海岛、沿海以及内陆一些地势较高的山口地带风能资源比较丰富，但模拟的风能资源量偏小，特别是对大于10m/s的较大风速模拟得明显偏低。试验表明，MM5模式对大范围区域风能资源的宏观评估以及风电场宏观选址具有很好的参考和应用价值，但目前还不足以定点模拟和确定风电场场址位置，但数值模拟作为风能资源普查的一种新型手段有发展和研究价值，是未来风能资源普查评价技术的发展方向。     

全球植被碳储量的时空格局动态

植被碳储量对生态系统碳平衡具有重要调节作用,对植被碳储量进行模拟并分析其对气候变化的响应是全球陆地生态系统碳循环和气候变化研究的重要内容.基于全球植被动态模型模拟的全球植被碳储量,分析植被碳储量在1901年-2000年间的时空变化趋势,及其与气温和降水的时空关系.将LPJ-DGVM (Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model)模型对植被碳储量的模拟结果与国际上被广泛接受的其他研究结果进行了对比后得出,该模型对植被碳储量具有较好的模拟能力.对植被碳储量的模拟结果表明:全球过去100年的植被碳储量在整体上呈增加趋势,增加率为0.0016kgC/(m2·a),通过分段线性回归方法得出植被碳储量时间变化趋势存在显著的转折点,20世纪50年代初以前,植被碳储量具有下降趋势,线性斜率为-0.0014kgC/(m2·a),之后植被碳储量呈现显著的增加趋势,增加率为0.0055kgC/(m2·a),是整体增加率的3倍多,因此整体增加率显著低估了近半个世纪以来植被碳储量的实际增加率.在空间栅格尺度上的分析表明,植被碳储量对气候变化的响应具有很大的区域差异,在不同地区,温度和降水的变化对植被碳储量的变化趋势贡献不同,并与各地区植物生长所受的环境条件约束的状况有关.研究结论进一步说明LPJ能够较好的模拟植物生长与气候之间的相关关系、揭示植被碳储量变化规律和特征,另外为了更好地研究气候变化对植被碳储量的影响,下一步需要对LPJ进行改进,增强其对人类活动如土地利用变化和农业灌溉行为等的模拟能力.     

山地复杂条件下三种边界层参数化方案对近地层风模拟精度初步评估分析

中国风能资源丰富,风能开发行业逐步发展,风速预报的准确性是关键问题。数值模式中,边界层参数化方案对地表热力及动力强迫引发的大气湍流特征的合理计算对于复杂地形条件下小尺度局地风速的预报十分重要。本文选取MYJ、YSU、ACM2三种边界层参数化方案模拟2010年贵州韭菜坪复杂地形条件下的近地层风以检验风速模拟性能。结果表明,在中国西南复杂山地地形条件下,由于计算机理包含非局地闭合的大尺度涡动对运动的影响,ACM2方案对近地层70m高度风速的模拟效果优于其余两种方案,2010年4月逐小时模拟结果与观测结果的均方根误差为3.56m/s,一致性指数为0.94。对风向的模拟三种方案结果相近,但与实测风向的误差随着高度不断减小,70m的模拟结果优于10m。采用威布尔概率密度函数估算平均风能密度,在不同高度上结果稍有差异,但在50m和70m(风机轮毂高度)高度上ACM2方案更优。     

天津近海风能资源的高分辨率数值模拟与评估

风能是可再生能源中发展最快的清洁能源,具有广阔的应用前景。近海地区由于风速较大,以及可利用面积大等优点,近海风电是未来风电发展中一种新的趋势,但海上气象要素直接观测困难,需要通过高分辨率数值模拟对其可利用性及开发潜力进行评估。本文利用MM5/Calmet模式模拟了天津沿海地区的较高分辨率（水平分辨率1km×1km、垂直分辨率10m）的风能资源分布状况,并结合实测数据对其模拟效果进行了评估。结果表明：该模式对天津沿海地区的年平均风速及风速的逐日变化趋势均具有良好的模拟能力,3个测风塔年平均风速的相对误差分别为7.11%、12.99%、6.14%,可为天津海上风能资源评估提供科学依据;利用风速大小年景分析得到天津沿m2,海且地有区效多小年时平数均长风,风能资资源源状分况布较状好况。,发现天津近海海域年平均风速在（6.6~7.0）m/s,平均风功率密度超过340w/m~2,且有效小时数长,风资源状况较好。     

冷湖赛什腾山天文台址风特性分析

利用2020年9月～2022年8月青海省冷湖赛什腾山区域自动站小时风向风速数据，按照年、季节、月、昼夜分别统计分析赛什腾山的风向和风速变化规律；同时按照季节、月分析了赛什腾山大风日数的出现频次和出现占比。结果表明:赛什腾山全年盛行风以W-NW为主，次盛行风为S-SW，偏东风的次数较少；春季盛行风向是SSW-WSW方向；夏季盛行风向为NE，次盛行风为SSW-WSW；秋季风向频率最高为SSW，次主导风为WNW-NNW；冬季风向所占比例最高为W-WNW。昼夜盛行风差异较大，夜间盛行风以西北风为主，白天盛行风以西南风为主。赛什腾山平均风速逐月和季节变化特征明显，10月份开始风速逐步增大，至5月达最大，以后风速逐步减小。季节排序为春季>冬季>秋季>夏季，冷湖地区与赛什腾山风速月际、季节和日变化不相同，可能是赛什腾山和冷湖站地形、海拔不同等原因造成的。     

