1950~2011年渤海地区海表风场的季节特征与多尺度变化分析

基于1950~2011年的NCEP/NCAR再分析资料,对渤海10 m风场的风速与风向变化进行多尺度分析。利用小波分析、交叉谱分析等方法对渤海海域的海表风速、风向的变化趋势以及周期进行研究。分析发现：渤海地区海表风的风向与风速除了存在显著的季节性变化特征外,在年际、年代际的变化尺度上也有明显的周期性。风向存在1 a、8.7 a、15.8 a的显著周期,风速存在1 a、6.3 a、15 a的显著周期。风向与风速在时间尺度分别为20 a、5.71 a、2.67 a时存在显著共振周期;共振周期受东亚季风、西太平副热带高压的年际、年代际变化的影响呈现出多尺度变化周期。     

1973-2010年毛里塔尼亚气候变化与风况特征

利用1973-2010年12个站点的年平均气温、降水量、风向、风速数据,对38 a来毛里塔尼亚气候变化和风况特征作了初步分析。结果表明:毛里塔尼亚沿海区域38 a来呈变暖趋势,北部荒漠区域和南部热带草原区域则呈现冷暖交替变化的趋势。20世纪60年代降雨量最多,70年代和80年代降雨量偏少,总体上降雨量略有减少。除沿海区域外,南部热带草原区域和北部荒漠区域少雨期和降温期相对应,多雨期与升温期相对应,降雨滞后于温度。1973-2010年月平均风速均呈现下降趋势,南部热带草原区域下降趋势较为明显,北部荒漠区域下降趋势不明显。月平均风速为春季、夏季较大,冬季次之,秋季最小。季节风热条件存在明显差异,北部风热同步,南部先同步后异步,沿海则完全不同步。各站点的年风向频率,沿海区域以北风为主,而北部荒漠区域及南部热带草原区域风向则介于东、北向之间。     

巴丹吉林沙漠沙山发育与环境演变研究

通过对巴丹吉林沙漠风沙地貌、沙山地层结构、古沙山层理构造、沙山TL测年和区域输沙率等的综合研究表明,巴丹吉林地区自西北而东南大致可划分为河湖为主的弱水冲洪积扇、以河湖与风沙交替作用过度区和以风沙作用为主沙丘区。弱水冲洪积扇的发育为沙漠、沙山的发育提供了丰富的沙物质来源。高大沙山是更新世期间起伏的沙质下垫面与西风环流和季风环流相互作用的结果。末次冰期以前为西风环流为主时期,地表主导风向为西风,次为西北风,河湖环境发育;末次冰期以来为东亚季风环流为主时期,地表盛行风向为西北风,次为西风,风沙活动盛行。期间,风积床面经历了新月形、新月形沙丘链、复合新月形、复合沙丘链到复合型高大沙山的一系列复合、演变与发展过程。     

新疆地区25 a地面风场特征分析

 地面风除了受大范围环流影响外,还受地形影响较大。新疆既有大的盆地,又有高山垭口,造就了特殊的新疆地面风场。利用新疆54个气象站1980—2004年,每日4个时次的地面风资料,分析了该地区地面风场的长期特征,并进行经验正交函数分解。研究表明,新疆长期地面风场北疆、东疆和南疆有显著差别,主要表现在风向的转变,即北疆总体表现为西北风,南疆表现为偏东风,东疆表现为由西北风向偏东风转换的反气旋性弯曲气流;新疆经向风的长期变化表现为南风距平加强,而纬向风则表现为东风距平加强;经向风在整个时间序列上有3~5 a的短期变化,而纬向风在整个时间序列上有3~6 a的短期变化,且都表现为随时间延续周期变长;经向风南风距平增大趋势的最大值发生在七角井,而北风距平增大趋势的最大值则在阿拉山口。纬向风西风距平增大趋势的最大值在七角井,东风距平增大趋势的最大值位于安德河;EOF分析表明,第一特征向量的贡献达到87.5％,而第一特征向量对应的时间系数的距平值以1987年和1999年为界,表现为“正负正”的趋势。     

