柴达木盆地东缘地区风资源变化特征(英文)

基于风资源梯度自动观测系统,对柴达木盆地东缘地区风资源时间变化及空间分布特征进行了分析,结果表明:(1)研究区域具有较为丰富的风资源,3-25 m s-1之间风速累计时数平均超过6600h,也即275d,超过全年总时数的75%。从各梯度来看,随高度增加累积时数总体增加,小风时越往低层风速累计时数越大,大风时越往高层风速累计数越大;各分析站点中戈壁(GB)<3 m s-1风速时数相对最高,诺木洪(NMH)相对最低,≥3 m s-1风速时数正好相反;有效风速累计小时数小灶火(XZH)各梯度间差异不大,戈壁(GB)总体相对最小。(2)各梯度优势风速谱域基本处在3-9 m s-1范围,峰值风速出现在4-6 m s-1之间;除10 m梯度外,其余各梯度风速频率分布差异不大。相比较其它各层,10 m高度层小风出现频次较高,其余层6-12 m s-1的风速出现频次较高。(3)从不同方位风速及风功率密度情况来看,除戈壁(GB)外,总体优势风为西北风;除诺木洪外,总体风速差异不大。(4)随高度增加风速和风功率密度逐渐增大;但各站点之间差异较大。从逐月情况来看,小灶火(XZH)5-8月份平均风功率密度较大、诺木洪(NMH)和戈壁(GB)分别在4月和8月呈现出两个峰值、快尔玛(KEM)则在冬春季节风资源较丰富,而在夏季较贫乏;从逐小时情况来看,小灶火(XZH)和诺木洪(NMH)呈现出伴随地面温度升高风功率密度逐渐降低的趋势,戈壁(GB)和快尔玛(KEM)则正好相反。(5)各层风平均湍流强度为0.199,平均切变指数为0.075,自10-70m梯度湍流强度和切变指数总体自低层到高层逐渐降低。时间变化情况为,湍流强度与当地气温变化趋势基本一致,即高温对应高湍流,低温对应低湍流;切变指数变化趋势基本与湍流强度相反;各梯度间湍流强度自低层向高层递降,切变指数在10-30m层间最明显。各站点各层次湍流强度基本在0.1-0.25之间,属中等强度;切变指数各站点各层之间差异较大,总体小灶火(XZH)最小,诺木洪(NMH)最大,而且小灶火(XZH)底层为正切变,高层为负切变。期望通过本研究为该地区风电场布设及近地面层风能资源利用提供技术依据。     

巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面近地层湍流强度和陆面过程特征

利用巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面2013年7、10月和2014年1、4月的湍流通量资料，计算并分析了研究区近地层湍流强度，同时针对风速分量、温度、水汽和CO₂归一化标准差随稳定度的变化关系和总体输送系数等陆面过程特征进行分析。结果表明：（1）风速各分量的湍流强度均随风速的增加逐渐减小，风速处于2 m·s^-1以下时湍流发展最为旺盛。湍流强度主要由水平方向风速分量决定，垂直方向风速的作用较小，且近中性和不稳定层结利于湍流的发展。与其他地区相比，平坦且没有建筑物的沙漠地区，机械湍流较弱，湍流强度相应较小。（2）风速各分量的归一化标准差与稳定度（z/L）均满足1/3次方函数规律，其中垂直方向风速分量的拟合曲线方程较好。（3）动量输送系数C_d具有明显的夏季高、冬季低的变化状态且各月的日变化形态均呈夜间低、日间高的循环形态。热量输送系数C_h的不同月份日变化间并没有明显的排列次序，且日出日落前后具有明显的波动。不稳定层结时，C_d和C_h均随风速的增加逐渐减小；稳定层结时，C_d和C_h均随着风速的增加逐渐上升。     

大风天气老哈河下游迎风侧谷坡的风速脉动特征

基于春季大风天气野外实地风速观测数据,从平均风速、风速脉动、风速脉动强度3个方面对老哈河下游迎风侧谷坡坡脚和坡顶的风速脉动特征进行了分析.结果表明:(1)在距地表0.50 m高度以上,坡脚和坡顶风速在时间序列上波动各自具有均一性;(2)风速脉动幅度随着距地表高度的增加而逐渐加大,其最大值超过4.00 m·s^-1.坡脚和坡顶的风速脉动频率各自具有一致性,但脉动频率不稳定;(3)风速脉动强度基本一致,随高度增加而逐渐增大.在0.50 m高度以上,风速脉动相对值(阵性度)基本稳定,但坡顶的阵性因谷坡的干扰而相对减弱.     