全球锂产业链贸易格局演化及脆弱性分析

【目的】本文旨在模拟贸易中断风险发生时锂产业链贸易网络的脆弱性,以有效识别关键节点和网络的潜在风险,为优化贸易格局和规避风险提供决策支持。【方法】基于贸易流向分析锂产业链2000—2021年的贸易格局演化情况,采用蓄意攻击法模拟2021年PageRank中心度前10%的节点发生贸易中断后锂产业链贸易网络脆弱性动态变化。【结果】研究显示：(1)锂产业链全球贸易格局正面临深刻的重组与变革,中国在全球贸易网络中的地位凸显;(2)样本期内锂产业链上游网络抗毁性有所提升,中游和下游网络抵御风险能力相对稳定;(3)锂产业链脆弱性排名为下游<中游<上游,当全球前10%的关键节点贸易中断后,上游、中游和下游贸易网络的整体性能分别平均下降60%、35%和23.5%。【结论】为维护中国与世界的锂产业安全与稳定,应进一步建立和完善锂产业链安全风险预警与应急保障机制;建立锂产业链各利益主体之间的合作共赢机制,增强产业链与供应链、价值链之间的正向响应能力;提高锂资源国内自主供给保障能力和全球配置能力。     

GlobeLand30地表覆盖产品应用于精细化风能资源评估

高山风电场具有多方面复杂特性,因此有必要开展精细化风能资源评估。本文创新性地引入了中国自主制作的全球首套30m分辨率地表覆盖产品Globe Land30,制作高精度地表粗糙度资料,并应用于精细化风能资源评估。该方法在云南大团山风电场案例进行了尝试实施,使用计算流体力学(CFD)模式Meteodyn WT获得了30m分辨率的平均风速和平均风功率密度图谱。采用风电场内测风塔的实测数据对模拟结果进行了检验,观测期6个月平均风速的模拟误差在1%以内,平均风功率密度的模拟误差在4%以内。模拟与实测的风速频率分布和风向玫瑰均保持了较好的一致性。采用模拟数据计算了两种典型风电机组的发电量,观测期的总发电量误差低于1%。利用欧洲空间局地表覆盖产品开展了对照实验,其模拟结果的误差水平显著高于上述结果。本文研究成果基本满足风电场预测长期发电量水平的业务需求,具备应用与推广价值。     

2001-2010 年东北三省植被净初级生产力模拟与时空变化分析

本文基于改进的CASA光能利用率模型,利用遥感数据、气象数据、土地覆盖类型数据作为模型输入参数,估算了中国东北三省2001-2010年的植被净初级生产力(NPP),并利用MOD17A3 NPP产品与本文估算NPP进行了精度对比分析。结果表明,东北三省10a平均的植被NPP为304.643g C/(m2·a)。不同土地覆盖类型NPP差异明显,阔叶林>混交林>针叶林>农田>灌木>草地>城镇>未利用地>水体。年NPP在2001-2005年间出现了上下波动的趋势,且不同土地覆盖类型NPP的时空变化趋势不同,森林覆盖区域具有明显的逐年下降趋势(-1.217g C/(m2·a)),未利用地则具有明显的逐年上升趋势(2.35g C/(m2·a))。通过对3个气象因子(降水、辐射量、温度)、3个模型参数因子(APAR累积量、光能利用率ε、NDVI累积量)与NPP的相关性分析可知,APAR累积量与NPP的相关性最大,研究区平均相关系数达到了0.703,温度与NPP的相关系数最小,研究区平均相关系数为0.011。     

果洛州大武镇近47年来气候变化特征分析

本文利用果洛州气象台1960-2006年气温、降水量、蒸发量、风速、日照时数资料,分析了大武镇年及各季、年代际气候变化特征.结果表明:该地区气温变化趋势与全球及我国的气温变化总趋势是一致的,呈明显增暖趋势,增温速率为0.23℃/10a,冬季增温幅度最大,达0.37℃/10a,秋季增温最小,为0.11℃/10a.年降水量呈减少趋势,气候倾向率为-7.37mm/10a,冬、春季呈增多趋势,而夏、秋季呈减少趋势,且夏季降水减少幅度最大,达6.9mm/10a.年蒸发量呈明显的减少趋势,减少幅度为46.5mm/10a,春、夏减少量最为明显,分别为15.3mm/10a、15.2mm/10a.年平均风速总趋势是增加的,增加幅度为O.05m·s-/10a.年日照时数呈增加趋势,增加率为12.3h/10a.     