柴达木盆地北部风速对尘暴事件降尘的影响

通过系统监测柴达木盆地北部冷湖地区的月降尘通量以及尘暴事件降尘量,发现该地区月降尘通量变化在0.57×103～18.12×103 μg·cm–2·month–1之间,并且与月极大风速（Vextr）具有较好的正相关性（r2=0.60, n=23）;该区年内主要粉尘堆积时段为春季和初夏;尘暴事件发生期间的降尘量不仅与尘暴持续期间10 min平均风速具有良好的正相关关系（r2=0.60, n=16）,而且降尘量与10 min风速变化幅度有关:强劲稳定的风力条件在监测地点产生较少的降尘量,强劲且变率较大的风力条件产生较多的降尘量。监测结果显示,风速的变化对粉尘的释放、输送和沉降有重要的影响,有助于理解地质记录所揭示的冰期-间冰期不同的大气粉尘沉降速率。     

沙漠-绿洲过渡带风沙活动特征——以敦煌黑山嘴地区为例

统计2013-2014年度敦煌黑山嘴地区沙漠-绿洲过渡带气象资料,对区域风沙活动特征进行系统研究。结果表明：区域内合成起沙风以偏南风为主,即由沙漠指向绿洲。从沙漠腹地到绿洲内部,由于植被和房屋增多,起沙风频次和合成输沙势减小,风沙活动减弱,且春季风沙活动最强烈。夏秋季节植被可有效降低风速,减少起沙风频次,改善局地气候。平均气温与平均空气湿度负相关。月平均气温与月平均风速呈现同步性,越靠近沙漠腹地,两者同步性越强;日间气温与风速变化存在同步性,但夜间沙漠与绿洲气温差对风速存在影响,温差越大,风速波幅越大。     

Directional Characteristics of Potentially Damaging Wind Gusts in the Southeast United States

Annual estimated storm damage in the United States is seven billion dollars. Much of that damage is caused by tree blowover that is induced by high wind gusts. The prevailing directions of these wind gusts dictate the zones around structures in which trees may potentially fall and cause damage. To gain a better understanding of hazardous wind gusts, this research examines the directional component of wind gusts in the Southeast United States. Regional patterns of wind gusts are identified and tied to atmospheric and terrestrial patterns. Results indicate the following: (1) gusts along the northeast coast of the study area are bidirectional, being from the northeast and southwest; (2) the southeast coast has a predominantly westerly component to the gusts with little impact from the east; (3) the Piedmont is strongly influenced by westerly gusts, but an easterly component increases gradually to the northeast; and (4) high gusts in the mountains demonstrate a strong relationship with the regional and local topographic characteristics.     

1979—2012年中国西北地区东部低层水汽异常特征及成因

利用1979-2012年ERA-Interim全球再分析比湿与风场资料,通过累计距平分析、M-K突变检验、相似离度分析等方法研究了中国西北地区东部低层水汽演变特征,并依据导致水汽异常最直接的动力因子(风场差异)对其成因进行了初步探讨。结果表明:近30年西北地区东部低层700 hPa水汽呈弱的增加趋势,整个区域、青海高原区及西风影响区在1996年出现由减少到增多的突变,而季风边缘区的突变发生在1991年;且突变后偏西风减弱,偏南风增强显著。通过定量细化分析各气候区风场变化对水汽的影响,发现青海高原区经向风对水汽除夏季为弱的负贡献外,一般均表现为正贡献,而纬向风为负贡献;季风边缘区年平均经向风正贡献值为0.28 g·kg^-1,纬向风为-0.46 g·kg^-1;西风影响区冬春两季经纬向风一般均为弱的负贡献,夏秋两季一般为正贡献。依据特定区域、典型月份风场的气候型态差异分析,发现单一区域内的低层风偏差对水汽分布的影响与控制相差甚大,而不同背景下相邻区域内的风场配置及不同区域间的风场相互作用可能是水汽变化或异常的主要原因。     

