2005—2020年新疆百里风区精细化逐时风速特征研究

精细化捕捉风速大小及其变化细节过程，是顺利开展风区大风监控预报预警气象服务的关键理论支撑。本文基于百里风区气象观测站的风速数据，对质量控制后的2分钟平均风速、大风日数、日最大风速、日极大风速资料进行计算，给出百里风区2005—2020年精细化逐时风速特征。结果表明：（1）随时间分辨率的提高，24次与4次定时观测值差异明显增大，且偏差随风力等级增高而增大；（2）百里风区风速变化规律与大气环流紧密相关，地形起到加强放大作用。在太阳辐射及地形地貌影响下，百里风区年平均风速8.3 m·s-1，年平均大风日数200.6天，地面风速持续较高；（3）一年中春夏季平均风速最大，且较大风速持续时间长；（4）一日中平均风速高峰时段与大风易发时段不完全重合，平均风速最大值出现在夜间4时前后，大风高发时段峰值集中在17—20时。     

新疆铁路沿线最强风区大风特征对比分析

利用2015-2018年新疆境内兰新铁路沿线32个大风监测站逐小时风速资料,基于统计学方法、空间分析法,从平均大风日数、大风历时、不同风速的贡献率以及平均风速不同时间尺度和地域分布的变化特征等,对兰新铁路新疆段内两个最强风区带——百里风区和前百里风区的大风特征进行统计和对比分析。结果表明：较之百里风区,前百里风区更易出现极端大风天气（大于11级风）,同时具有风速"昼弱夜强"、地域分布差异性大、主导风向与兰新铁路运行方向基本垂直以致横风强劲等特点。该分析结果能够有效弥补前百里风区这一无人区气象规律探索的空白,可为探明特殊地域强风区大风最新变化规律、关键区的大风逐小时内精细化预报、专项试验研究、风速灾害预警阈值的制定等提供基础。     

新疆铁路沿线前百公里风区大风特征统计分析

基于2015—2017年新疆铁路沿线17个大风监测站的逐时观测资料,分析了南疆线前百公里风区的大风时空分布特征,并与著名的百里风区代表站十三间房气象站进行对比分析,结果表明:前百公里风区通常是指新疆著名的三十里风区和百里风区外又一强风区带,风速强劲,大风历时长,其间以铁泉西至三个泉大桥区段风速最大,代表站三个泉大桥瞬间极大风速比十三间房气象站平均大12.2 m/s;前百公里风区平均风速季节变化规律为夏季春季秋季冬季;5月达到月均风速的最大值,1月为最小值;平均风速日变化呈单峰形式变化。大风情况下前百公里风区沿线主导风向较稳定,为NW(西北风)至N(北风)之间。风区中铁路沿线呈东北—西南走向,正好与大风的主导风向相正交,形成横风,对列车运行可产生较大的危害。     

中国东南地区热带气旋大风及其伴随天气的统计特征

利用2010～2016年中国地面站重要天气报文、中国气象局（CMA）热带气旋最佳路径数据集以及地面站逐小时降水资料，对热带气旋（TC）影响下我国东南地区地面大风及其伴随天气特征进行统计分析，结果表明：（1）该区域TC大风主要沿海岸线分布，至内陆频次递减；TC大风多以东北风向为主，登陆前大风站点居多，12级以上的强风速基本分布在距TC中心300 km范围内。（2）强热带风暴（STS）和台风（TY）强度TC引起的站点大风最多，但16级以上大风主要出现在强台风（STY）和超强台风（Super TY）强度等级。慢速TC引起的站点大风主要出现其移向右前侧，快速主要出现在其右后侧。TC大风中向岸风均值略大于离岸风，其中12级以上风速向岸风站点多于离岸风，但16级以上大风则是离岸风站点明显多于向岸风。（3）约89.8%的TC大风伴随降水，分布于TC中心附近，东北风为主，峰值出现在8月。约10.2%的TC大风无降水，主要分布在TC外围，北风和东南风为主，风速较弱，多出现于5月和12月。12级以上TC大风几乎均伴随着降水，而无降水TC大风风速达12级以上样本很少。（4）约23.8%的TC大风伴随强对流天...     

新疆百里风区强风中尺度特征分析

大尺度环流背景和天山山脉大地形共同作用形成新疆百里风区，其风力之大居全疆九大风区之首。为进一步研究百里风区强风中尺度特征及其与局地地形的关系，选取2018年5月6—8日百里风区强风天气过程，使用WRF模式进行中尺度模拟分析，形成以下结论：天山两侧气压梯度力驱动下冷空气翻越天山，经色皮山口狭管效应和过山波水跃下沉接力加速，在背风坡上空形成强风区，强风区接地形成百里风区地面大风；大风过程中，七角井盆地地形强迫引发有限振幅重力波，背风坡上空大风区之上的临界层吸收上层能量并向下传递，增大了大风区的风速，使得低空大风区的接地更加充分。低空大气稳定层结的强度与大风强度相对应。     

2014—2018年哈密巴里坤机场风特征分析

本文以大河气象站为代表站,对2014年7月～2018年6月巴里坤机场风的特征进行统计分析,结果表明：（1）巴里坤机场主导风向受地形影响,白天盛行W风,夜间盛行E风;（2）巴里坤机场风速具有明显的日变化和季节变化,白天风速大于夜间,春季风速大,冬季风速小;（3）巴里坤机场大风多出现在4-6月,风向频率多为偏西北风;（4）西北路径（经向型）和偏西路径（纬向型）的强冷空气造成巴里坤机场西北大风,冷平流强,气压梯度大,锋区明显。偏东大风时为“Ω”型环流,位于脊前出现东北大风,位于脊后出现东南大风,低层锋区不明显,东北大风时无明显冷暖平流,东南大风时暖平流较强。     

