新源县复杂地形下的风电场风场结构特征分析

利用新源县风电场周边气象站及测风塔观测资料、ERA5-Land再分析资料和数值模拟结果,分析新源县风电场的风场结构特征。结果表明：（1）风电场周边气象站的逐小时10m风速均呈现出早、晚偏低,中午偏高的变化规律。喀拉布拉镇站和公安农场站的风向主要以东风和南风为主,肖尔布拉克沟站的风向则以南风为主。测风塔4302的风速随着高度变化不明显。测风塔4301-4306均存在南风和北风,但各风向占比有一定差异。随高度升高,测风塔南风风向呈现出东南转西南的趋势。（2）ERA5-Land资料不能很好地再现研究区域风场变化。（3）数值模拟的风场变化具有一定山谷风特征。夜间的风向以东南风为主,白天则低海拔河谷地带风吹向山顶,北部谷风逐渐主导东北风向。20时,风电场区域主要以西北风为主。     

基于WRF-LES的崇礼复杂地形局地风场模拟研究

采用四重嵌套的WRF-LES,针对2022年北京冬奥会张家口崇礼赛区开展局地风场模拟试验,基于地面自动气象站和激光雷达观测资料,对一次晴空高压系统控制下的具有明显局地风环流特征的天气个例模拟结果进行检验评估。文中引入了STRM1 30 m地形数据、glc2015 27 m土地利用数据和CL‐DAS的土壤湿度数据用以提高模拟结果的准确性,并设计了敏感性试验来探讨不同资料对模拟结果的影响。结果表明：(1)WRF-LES能够呈现出复杂地形下局地风场的时空变化特征,各站风向绝对误差在10°～60°,风速绝对误差在0.5～2 m·s^-1。在山谷和山沟区域,模拟风场和观测风场都表现出明显的日变化特征,海拔较高站点的误差比海拔相对较低站点的误差更小。海拔较低站点在山谷风或上下坡风发展稳定时段风向误差较小,风向转换时段误差较大。(2)更新地形、土地利用以及CLDAS土壤湿度初始场对模拟结果都有一定程度改善。其中更新CLDAS土壤湿度初始场对风向和2 m气温的改善效果最为明显,风向绝对误差减小4.26°,2 m气温绝对误差减小0.84℃。更新土地利用对风速的改善效果最明显,风速绝对...     

复杂地形与建筑物共存情况下的风场模拟研究

下垫面的复杂性一直是数值模拟所面对的主要难题之一,尤其当复杂地形和建筑物同时存在时,问题变得极其困难,几乎已有的任何单一模式都难以很好模拟出复杂地形上建筑物周边的风场精细结构。为解决这一问题,提出利用中尺度模式RAMS与CFD模式FLUENT耦合的方法,利用RAMS的模拟结果驱动FLUENT进行复杂地形上建筑物周边风环境的精细模拟。数值模拟试验以“鹦鹉”台风登陆期间的香港国际机场为研究对象,模拟了强风条件下机场周边的风场精细结构。将模拟结果与南北两侧跑道边的6个自动站观测数据进行对比,发现风速与风向都较为一致,并较好地描述了由于建筑物所导致的机场南侧着陆航道上的横向风切变,解释了台风期间南侧跑道两架飞机着陆困难的原因。      

FLUENT在复杂地形风场精细模拟中的应用研究

尝试将计算流体力学软件FLUENT用于复杂地形风场的精细模拟研究,进行的一系列数值模拟试验表明:由于采用了中尺度模式较少采用的计算机辅助建模、非结构化网格和有限体积法等技术,FLUENT可以实现复杂地形乃至极度陡峭地形上的风场模拟,完成普通中尺度模式难以完成的任务。相比于普通中尺度模式,FLUENT可以更为精确地描述下垫面的复杂地形特征,因而能够在小尺度范围内得到分辨率更高、且更为准确的复杂地形上的近地层风场模拟结果。     

河谷地形低空风场变化规律分析

2005年6月到2006年5月,在山西省运城市风陵渡镇河谷地进行了低空10m-60m的风场梯度观测,统计和分析了该地形的低空风场变化规律,得出：④受该区域热力和地形动力的双重影响,实验点主导风向（ESE风和WNW风）与河谷地形走向一致,且出现频率高;②昼夜风速偏大,峡谷效应明显;③高层风速大于低层风速;④不同层次间的风速差值高低层显著大于高中层;⑤受河谷南北两侧山体地形与山、谷风影响,白天11时-17时的主导风向为WNW风和W风,出现频率为13．4％～24．7％;其它时间特别是傍晚和夜间以ESE风和SE风为主导风向,出现频率为17％～33．6％;山风持续时间长,谷风持续时间短。     