脉动风场下跃移沙粒对风的响应时间

风沙流是大气边界层的典型气固两相流,输沙率对风速的响应滞后时间,被称为风沙流响应时间。通过野外测量发现风沙流响应时间与风速测量高度成正比,通过对瞬时风速进行信号分解并计算近地表输沙率与不同时间尺度风速信号之间的相关性,发现响应时间随风速频率的减小而增加。为进一步得到定量的规律,采用数值模拟的方法分析了周期来流风场中,风沙流响应时间随各种参数(周期\,湍流强度\,来流摩阻风速和测量高度等)的变化规律。模拟结果显示:响应时间与风速变化周期、来流摩阻风速成正比,与湍流强度和边界层高度成反比,输沙强度对跃移层外风速变化的响应时间沿高度先增加后减小。     

绿洲—沙漠过渡带风况资料统计中的若干问题研究——以策勒绿洲为例

时距和距地面高度一直是风况资料统计中的普遍问题,不同时距和不同高度的风况资料反映真实情况的准确度不同。利用中国科学院策勒荒漠草地生态系统国家野外观测研究站自动气象站及野外地面梯度风实际观测资料,对策勒绿洲-沙漠过渡带10 m高不同时距风速、10 min时距不同高度风速、平均风向及起沙风频率四个方面的问题进行分析。结果表明:不同时距的平均风速之间、最大风速之间、平均风速与最大风速之间均有比较稳定的关系,不随时间发生较大变化;不同高度的风速关系存在随距离接近拟合程度越好的总体规律,但在60 cm处有一定的偏离,主要与地表植被的平均高度有关;利用矢量合成法计算10 min风向,发现2 m高风向比10 m高风向沿逆时针方向偏转约45°;以气象站整时风资料与地面2 m高观测1 min风资料分别统计起沙风频率,发现在系统性天气中二者变化趋势一致,但在偶发性起沙风天气中会有较大差异。     

晴天和沙尘天气下沙漠绿洲过渡带近地表风速脉动特征

以敦煌黑山嘴沙漠绿洲过渡带为例,利用可移动梯度风测量系统,获取晴天和沙尘暴天气过程中沙漠绿洲过渡带近地表风速脉动特征,研究沙尘天气对近地表风速脉动影响。结果表明：无论晴天或沙尘暴,相同测点各高度层脉动风速具有很好的相关性,相邻高度脉动风速的相关性更加显著,脉动风速的波动范围与高度和风速呈正比。沿沙漠至绿洲方向,晴天环境下脉动强度先增大后减小,沙尘暴环境下脉动强度逐渐减小。沙尘暴和晴天环境下脉动风速的变化规律相近,但沙尘暴环境下风向相关性更加显著,风速脉动强度更大。风速与脉动强度呈正相关,沙尘对脉动强度产生一定抑制作用。     

新疆策勒沙漠-荒漠-绿洲典型下垫面小气候空间变化分析

利用从2010年8月1日至2011年6月30日新疆策勒绿洲-荒漠过渡带及绿洲内部4个观测点的风速、大气相对湿度（RH）、温度、太阳辐射能、光合有效辐射（PAR）同步观测资料,分析了小气候差异并初步探讨产生差异的原因。结果表明：不同空间的下垫面性质对小气候影响明显不同。在8月,半固定沙地、固定沙地和绿洲内部与流沙地前沿相比,日平均风速在2 m高处分别依次降低了42.69%、50.71%和94.32%,日平均风速在10 m高处分别依次降低了7.94%、13.66%和59.59%,这表明植被覆盖度越大,防风阻沙效果越好。夏季植被能够降温增湿,冬季12月份,绿洲内部在0.5 m高处日平均温度依次高于流沙地、半固定沙地、固定沙地1.47℃、1.20℃、2.74℃。4个下垫面的PAR与太阳辐射能变化趋势基本一致,绿洲内部的PAR值相对最小,太阳辐射能在6月达到最高值。夏季晴天在20:00~09:00左右近地表层会出现逆温现象。冬季晴天白天午后易出现大于起沙风的阵风,从流沙前沿到绿洲内部气温逐渐升高,大气相对湿度先逐渐降低后增大。     

