武汉青山长江公路大桥设计的风参数研究

利用黄陂气象站、武汉青山长江公路大桥桥位处新建的测风塔和湖北省农展中心自动气象站风资料,采用极值I型分布法对武汉青山长江公路大桥设计的风参数进行研究,结果表明:(1)桥位区10 m高度年最大、极大风速为分别为17.0 m·s~(-1)、20.9 m·s~(-1),年均大风日数为5.8 d,年最多风向为NNE;(2)气象站100 a重现期10 m高度10 min平均年最大风速(基本风速)为25.6 m·s~(-1),桥位处100 a重现期10 m高度10 min平均年最大风速(设计风速)为29.0 m·s~(-1);(3)风速较大时水平动量的垂直湍流通量较风速小时大、湍流参数较风速小时小、湍流谱密度值较风速小时增大1～2个量级;极大风速发生时1 h内的风攻角为0°～3°。     

1981—2020年安徽省不同重现期最大风速和极大风速时空变化特征

分别从质量控制级别、有效数据完整率、是否均一等方面考虑,选取安徽省51个气象站1981—2020年逐日10 min最大风速和2006—2020年逐日极大风速资料,基于最大风速资料应用阵风系数法构建1981—2005年极大风速,得到1981—2020年极大风速的长时间序列数据;对风速资料进行拟合适度检验,估算了安徽省不同重现期最大风速和极大风速的时间变化以及空间分布,并对极大风速序列延长前后重现期估算情况进行了对比。结果表明:(1) 利用阵风系数法构建的极大风速数据可信,可为因缺少长时间序列的极大风速观测而无法进行50年或者更长重现期估算提供参考;(2) 1981—2020年安徽省历年最大风速强度为12.38 m/s,极大风速强度为20.55 m/s,均为皖南低矮山区的风速值较低,沿江西部及江淮之间中部处于相对大值区;(3) 30年重现期最大风速为12.09~27.23 m/s,50年为12.64~29.01 m/s,均是石台站最小,桐城站最大;30年重现期的极大风速为23.51~39.56 m/s,50年为24.58~41.93 m/s,均为池州站最小,桐城站最大;(4) 短期的观测资料会降低重现期估算结果的可靠性。      

深圳湾公路大桥设计风速的推算

从资料的完整性和合理性、方法的规范性等几方面着手，对深圳湾公路大桥设计风速进行推算。利用深圳市气象站1954～2001年逐年年最大风速资料，通过时距、高度、地形等订正后得到相当于开阔平地上方10 m高度10 min年最大风速48年序列，使之符合建筑抗风指南或规范的要求。再利用极值Ⅰ型计算出不同重现期的基本风速，同时用耿贝尔的参数估算法和修正后的矩法参数估计法计算出不同重现期（200、120、100、60、50、30、10年）的基本风速。研究发现桥位区自动气象站与深圳市气象站最大风速正相关显著，前者是后者的1.1倍，从而可将基本风速外推到桥位区，进一步根据规范将该值放大1.11/2（1.049）倍至海面上，最终得到设计风速。还利用近地层风的指数和对数曲线推算出150 m内每10 m高度层的最大风速。     

岳阳洞庭湖大桥桥位设计风速推算

利用岳阳气象站1953-2010年年最大风速观测资料,通过时距换算、高度换算及地形订正等处理,构建相当于开阔平地10m高度处10min平均年最大风速58年序列。根据极值Ⅰ型分布曲线,采用耿贝尔法计算出10m高处不同重现期(200年、100年、50年、20年、10年)基本风速,根据洞庭湖区测风塔与岳阳气象站相应时段10min平均月最大风速比值,外推得到岳阳洞庭湖大桥桥位设计风速。根据设计风速,取α=0.131,利用风速随高度变化的指数公式推算到300m以内各个高度层(70m内10m一层,70m以上间隔30m)最大风速。     

红雁池二电厂配套输出工程区设计风速推算

分析了乌鲁木齐、达坂城、红雁池气象哨三站的大风资料知:红雁池与乌鲁木齐风速之间的线性关系较好,因此用乌鲁木齐气象站大风资料,订正红雁池气象哨大风序列。又根据风随高度变化的规律及极值I型分布函数,计算出红雁池气象哨10m、15m高度处不同重现期10min平均最大风速和瞬间极大风速,从而进一步推出工程区构筑物所能承受的设计风速。     