1971-2013年环渤海地区风速的时空特征

基于环渤海地区60个站点1971-2013年日序列最大风速数据,采用线性倾向估计、Mann-kendall检验、反距离加权插值、小波分析等方法,分析了近年来环渤海地区风速的年、季节的变化趋势及其空间分异等特征。结果表明:(1)环渤海地区年均最大风速为6.35 m·s^-1,并以0.423 m·s^-1的年代变化速率呈显著的下降趋势。区内除承德、丰宁和阜新站点呈略微上升趋势,其余站点均呈下降趋势,整体上表现为南部下降幅度高而北部下降幅度低。四季最大风速也均呈显著的下降趋势,冬、春季的最大风速对全年趋势演变贡献率较大。(2)偏北风(尤其是北西北风)和偏南风(尤其是南西南风)是本区的主要风向。春、夏两季以偏南风为主要风向,秋、冬两季则以偏北风为主要风向。(3)环渤海地区最大风速减少的主要原因是各站点日最大风速为5级及以上的发生频率分别以0.912、0.671、0.271、0.076 d·a^-1的速率呈下降趋势;大风频率也以1.019 d.a^-1的速率呈下降趋势。冬半年是本区大风日数相对较多的时段,春季尤甚。(4)本区多数地区属大风较少区和较多区,其中大风较多区的站点最多(31个),而大风频发区的站点最少(仅4个)。位于大风较少区的站点数增长迅速,而大风较多区、多发区和频发区的站点数则均呈现下降趋势。最大风速与大风日数均具有25～30 a的显著振荡周期。     

柴达木盆地风况及输沙势特征

利用柴达木盆地13个气象站的风资料，分析了盆地风况和输沙势的变化特征。结果表明：（1）盆地年平均风速2.0~4.4 m·s^-1，自盆地南、北边缘山地到盆地中部逐渐降低。盆地西部主风向为偏西风，风向较集中；东部主风向为偏东风，风向较分散。（2）盆地年平均起沙风速7.0~8.2 m·s^-1，起沙风频率5.1%~26.1%，主要发生在冬、春季，风向以WNW和W为主。（3）盆地输沙势34.0~462.3 VU，盆地西北部属于高风能环境，中部及东南部属于低-中风能环境，方向变率0.45~0.91，风况为窄单峰或宽单峰风况，盆地西北部和东南部差异较大，东部德令哈站与其他地区的合成输沙势方向相反。     

巴丹吉林沙漠高大沙山的形成发育研究

通过对巴丹吉林沙漠高大沙山的考察，以及沙丘形态和风况、沙山TL测年、古沙丘层理产状等的研究表明，高大沙山的形成发育受沙源、风系、底基地形和灌草植被等因素的影响。第四纪以来弱水古水系的变迁为沙漠及沙山的发育提供了丰富的沙物质来源。沙山发育的受西风和西北风两大盛行风系的控制，末次冰期以前为西风环流主导时期，地表盛行风向为西风，次为西北风；末次冰期以来为季风环流主导时期，地表盛 行风为西北风，次为西风。沙山底基地形的起伏不仅诱发近地表气流产生波伏运动，同时也是风沙流运行的障碍。气候湿润期发育的沙丘灌草植被通过抑制风蚀、扑捉风沙等作用加速沙山的发育。高大沙山是新月形沙丘和沙丘链、复合新月形沙丘和沙丘链演进而形成的大型稳定风积床面形态。     

中国西北干旱区地-气温差变化成因分析

利用1961—2000年中国西北干旱区49个气象台站百叶箱气温、0 cm地温、降水和近地层风速月平均资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了我国西北干旱区地-气温差变化的原因。结果表明,20世纪后40 a西北干旱区冬季地-气温差呈减小趋势,其可能原因是20世纪80年代后全球进一步变暖,西北干旱区对流层中层高度场升高、气温升高,风场易出现反气旋式环流距平,寒潮活动减少,近地层风速减弱使得气温增暖高于地温。而春初对流层中层高度场偏低时,气温偏低,降水偏多,风场易出现气旋式环流距平,近地层风速减弱使得气温增暖低于地温,所以春初地-气温差呈上升趋势。     