面向灾害风险评估的台风风场模型研究综述

台风历史观测风速等数据时空分布不均, 观测年份有限, 在进行定量概率风险评估时, 经常面临样本不足的限制。与数值风场不同, 参数化台风风场模型因计算时间短, 结合路径及强度的随机事件模拟, 在台风风险评估中发挥着不可替代的作用。本文按照台风风速模拟的基本流程, 首先, 总结了参数风场模型中最大风速、最大风速半径、Holland B系数等关键参数的确定方法, 分析了国内外梯度风场模拟、边界层风速垂直折减计算的研究进展;其次, 重点讨论了国内外关于地表粗糙度、地形、阵风因子以及海陆转换因素对于风速修正的理论及应用情况;再次, 对于风场模型在台风风险模型软件、台风次生风暴潮及海浪灾害的应用进行了概述;最后, 针对中国台风风场模拟研究的不足, 对加强多学科联合、数据观测、地表粗糙度变化及分布研究、地形影响修正研究以及重建历史风场等未来改进方向进行了展望。     

民勤绿洲边缘带灌丛沙丘防风作用研究

对民勤天然绿洲边缘带的固定、半固定及半流动风速灌丛沙丘实地观测表明,气流通过单个固定灌丛沙丘时,近地面平均风速降低4.4%,在965 m观测样线内降低57%,且风是连续降低的,愈靠近内侧降低得愈多,到绿洲内部农田边缘处时,平均风速仅有对照点的21%。深入了解灌丛沙丘对绿洲的防护机理,对于合理保护和恢复绿洲边缘带灌丛沙丘,避免绿洲遭受风沙侵袭具有重要意义。     

北部湾沿海基本风压和阵风风压分析

利用北部湾沿海7个气象站建站至2008年最大风速资料,采用指数律风速廓线公式和"时次换算"方法订正最大风速,得到长年代10m高处10min平均年最大风速序列;采用极值I型分布估算北部湾沿海各地50年一遇最大风速,通过伯努利方程计算基本风压。结果表明:北部湾沿海的基本风压以涠洲岛最大,达1.13kN/m2;其次是东兴、北海,分别为0.59和0.58kN/m2;第三位是防城港和合浦,分别为0.49和0.47kN/m2;最小是防城和钦州,分别为0.39和0.33kN/m2,表明越靠近海的地方基本风压越大。利用建站至2008年的极大风速资料对北部湾沿海的阵风风压进行分析,发现阵风风压分布特点与基本风压相同,而且阵风风压比基本风压大,海岸区域的阵风风压约为基本风压的2倍,涠洲岛则是1.54倍。     

塔里木盆地风蚀气候侵蚀力的计算与分析

利用塔里木盆地周边及腹地13个气象站1961～2007年的观测资料,选择联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数计算公式,计算了塔里木盆地风蚀气候因子指数值,以此阐述了风蚀气候侵蚀力的基本特征。结果表明,多年平均风蚀气候因子指数C值的分布范围为6.3～39.6,整个盆地的平均值为17.5;从空间分布来看,C值由盆地西部向东部呈增大趋势,最大值出现在盆地东南缘的若羌;风蚀气候因子指数具有显著的季节变化,春季最大,夏季次之,秋季再次之,冬季最小;近50 a来,风蚀气候因子指数总体上呈减小趋势,说明风蚀气候侵蚀力在降低;风蚀气候侵蚀力主要受风速的作用,与降水的关系不显著。     