上海地区沿海（江）岸非汛期不同重现期最大风速估算

非汛期不同重现期最大风速是沿海(江)岸堤防设计标准、工程安全性和投资成本估算的一个重要参数。文中基于上海崇明、宝山、南汇、奉贤和金山5个沿海(江)岸气象站历史风速观测资料和横沙岛测风塔10 m高度逐日最大风速资料,采用极值I型分布估算了上海地区沿海(江)岸非汛期(1—5月和10—12月)各风向不同重现期最大风速。结果表明,上海地区沿海(江)岸非汛期的最大风速以W风最大,SW风最小。沿海(江)岸非汛期50 a一遇最大风速为23.3—28.3 m/s,小于上海地区基准风速(30.0 m/s)。各地非汛期不同风向50 a一遇最大风速的最大差值为3.4—8.1 m/s,同一重现期各地沿海(江)岸10 m高度最大风速极值也相差较大。崇明区域非汛期沿海(江)岸最大风速最大,其次是南汇区域,宝山区域最小。上海地区最大风速一般都出现在沿海地带,其分布与上海实际地理、地表状况相符。     

城市化对石家庄站近地面风速趋势的影响

利用1972—2012年石家庄城市站和4个乡村站地面风速资料,采用城乡对比方法,对石家庄城市站地面风速序列中的城市化影响进行分析,结果表明,石家庄站年和季节平均地面风速和平均10 min最大风速的长期下降趋势,主要是由城市化因素引起。具体结论如下：(1)石家庄站年和四季平均风速、平均10 min最大风速和大风日数均呈极显著的减少趋势,年平均减少速率分别为-0.15 (m/s)/10a、-1.05 (m/s)/10a和-2.90 d/10a;乡村站年平均风速呈微弱下降趋势,年平均10 min最大风速减少较为明显,年大风日数减少趋势非常显著,减少速率分别为-0.02 (m/s)/10a、-0.21 (m/s)/10a和-2.19 d/10a。(2)石家庄站年平均风速下降趋势中的城市化影响为-0.13 (m/s)/10a,城市化影响非常显著,城市化贡献率达到86.0%。该站春、夏、秋、冬季平均风速变化的城市化影响分别为-0.16 (m/s)/10a、-0.10 (m/s)/10a、-0.13 (m/s)/10a和-0.15 (m/s)/10a,城市化贡献率分别为82.8%、87.6%、88.6%和85.4%。(3)石家庄站年平均10 min最大风速变化趋势中的城市化影响为-0.84 (m/s)/10a,城市化贡献率为79.7%;春、夏、秋、冬季平均10 min最大风速变化趋势中的城市化影响分别为-0.94 (m/s)/10a、-0.80 (m/s)/10a、-0.60 (m/s)/10a和-1.01 (m/s)/10a,城市化贡献率分别达到90.4%、78.6%、64.9%和79.1%。(4)城市化对石家庄站年大风日数减少的影响不显著,但冬季大风日数减少仍明显与城市化过程有关。     

苏通长江公路大桥设计风速的计算与分析

苏通长江大桥是世界第一跨度斜拉桥, 设计风速对其设计、建设、运营安全至关重要。为了合理选用大桥的设计风速, 在大桥桥位长江江面、江岸、南通气象站、常熟气象站建立风速同步观测站, 在桥位南岸建立80 m高的风梯度观测塔, 2000年3月1日至2003年2月28日开展地面及梯度风同步观测, 获取大桥设计风速计算所需的基础资料。在分析桥位风况与当地气象站异同及桥位风速随高度变化规律的基础上, 将气象站长年风速数据客观外延至桥位, 采用极值频率分布拟合方法, 分析计算得到大桥建设所需的设计基本风速和基准风速。分析表明:江面风速明显大于气象站, 也大于江岸风速, 计算值大于理论推算值。结果为大桥抗风设计提供了依据。     