基于高分辨率模式的京津冀地区无人机航路风向风速模拟分析

随着中国低空空域的陆续开放,依靠现有的低空飞行气象保障技术为低空安全飞行提供服务略有不足,对飞行影响最大的风进行预报也有一定的困难。论文基于WRF(Weather Research and Forecasting Model)中尺度数值模式,对2015—2019年京津冀地区的风速风向进行模拟,并将模拟结果与气象站观测数据进行对比分析,可为该地区无人机低空航路飞行安全提供保障。结果表明:WRF模式能够较好地模拟风速的季节变化趋势,平原地区的模拟效果优于山区,山区模拟的风速偏大,但误差在可接受的范围内(RMSE<1.5 m·s^-1)。平均风速、最大风速最小值均出现在夏末,平均风速最大值出现在春季(山区4.43 m·s^-1、平原4.13 m·s^-1);最大风速在冬、春、夏初呈波动递增,夏季中旬开始减少,夏末秋初降至最小。京津冀地区风速呈西北向东南递减,泊头站(-0.02 m·s^-1·(5 a)^-1)和天津站(-0.02 m·s^-1·(5 a)^-1)平均风速呈下降趋势,其余站点风速呈上升趋势,唐山站上升率最大(0.08 m·s^-1·(5 a)^-1);在风速季节空间分布中,平均风速以上升趋势为主,站点所占比例为春季45.45%、夏季90.91%、秋季63.63%、冬季81.81%。平原地区盛行风呈东北—西南向;山区站点怀来站风向以WNW(18.70%)和W(15.01%)为主,蔚县站风向以N(16.79%)和NNW(12.03%)为主,相较于平原地区,山地地区风速8.0 m·s^-1的大风数量显著上升。1000 m高度的平原地区大风出现频率显著增加,增长速度高于山地地区,不利于无人机飞行,风速17.0 m·s^-1以上出现的概率明显高于山地地区。     

晋北沙漠化地区起沙风风况与输沙势

利用10个气象站点2001、2005、2010,2014年风速数据,计算并分析了晋北沙漠化地区起沙风风况及输沙势时空变化。结果表明：研究区年均起沙风频率和起沙风平均风速均为春季最大,冬季次之,夏季最小,各季节和全年年际变化均表现为大致减小趋势;输沙势显示研究区春季处于中风能环境,是最主要的风沙活动期,其他季节和全年整体上均处于低风能环境;春季风能环境总体呈减弱趋势,这可能是导致研究区2000年以来沙漠化逆转的重要因素之一;受地势影响,研究区春季风能环境呈北高南低、东高西低趋势,最高值位于东北部的大同盆地。     

察尔汗盐湖雅丹地貌区风况分析

输沙势（DP）是风沙地貌研究中使用的一个重要参数,但是在风蚀地貌,如雅丹地貌研究中,鲜有使用者。本文利用建立在察尔汗盐湖雅丹地貌区的自动气象观测仪所记录的风速数据,分析了雅丹地貌区的风速、风向及输沙势变化特征。结果表明:该区起沙风的月平均风速在6.2～7.4 m·s-1之间波动,月最大风速变化范围为9.9～15.0 m·s-1。起沙风主要发生于春、夏两季,发生频率分别为39.63%、31.45%。起沙风风向以WNW、W为主,分别占年起沙风的41.05%、20.02%。年DP为326 VU,年RDP为235 VU,为中风能环境。年净输沙方向为ESE。方向变率指数（RDP/DP）0.72,为中比率,对应风向变率也为中等,为钝双峰风况。雅丹体长轴走向与盛行风向基本一致,该区雅丹地貌的形成以风力作用为主。     

青海共和盆地固定支架式光伏阵列对阵内风场的影响

青海省共和盆地是中国最大的新能源基地之一,大规模光伏设施的建设对区域生态环境必然产生较大的影响。通过在光伏阵列内外建立风况观测断面,架设5套5梯度的自动气象站,实施同步监测,对不同风向条件下光伏阵列对阵内风场的影响进行观测研究。结果表明：（1）光伏阵列具有导向作用,使风向以顺光伏组串长轴方向的偏西风和偏东风为主。当旷野风向与光伏组串长轴方向夹角β≥45°时,光伏阵列内出现围绕光伏串的横向绕流,阵列内存在明显的双风向,且β越大,双风向特征越明显。（2）光伏阵列整体具有减速作用,且减速率随高度呈指数递增关系,但20 cm高度风速减弱作用具有很大的不确定性,甚至出现增强风速的作用。减速率随风向的变化呈三峰三谷的区间分布特征,三峰三谷区间的极大值出现在β=45°或β=67.5°处,极小值多出现在β=22.5°处。（3）受光伏组串北高南低的结构和光伏阵列内风程长度的影响,光伏阵列内风向和风速变化存在非对称性特征。光伏阵列对阵内风场的影响,一方面有利于光伏面板除尘,另一方面会增加阵内地表就地起尘的潜在风险。光伏场建设应更加注重光伏阵列内生态保护和修复,提高地表植被覆盖度,减少起尘量,提高发电效率。     