新疆南部地区风沙扩散风险评价及景观格局优化

基于“致灾因子—孕灾环境—承灾体”3个维度,利用空间主成分分析法（SPCA）开展新疆南部地区风沙扩散风险评价,然后借助最小累积阻力模型（MCR）优化关键景观格局组分,构建多层次生态网络。结果表明：① 区域致灾因子危险性较高,孕灾环境较为脆弱;和静县、阿合奇县生态本底较好,而盆地及其南部各县易于风沙扩散,尤其是和田地区、且末县及若羌县;绿洲人口和农业生产高度聚集,易损性较大。② 46.53%的区域沙源丰富,立地条件差,风沙扩散风险较高。区域下垫面植被覆盖度和土壤类型是影响风沙扩散的最主要因素,风场强度是区域沙源扩散的主要诱因。③ 基于MCR模型,构建20条生态廊道连通生态源地,包括5条河流型、9条道路型和6条绿带型廊道;其中,1号和4号廊道纵贯塔克拉玛干沙漠,其余廊道沿塔里木盆地外缘呈圆环形分布;同时,判别出30个生态节点,包括A类生态节点7个,B类生态节点23个,主要分布在和田地区和巴州,可以通过建设防护林带、提高地表植被覆盖等措施降低风沙扩散风险。研究结果为中国北方干旱、半干旱地区风沙扩散风险防控与景观格局优化提供了技术支撑。     

伊朗高原和北非感热异常对夏季塔里木盆地降水的影响

基于1971—2019年日本气象厅提供的JRA-55地表感热、大气环流再分析数据和国家气象信息中心提供的我国陆面逐月格点降水数据,研究了夏季伊朗高原和北非感热异常对同期塔里木盆地降水的可能影响。结果表明：（1） 夏季伊朗高原感热和北非感热均与塔里木盆地夏季降水密切联系,将2个区域加热共同考虑,其与塔里木盆地降水的关系要比仅考虑单一区域加热更为紧密。（2） 当伊朗高原感热整体偏强,且北非感热呈北弱南强异常分布时,对应中亚副热带西风急流相对偏南,中亚和蒙古高原上空分别为异常气旋和反气旋控制,塔里木盆地上空南风加强;热带印度洋水汽在阿拉伯海与中亚的异常环流配合下北上进入塔里木盆地;以上条件共同导致了同期塔里木盆地降水的增多,反之亦然。（3） 北非和伊朗高原加热均可单独影响塔里木盆地夏季降水,其中伊朗高原感热对大尺度环流和水汽输送的影响均显著,因此其与降水的关系也更加密切。北非感热加热的影响主要体现在大尺度环流方面,对水汽输送的影响和伊朗高原存在差异,主要体现在印度半岛上空的异常反气旋位置偏南,导致阿拉伯海水汽无法进入塔里木盆地。     

基于RBFN模型的新疆土壤风蚀危险度评价

选取影响土壤风蚀的相关指标,运用GIS技术提取各指标数据,建立了RBFN（径向基函数网络）模型,并根据不同风蚀危险程度标准,选取了12个市县相关数据进行训练,确定了网络模型参数,对新疆87个市县的土壤风蚀危险度进行了评价。结果显示,东疆的吐鲁番-哈密盆地为新疆土壤风蚀危险度极强区,南疆塔里木盆地、北疆的昌吉市—沙湾县沿线、富蕴县、福海县以及伊吾盆地是土壤风蚀的强度危险区,北疆西部、伊犁谷地和克孜勒苏柯尔克孜自治州的大部分市县为土壤风蚀的中度危险区,轻度危险区仅在阿勒泰市、伊犁谷地有零星分布。     

Seasonal variation in dust events and the causes of the variation in the Tarim Basin, China

We analyzed dust event occurrence and its seasonal distribution at 16 sites in the Tarim Basin,China.Although the overall frequency of dust events was the highest in spring in this region,its variation in other seasons could be classified into three patterns:(1) frequency of dust events in autumn > that in summer > that in winter(at the Kashi and Kuche sites);(2) frequency in summer > that in winter > that in autumn(at the Ruoqiang site);and(3) frequency in summer > that in autumn > that in winter(at all other areas of the Tarim Basin).The frequency of dust events and their seasonal variations in the Tarim Basin were mainly controlled by wind speed and locally available dust sources;the former was the key control when dust sources did not differ significantly.The seasonal variation in evaporation had a smaller,but still significant effect on the frequency of dust events.     