陕北沙漠边缘区风速均一性检验及其重现期计算

以陕北沙漠边缘区6个气象站自建站至2013年的年平均风速和最大风速序列为研究对象,分析了各序列的线性倾向趋势,采用t-检验法以及对台站历史沿革的详查,对各站点风速序列进行均一性检验,并对非均一序列应用方差法和比值法等数理方法进行订正,分析了重现期最大风速变化和序列的频率分布。结果表明:陕北沙漠边缘区各气象站年最大风速全部呈显著递减趋势;定边站、靖边站、横山站和榆阳区站年平均风速于2003—2004年间分别出现了间断,并且与其更换测风仪器时间同步;订正后年最大风速在间断点后较原始序列都有较大幅度的增大,定边站订正前、后年最大风速主要分布区间增大,主要集中在(18,22]m/s区间;订正的序列与原始序列的50年一遇风速差别不大,但是在大型工程设计和工程气象专题评估时,应考虑适合工程应用的气象站测风资料和订正方法。     

内蒙古东部电网最大风速及其重现期极值分布特征

利用内蒙古东部48个气象站有自记式风速仪记录以来的逐年10 min最大风速资料,采用极值Ⅰ型计算方法,给出了该地区重现期30年、50年和100年的极值风速分布图,并分析了近30年最大风速和极值风速的分布特征。结果表明：近42年来内蒙古东部年最大风速具有明显的阶段性下降趋势, 减小速率约为每10年14 m/s;最大风速的年内变化为双峰型,年最大风速主要出现在春季;偏西风的最大风速较大,出现年最大风速的频率高达70%;年最大风速值和极值风速的分布总体呈自西向东减小趋势,但也存在明显的区域性分布特征。该结果将为内蒙古东部电网的设计、运行和维护提供重要的参考依据。     

台站观测环境改变对我国近地面风速观测资料序列的影响

利用中国大陆地区460个气象台站1971-2002年10m高度平均风速资料和2007年台站观测环境综合调查资料,根据环境评分分数、障碍物视宽角等影响地面观测风速的台站环境数据,将气象台站分为五类,分别对平均风速观测记录进行了比较分析。结果表明,全国范围内绝大多数未迁移台站近地面平均风速呈明显的减小趋势,冬季平均风速相对减小的趋势最大、秋季最小;在影响风速观测资料序列的台站观测环境因素中,观测场周围障碍物视宽角最为重要,随着周围障碍物视宽角的增大,风速相对减小的趋势也变得更明显;台站周围障碍物视宽角对年和季平均风速减小趋势的贡献最大,约为三分之一。因此,观测环境变化对地面风速资料序列的影响是不可忽视的重要因素。     

果子沟高架桥工程设计中风速设计值的估算

对比分析果子沟临时气象观测站、伊宁和昭苏站61天的风速观测资料，利用伊宁和昭苏1971年1月至2003年12月的历史资料，计算果子沟风速的平均值和极值，并采用概率模式估算50年一遇、100年一遇最大风速。     

西北太平洋TC移动速度异常及预报误差特征的分析

利用国家气象局和上海台风研究所(CMA-STI)整编的西北太平洋1970—2009年热带气旋(TC,Tropical Cyclone)及TC最佳路径数据集和2005—2010年的TC路径预报误差资料,应用百分位法,确定TC移动速度异常指标,分析了40 a来西北太平洋TC移动速度及其变化异常发生的时空分布特征,研究了TC速度预报误差对路径预报误差的影响及其与大尺度引导气流之间的关系。结果显示:1)西北太平洋TC移速及移速变化累积概率达95%(5%)分位数的阈值分别为10.8 m·s~(-1)(1.43 m·s~(-1))和2.42m·s~(-1)(-1.72 m·s~(-1))。2)快速移动及加速的TC大都出现在日本海地区,而缓慢的和减速移动TC主要出现在南海区域。3)TC移动速度异常的季节变化表现为,快速移动的TC在5月出现的频率达到最高,缓慢移动的TC在10月频率达到最高,加速移动的TC在6月频率达到最高。4)近6 a的TC移速预报误差对TC路径预报误差的贡献平均约为41.6%。5)对TC路径预报误差偏大,且移速预报误差贡献大的个例分析显示,该个例大尺度环境引导气流偏弱使TC移动速度偏慢。而如果预报的大尺度环境引导气流偏强,使预报的TC移速偏快,那么就容易导致大的路径预报误差。     