复杂地形风场的精细数值模拟

风能是一种重要气候资源,随着我国风电规模的迅速增大,发展风能资源评估系统和风功率预测系统已成为一项重要的研究内容。国内外对复杂地形风场结构的数值模拟有大量研究,随着计算机能力增强,以往用于空气动力学精细流场计算的计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模式越来越多地在气象领域得到应用,人们开始研究用中尺度预报模式和CFD模式结合进行复杂地形风场的数值模拟。本文的耦合模式系统采用中尺度气象模式(WRF),通过嵌套网格到内层尺度(一般是几公里),然后通过耦合CFD模式Fluent软件获得高分辨率(水平30~100 m,垂直150 m高度以下10 m)的风速分布资料,得到精细化的风场信息。通过对鄱阳湖北部区域和云南杨梅山复杂地形的风场模拟,提供了风能评估和预报的一种可行的方法。     

复杂地形区域之大气环境容量

复杂地形区域之风场及污染物的输送,受地形影响往往是非均匀的,这类地区大气环境容量的估算也有别于平坦地形区域。本文以粤东山区之梅州市工业居民混合区为例,介绍了复杂地形条件下大气环境容量的计算方法。主要包括:1.确定地形影响下近地面之主要流型.2.合理给出模式调整前容量的初估值,以尽量减少模式调整的工作量.3.建立非均匀风场条件下的环境容量调整模式.4.通过模式调整得出大气环境容量的准确值。     

地形对近地层风场日变化影响的数值模拟

利用修改的Mass模式和辽宁地区的地形资料，模拟了地形加热作用对辽宁地区近地层风场日变化的影响。结果表明，渤海和黄海北部海域对辽宁地区近地层风场的影响起着非常重要的作用。由于海陆加热的不同，加热冷却速度的不同以及山地地形等可产生不同的流场日变化。     

湖北山区复杂地形条件下风电功率预报算法研究

利用湖北省3个风电场2018年5月至2019年12月的数值天气预报、测风塔观测风速、电站实况功率资料,首先将数值模式预报输出结果输入到物理法、偏最小二乘法、神经网络法3种功率预报模型中,然后结合风电场实际测风数据对风速和功率曲线进行滚动订正和建模,再输入到上述3种功率预报模型中。在此基础上,提出softmax集成预报算法,对上述6种预报算法优选出3种预报准确率最高的算法进行集成预报,结果表明该算法较均值法集成预报每个月的合格天数提升1~3 d。     

山区复杂地形上区域大气质量模式的试验研究

由于复杂地形上的气流多变，所以，进行区域空气质量模拟是比较困难的。根据大气污染总量控制和环境规划的需要，发展了一种可适用于山谷城市的大气质量模式，该模式的主要特点；（１）采用目前尚少的复杂地形上的三维边界层模式作为大气扩散模式所需城三维边界层要素场；（２）用复杂地形上的三维以模式和斯扩散氏架源（包括面源）和主架源所造在的地面ＳＯ２浓度，然后将两者的模拟浓度在相应网各上叠加。验证结果表明，该混合模式     

江西省山地风场风速订正方法研究

利用气象站、探空及NASA再分析资料,对江西省4县山地风场的12座测风塔风速进行订正研究。研究结果表明:测风塔与气象站风速数据相关性较低,相关系数一般远小于0.45;测风塔与探空资料的风速相关系数可达到0.6以上,最高可达到0.8;NASA再分析资料可以作为江西山地风场风速订正参证数据,其与测风塔风速数据相关性较高,相关系数可达到0.54～0.77,大多数测风塔相关系数可达0.7左右。海拔高度小于1000 m的测风塔与NASA 50 m风速的相关系数明显高于其与NASA 850 hPa风速的相关系数,高度为1000—1200 m的测风塔与NASA 50 m风速和与NASA 850 hPa风速的相关系数相差不明显,高度大于1200 m的测风塔与NASA 850 hPa风速的相关系数明显大于其与NASA 50 m风速的相关系数。比值法订正效果略好于线性回归法的,订正后的风功率密度总体偏大。     

新疆百里风区风廓线观测分析

利用2009年3月25日至4月8日在新疆百里风区十三间房气象站观测取得的风廓线资料,分析了该地区低空风场的平均日变化、逐日变化以及强风天气条件下大气风场特征。研究表明:①十三间房地区观测期间纬向风主要盛行西风气流,经向风以北风为主,在大风天气条件下经向北风气流明显大于同时间纬向西风气流。②受七角井山口狭管效应的影响,该地区1500m高度以下水平风速总体大于其上风速。③日、夜平均廓线分析表明,夜间风速大于白天,但二者随高度的变化趋势基本相同,1500m以下,水平风速随高度的升高呈减小趋势,1500m以上,随高度升高呈增大趋势。④Airda3000Q型边界层风廓线雷达可获得时间和空间分辨率较高的风场资料,通过分析其探测到的水平风廓线资料,可清晰地监测大风天气的发生和变化过程。     