风沙活动区工程线路走向与风沙危害程度的关系--以塔里木沙漠公路为例

在风沙活动区,公路或铁路等工程线路的走向无疑会对其本身及防护体系所受的风沙危害程度产生影响。本文以塔里木沙漠公路为例,提出在将风况与公路走向结合起来考虑的同时,以风沙活动强度垂直分量的转化率作为评价公路走向的一种数学方法,并用该方法对沙漠公路不同路段走向进行评价与说明。     

风沙流输沙通量垂向分布研究 ——以塔克拉玛干沙漠南缘流沙地表风沙流观测为例

 于2010年4—6月在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外缘流沙地进行风速、风向和输沙量同步观测,利用观测到的28组数据对输沙通量的垂向分布进行研究。结果表明,在4.5～8 m·s-1的风速区间内,总输沙率随风速增长速率较慢,大于8  m·s-1时增长迅速。在较小风速时,4个高度层(1 cm、3 cm、9 cm和19 cm)的输沙比率变化不明显,当风速大于6.6 m·s-1时,1 cm和19 cm高度输沙比率的调整较为明显,前者减小而后者增加,中间两层(3 cm、9 cm)则维持一定波动。不同的蚀积条件对于输沙通量的垂向分布具有一定的影响,平均跃移高度则在一定程度上反映了地表沙粒的吹蚀和堆积过程。在4种常见的描述输沙通量垂向分布的模型中,Zingg的修正幂函数具有最好的拟合程度,但反映的风沙流信息最少,简单幂函数的参数包涵了最为丰富的风沙流信息但拟合程度最差,指数函数同时具有较好的拟合程度和参数意义,Fryrear的幂函数则与指数函数恰恰相反。在沙物质以极细沙为主的塔克拉玛干沙漠南缘,指数函数较之简单幂函数能更好地描述该区域输沙通量的垂向分布,验证并补充了风洞实验的结果。综合比较认为,指数函数能更好地描述塔克拉玛干沙漠南缘输沙通量的垂向分布。     

风灾危险性评价-以塔里木盆地为例

考虑到大风灾害的发生与发展不仅与大风灾害天气有关，还与其影响区的自然及社会经济状况有关。因此，结合新疆的实际情况，以承灾体指数CH和灾次指数ZC的变化分析了塔里木盆地大风灾害的空间分异特点，发现ZC的变化与CH的变化在空间上存在明显的错位。在此基础上，构建出风灾灾害危险性评价模型。它是风沙致灾强度和承灾强度的综合反映。结果显示：塔里木盆地最重要的工业城市库尔勒是风灾最危险的区域，其次危险的地区是：喀什、库车、阿克苏、轮台和莎车等地，应予以高度重视。这与塔里木盆地大风灾害的实际基本一致，说明用危险性指数DX来指针研究区的风沙灾害危险性是可行的。     

南疆沙尘暴气候特征分析

根据新疆地面气象记录月报表,整理出1961-1999年39a南疆42个气象观测站的沙尘暴天气现象资料并进行统计分析,给出南疆地区沙尘暴的时空分布特征。结果表明:①南疆沙尘暴的高发区在塔克拉玛干沙漠,沙漠南缘高于其它周边地区;②沙尘暴的多发年代在20世纪70年代,90年代沙尘暴的发生明显减少;③沙尘暴主要出现在3~8月,最活跃的是4~6月;④塔里木盆地全天都有沙尘暴发生,主要是在2~6时、11~15时、19~24时三个时段,其它地区在15~22时;⑤塔里木盆地周边地区多数沙尘暴持续时间在25h以内,其它地区大多数沙尘暴持续在30min以内。沙尘暴的最长持续时间盆地周边超过20h,其它地区在10h之内。     

塔里木沙漠公路风沙危害分异规律的研究

从塔里木沙漠公路风沙危害的影响因素入手,分析了公路沙害水平分异和垂直分异的原因,并给出相应的分异规律。公路沙害的水平分异是在不同风沙地貌背景上不同的风力及组合综合作用的结果,同时受人为因素对防沙体系设置的影响;公路沙害的垂直分异通过不同地貌部位体现出来,它是由地形地貌对风动力、有效沙物质量、公路断面形式和防沙体系防护作用等因素的分异作用来实现的。