基于风速高相关分区的风电场风速预报订正

为了提高风电场风速预报和功率预测的精度和准确率,并考虑风机测风数据的不稳定因素,以多年服务的内蒙古中部某风力发电场A为研究区,在勘察风电场地形及风机布局后,按照季节、风向进行风机间风速时空相关性分析,划分出风机轮毂高度风速高相关为典型特征的风机网格分类片区,采用卡尔曼滤波方法,通过直接和间接两种订正方案,分别进行风机片区风速订正。结果表明:风速高相关风机片区的划分,对于提高风电场风速预报及功率预测精度和准确率具有一定作用,利用风电场区测风塔梯度观测风速,对风机片区进行间接订正,可有效改善数值模式预报风速,15个片区类型下相关系数由0.18~0.72提高至0.67~0.91,误差绝对值由1.6~2.9 m·s-1降低至1.0~1.5 m·s-1。     

恶劣探测环境对风速传感器启动风速的影响

讨论长期处于海风、酸雨、沙尘等恶劣探测环境下,风速传感器启动风速的变化。采用试验分析的方法,利用M3DS型风速传感器自动化检定系统和EL15-1C型风速传感器,分别测量取自不同恶劣探测环境的风速传感器和全新风速传感器的启动风速数据。得到的数据显示:取自海风、酸雨、沙尘等恶劣探测环境的风速传感器启动风速远大于全新风速传感器启动风速。长期海风、酸雨、沙尘天气改变了风速传感器的机械结构,同时降低了风速传感器启动风速的鉴别阀。     

百叶箱内部风场特征仿真分析

流经传感器的风速是决定百叶箱气温测量精度的主要因素之一。基于计算流体动力学CFD仿真,对我国地面气象观测中广泛应用的玻璃钢百叶箱内部风场特征进行了研究。结果表明,受长方体结构特征以及侧面叶片导流的影响,百叶箱内部风场具有明显的非均一性特征,在水平剖面和垂直剖面上分别出现明显的梭形流场和环形流场;百叶箱对环境空气的流动具有明显的阻挡作用,平均相对风速减小率在箱体中轴线上存在明显的垂直差异,最小值53%出现在0.08 m附近,同时在0.25 m和0.55 m高度附近分别存在值为85%和88%的局部最大值。平均相对风速减小率随环境风向的改变而呈周期性变化,当环境风向与箱体侧面成45°、135°、225°和315°时,出现极小值73%,当环境风向与箱体侧面成0°、90°、180°和270°时,出现极大值93%。     

风速检定中对标准风速测量值的影响量分析

针对风速仪检定中对标准风速测量值影响的量进行分析,找出了主要影响量,并加以消除,使检定结果更加真实、可靠.利用JJG431-86检定规程中已知的计算公式进行论证分析,并用实例进行验证.结果表明,实验室温度对标准风速的测量值影响大,应加以温度控制,在检定一台风速仪前后,实验室的温度变化不应该超过3℃.而空气密度修正系数查算表过于粗略,对标准风速的影响值也不可忽视,应该用公式直接计算进行误差消除.     

河北地区边界层内不同高度风速变化特征

为了研究城市化进程对风速变化的影响,利用1971-2006年河北省境内邢台、张家口和乐亭3个探空站高空风观测资料和对应地面站风观测资料,统计分析了边界层内距地面10m、300m、600m、900m 4个高度的长期风速变化特征,比较了不同高度风速变化趋势的异同.分析结果表明:3站年和季节平均风速随着距地面高度的增加而变大,但最大的风速垂直递增率出现在从10m到300m之间;各站各高度层月平均风速具有明显的季节变化特征,春季风速最大,夏季较小;在近36年里,3站平均的地面(10m高)年和季节平均风速变化存在显著的减少趋势,300m以上各高度层平均风速一般也降低,但远没有地面明显;不同高度平均风速变化趋势的差异可能主要是由城市化以及台站附近观测环境的改变引起的,这使得地面风速明显减弱;但地面以上各层平均风速同样存在一定减弱现象,说明背景大气环流的变化也是地面风速下降的原因之一.     

金沙江河谷甘蔗生长的气象条件

通过甘蔗旬生长高度递增量与气象因子的关联度及因子筛选分析，在气温日较差很大的金沙江干热河谷，地面最低温度对甘蔗生长速度制约最大；夏季旺长期，生长速度还与前３候降水量密切相关；而与日照的关联度最小。因此，在我国西南横断山区干热河谷地区的农业综合开发中，不仅要看到这一区域的光照条件，重视农业灌溉条件的改善，更要重视温度条件对农业生产的影响。