温度和生物因子对农田生态系统呼吸的影响——以华北平原冬小麦-夏玉米复种农田生态系统为例

生态系统呼吸在陆地生态系统碳循环中占有重要地位,是碳循环中仅次于生态系统总初级生产力的第二大通量组分.除温度和水分外,生物因子对生态系统呼吸也有着重要的影响.生物因子往往与温度、水分有着相似的季节变化,并且温度还对这些因子有重要的影响,这加深了探讨生物因子对生态系统呼吸影响的难度.复种农田生态系统中生物因子与气象因子季节变化的非同步性为探讨生物因素对生态系统呼吸时间变异的影响提供了有利条件.利用华北平原冬小麦一夏玉米复种农田LAI的季节动态与温度的季节动态存在非同步性这一天然试验条件,本研究通过该农田生态系统连续两年的涡度相关通量观测数据,分析了温度和生物因子对该农田生态系统呼吸季节及年际变化的影响.结果表明,在冬小麦和夏玉米的各个生育阶段,其夜间生态系统呼吸都受到土壤温度的影响,但是这种影响在作物不同的生育阶段有所差异,尤其当土壤温度与叶面积指数(LAI)的季节变化非同步时,LAI会改变土壤温度对生态系统呼吸的控制.基于直线回归方程,LAT能分别解释2003年和2004年冬小麦生态系统参考呼吸(10℃下的生态系统呼吸速率)变异的97%和74%,能分别解释夏玉米生态系统参考呼吸变异的85%和42%.华北平原冬小麦一夏玉米复种农田的生态系统呼吸呈"双峰"季节动态模式,且与生态系统总初级生产力及LAI的季节动态模式相一致,两次峰值分别出现在冬小麦的LAI和夏玉米的LAI达到最大时.冬小麦农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为6.6 gC/(m2·d)和5.5 gC/(m2·d),夏玉米农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为7.7 gC/(m2·d)和6.9 gC/(m2·d).冬小麦农田生态系统在2003年和2004年2个生育期的总呼吸量分别为402 gC/m2(累计220天)和486 gC/m2(累计232天).夏玉米农田生态系统在2003年和2004年两个生育期的总呼吸量分别为557 gC/m2(累计131天)和48l gC/m2(累计107天).冬小麦及夏玉米生育期生态系统呼吸的年际差异受土壤温度和受LAI影响的生态系统总初级生产力的协同作用控制.冬小麦秸秆还田引起的生态系统呼吸底物的增加以及夏季降雨对土壤湿度的改善都促进了夏玉米生长前期生态系 .统CO:排放量的增加.相对于自然生态系统,农田生态系统受到更多的管理措施的影响,因此在未来的研究中,应加强农业管理措施以及人类活动对农田生态系统呼吸影响的研究.     

1960年至2009年河西走廊东部太阳辐射变化规律及太阳能资源利用分析

利用线性回归分析和Mann-Kendall检验法,统计分析了河西走廊东部1960年-2009年近50a来的太阳总辐射和日照时数的变化规律。结果表明:河西走廊东部年平均太阳总辐射为5988.7MJ/m2,为太阳能资源丰富区,太阳总辐射存在明显的季节变化,月和日太阳总辐射变化趋势均呈单峰型。河西走廊东部年平均太阳总辐射在波动中上升,其线性倾向率为+12.7MJ(/m2·a);春、夏、秋、冬季的太阳总辐射呈不同程度的上升趋势,线性倾向率为+4.72MJ(/m2·a)、+5.69MJ(/m2·a)、+2.0MJ(/m2·a)、+0.17MJ(/m2·a)。年太阳总辐射、年日照时数的突变增大年与区域内气候开始变暖年同步,气候变暖使区域内中北部川区降水呈增多趋势,说明全球增暖的气候背景下,降水增多对空中的大气污染物有抑制作用,有利于河西走廊东部太阳能总辐射值、日照时数的增大。河西走廊东部年日照时数在空间分布呈现由北向南逐渐减少,季节分布呈现由夏-春-秋-冬季减少。研究区域太阳能资源总量丰富,有利于太阳能资源的开发利用。     

山东省近海区域风能资源动力降尺度研究及储量估计

利用目前国内外广泛应用的中尺度数值模式系统MM5以及CALMET气象风场模块结合NCEP/NCAR再分析资料,选取近年来沿海年平均风速变化的平均年-2008年作为模拟年,结合模拟年地面和高空气象观测资料,对山东省近海风能资源进行动力降尺度模拟研究,得到不同高度1km×1km的风能资源分布状况。结合山东沿海岸及海岛自动气象站同期测风记录,对比分析了10m高度数值模拟结果与实际观测结果的相对误差。利用ARCGIS分析软件得到山东省近海范围内70m高度风能资源储量。结果表明:动力降尺度方法可用于较高分辨率的风能资源数值模拟,可作为区域风能资源评价分析的有效手段。