甘肃瓜州锁阳城南雅丹地貌区起沙风况与输沙势特征

以2016—2018年定位气象观测数据为依据，分析了甘肃瓜州锁阳城南雅丹地貌区的起沙风况及输沙势变化情况。结果表明：（1）研究区起沙风由两组风向近似相反的风所组成，主风向为NE-E，占全年起沙风的68.86%，次风向为WSW-WNW向，占27.67%；（2）年平均起沙风频率为19.0%，春季和夏季起沙风频率最高，分别占全年的33.57%和34.69%，各季起沙风向分布特征基本一致；（3）研究区风况类型为高风能环境和中等风向变率的钝双峰型风况。输沙势的大小和方向变率具有明显的季节性，春、夏季的总输沙势（DP）和合成输沙势（RDP）较高，夏季和冬季的方向变率RDP/DP值较高，合成输沙方向（RDD）245.45°~253.01°（WSW）；（4）研究区雅丹地貌长轴走向与主输沙方向一致，说明风力是其形成的主要动力条件。     

青藏高原红梁河风沙动力环境特征

青藏高原红梁河沙地广布,目前对其风沙活动规律认识不足,不利于开展防沙工作。为此,通过野外观测和室内分析、计算等方法,对红梁河的风沙动力环境特征进行研究。结果表明:红梁河年起沙风向以N风为主,冬春季输沙势(DP)、合成输沙势(RDP)大,夏秋季输沙势、合成输沙势小,合成输沙方向(RDD)年内变化较小。年输沙势为249.84VU,属于中风能环境,年合成输沙势为242.92VU,年方向变率指数(RDP/DP)为0.97,属于大比率,年合成输沙方向为173.8°,为S方向。八方位年实测输沙总量为434.33kg·m^-1,以SW方向的输沙量最大。     

乌兰布和沙漠西南部风况对穹状沙丘形成的影响

风是塑造沙丘形态的主要动力,目前对穹状沙丘的形成动力学过程尚不清楚。为探讨风况对穹状沙丘形成和演化的影响,以乌兰布和沙漠西南部穹状沙丘为例,利用吉兰泰气象站风速风向数据和Google Earth影像测量沙丘形态参数,分析风况对穹状沙丘形成的影响。结果表明：（1）乌兰布和沙漠西南部主风向为西北风,次风向为西南风和东北风,3组方向起沙风频率相当。年输沙势为172.90 VU,RDP/DP为0.39,属于低风能环境,中变率风况。（2）乌兰布和沙漠穹状沙丘长短轴之比为1.31∶1,呈椭圆形,沙丘平均走向为110.66°,与当地盛行风向大致平行,接近于合成输沙方向,盛行风向对沙丘走向有着显著影响。（3）乌兰布和沙漠西南部穹状沙丘发育在低风能、多风况条件下,春季的西北风与夏季的东北风和秋冬两季的西南风3组不同方向且强度相当的风共同作用,抑制了沙丘的滑面形成,沙丘演化过程受阻,从而使得沙丘形态长期保持稳定。     

基于ASCAT散射计数据的2012年南极周边海面风场特征分析

利用2012年全年的ASCAT散射计风场数据,对55°S以南的南极周边海域海面风场开展了时空分布特性统计分析。结果表明:对于南极周边海域,7月平均风速最大,为12 m·s-1,12月平均风速最小,为8 m·s-1,冬季大于夏季;该区域平均风速主要在9—12 m·s-1之间,全年出现的天数280天,约占全年的77%;风速10 m·s-1所占比例也是冬季大于夏季。从全年来看,南极周边海域在冬季(4—6月)和春季(7—9月)风速普遍较大。该区域0°W—60°W海域内风速明显比其他海域要小。