江西山地风电场风速数值模拟方法研究

利用中尺度气象数值模式WRF和动力降尺度模式CALMET,对江西山地风电场不同高度层风速进行4个月逐时数值模拟,结合测风塔实测资料,对两种模式的模拟结果进行准确性、误差特征等方面研究,结果表明:1) WRF模式和CALMET模式均能较好地模拟出风速的日变化特征,在大风速时间段两个模式模拟误差变大,可能是由于出现台风、降雨伴随大风等天气时,WRF模式边界层方案对大风速时拖曳作用不充分造成,今后可考虑通过天气过程模拟的敏感性研究及历史数据对模拟结果进行订正。2)从各月模拟结果来看,WRF模式与CALMET模式各月模拟值与实测值间相关系数均大于0. 65,两个模式对70 m高度层模拟结果均优于对10 m高度层的模拟结果,并且CALMET模式均方根误差低于WRF模式的。3) CALMET模式在各风速段模拟效果均优于WRF模式的。两个模式在0~3 m·s-1低风速的模拟效果最优,在大风速段( 8 m·s~(-1))模拟结果平均绝对误差最大,今后应对大风模拟结果的订正开展进一步研究。     

三峡坝区的地面风场与大气扩散气候特征

利用三峡坝区4个气象站和宜昌站的地面观测资料，统计了各站多年、逐年、分季平均风速和风向频率，揭示了地面风场若干气候特征，提出了坝区典型风场模型；并通过分析各站多年、分季联合频率，对坝区大气扩散的气候特点与能力做了初步评价。     

包头市达茂旗风区风场特征分析

利用包头市达茂旗气象站1971-2009年38a的日逐小时风向、风速的地面观测资料,对达茂旗风区地面风的平均日变化、月变化、季变化、年变化等进行分析,结果表明:从1971-2009年的年平均风速总体呈现减小的趋势;全年较大风主要出现在春季,4月份平均风速最大;从小时平均值变化曲线看出,00-13时风速逐渐增大,到13时风速达到最大后逐步减小;此外,利用位于该风区内70m测风塔小时数据分析了风速垂直变化曲线,并根据风机发电对风速的要求,分析了有效风速百分比的日变化曲线.     

风电场资源测量系统

介绍了一种新型风电场风能资源测量系统。该系统采用模块化设计,利用现场总线结构的数据采集模块和无线通信技术,实现远程梯度测风,测量风电场风能资源评估所需的气象要素,生成符合国家标准的数据报告。通过1年的试用并对系统采集数据进行分析,证明该系统能有效地测量风能资源,具有提高气象部门拓展气象服务领域的能力。     

南岭山地一次锋面浓雾过程的边界层结构分析

利用2001年3月上旬在南岭山地进行的综合野外观测资料,分析了有雾和无雾时的天气型和边界层风、温、湿结构特征。分析表明,冷空气影响期间出现的地面雾是低空湿度饱和区向地面扩展,云底接地形成的雾,锋面雾消散过程实质上为雾层底逐渐抬升离开地面的过程。边界层结构受天气系统的影响,锋面逆温结构对雾的维持有重要作用,单层强逆温结构有利于雾的发展和维持,多层(双层)弱逆温结构容易导致雾消散;出现雾与前期低空南风强劲,高空盛行西南或西南西气流,充分回暖增湿,导致整层空气湿度大有密切关系;浓雾维持期间,出现小到中雨时,雨强峰值时间段都出现能见度短时好转的现象,否则则反之,表明云雾中的微物理过程与能见度有密切关系。     

贺兰山地区大气气溶胶光学特征研究

利用M－120型太阳光度表的观测资料并结合有关资料，分析了贺兰山地区大气气溶胶的光学特征，并对在各类天气条件下，大气气溶胶光学厚度以及Angstrom浑浊度系数和波长指数的变化规律进行了讨论。利用实测地面大气气溶胶粒子谱资料，探讨了大气气溶胶粒子数浓度与Angstrom浑浊系数β之间的关系以及大气气溶胶粒子几可平均尺度与波长指数α之间的相关关系。     

Numerical Simulation of Wind and Temperature Fields over Beijing Area in Summer

1. IntroductionThe basic role of urban-rural boundary layer re-search is to study all kinds of physical process changesin the atmosphere boundary layer over urban and itssurrounding areas. Urban heat island (UHI) is a well-known feature of urban-rural climate. Attempts toincrease the understanding of the causes of the UHIand other urban-rural boundary layer phenomena haveused observational, theoretical and modelling methodssince long before. Seaman (1989) used a hydrostaticmodel, with real …     

一次混合云暴雨过程风场中尺度结构的双多普勒雷达观测研究

利用国家重点基础研究发展规划项目"我国重大气象灾害形成机理和预测理论研究"2002年外场试验首次获取到的双多普勒雷达资料,研究了7月22～23日在长江中游的宜昌、荆州区域暴雨回波和风场的中尺度结构及演变过程.结果表明:本次暴雨是混合云降水所致,在层状云降雨区内有许多对流单体,这些对流单体常以带状结构组成回波群,对流云的回波强度和风场有明显的中尺度结构,与周围的层状云有很大差别.西南气流和东风形成的中尺度切变和辐合是造成强对流降水的主要原因,风场的中尺度结构主要发生在4 km以下的中下层.在对流回波周围,经常有中尺度切变、涡旋、辐合和辐散存在,这些风场的中尺度结构与对流云的演变有密切的关系,对强降水的发生和维持有重要影响.此项工作为分析中尺度暴雨的形成和演变机理提供了依据.