兰新铁路第二双线大风规律及影响分析

利用兰新铁路第二双线16个新建气象站2010年7月1日至2014年6月30日多层高度风向、风速资料,对兰新铁路第二双线沿线10 m高度和近地层大风分布规律进行分析。结果表明,兰新铁路第二双线沿线10 min平均风速、极大风速变化趋势基本一致,但风速最大站与最小站的差异显著;风速具有明显的日变化、月变化以及季节变化特征,且变化特征较为一致;兰新第二双线存在4个相对风速大值区—白洋河特大桥至头道河段、红台南至了墩南、烟墩风区西侧至红柳河特大桥段及安北车站东南段;风向方面,从白杨河特大桥至百里风区东侧以偏西、偏北风为主,烟墩风区西侧至玉门地窝铺大桥以偏东风为主;兰新铁路第二双线沿线近地层梯度风从由低到高风速逐渐增加,但增大幅度略有差异;典型大风天气过程中,大风维持时间与四大风速大值区有较好的对应关系,大风持续时间和铁路运营停轮时间均在白杨河特大桥至头道河段最多。     

新疆百里风区大风天气的风廓线雷达资料分析

利用2010年和2011年春季在新疆百里风区十三间房气象站观测取得的风廓线雷达资料,分析了该地区两次强风天气过程三维风随高度的分布特征。研究表明：（1）风廓线雷达对大风的总体观测结果是准确的,由于受地物杂波等因素影响,某些高度层探测结果不佳。（2）十三间房大风爆发迅速,低空风速强劲,最大风速可达40m/s以上,大风急流区位于2500米高度以下,急流区无明显的水平和垂直风切变。（3）2010年4月19～20日大风随高度无显著变化,为一致的北风气流;2011年3月12～13日大风过程,2000米以下为北风控制,2000～4000m高度风速风向变化复杂,存在风向随高度逆时针和顺时针的多次偏转,4000m以上为平直的西风气流。（4）大风过程中,大气在铅直方向既可做上升运动,也可做下沉运动。通过对速度谱宽的分析,谱宽时间～高度分布与大风随时间和高度的变化有较好的一致性。     

伊克昭盟春季大风及其预报

大风指平均风速达11m·s－1（6级）或以上的风。伊盟常见的大风有冷锋后偏北大风、高压北部偏西大风、蒙古气旋发展时大风及高压后部偏南大风，这4种大风型中，以前3种大风为主，占大风天气过程的90％强。1伊盟春季大风的气候特点本文统计了从1981～1990年10年中的3～5月份30个     

新疆百里风区近地层垂直风切变指数特征

采用新疆百里风区十三间房100 m高度铁塔2009年5月—2011年1月逐时5层测风十分钟平均风速资料,计算各层平均风速,利用最小二乘曲线拟合幂函数计算塔层高度整层的风切变指数(α),用幂函数公式直接计算各层间α值。取启动风速段(风速3 m·s~(-1))和大风风速段(风速13 m·s~(-1))2个风速段分别进行计算;分析了一日内各时次和整年各月α值变化规律。研究发现:启动风速段和大风风速段α平均分别为0.084 5和0.036 4,α与风速成反比关系;一日内9:00(北京时间,以下均同)日出后α值缓慢减小,16:00—21:00维持较小值,22:00后α快速增大,直到次日08:00维持较大值;11月—翌年2月α较大,其他月份显著变小,α值与太阳高度角成反比关系。     

关于是否漏记大风现象的判据的讨论

本文选用了本省六个台站的日最大风速≥10.0m·s~(-1)及日瞬时极大风速≥17.0m·s~(-1)的资料进行了统计,分析了日最大风速与日瞬时极大风速的相关关系,提出了当日最大风速≥14.0m·s~(-1)时,即有可能产生瞬时风≥17.0m·s~(-1)的大风现象。     

极端雷暴大风的环境参量特征

为了研究极端雷暴大风天气环境要素特点,选取2002—2017年中国各地区极端雷暴大风个例95个和不伴随强对流的普通雷暴个例95个,通过两者间关键环境参数的对比,揭示极端雷暴大风事件的关键环境参数特征。结果表明:极端雷暴大风天气发生在对流层中层相对干的环境下,表现为400~700 hPa极端雷暴大风对应的单层最大温度露点差和平均温度露点差平均值分别为25.7℃和13.6℃,而普通雷暴的相应值分别为16.2℃和6.5℃。统计结果表明:尽管产生极端雷暴大风的对流风暴和普通雷达对应的地面露点差异并不大,但前者相应的大气可降水量（平均值为37 mm）明显低于后者（平均值为51 mm）,差异突出表现在两者湿层厚度的不同上;相对于普通雷暴事件,极端雷暴大风事件对应的对流有效位能值（平均值为1820 J·kg-1）明显高于普通雷暴事件的对应值（平均值为470 J·kg-1）;此外,极端雷暴大风事件对应的对流层中下层垂直温度递减率、下沉有效位能、夹卷层平均风速和0~6 km,0~3 km垂直风切变均明显大于普通雷暴事件对应的相应值。     

如东沿海近地层风速及风能时空分布特征研究

利用如东东凌风塔2005年观测资料,研究了该区域近地层风速及风能时空分布特征。结果表明,如东沿海地区5月前后是大风值时段,12月前后为次大风值时段;日变化中,风速最大值出现在17时左右,且高层滞后低层约1小时;风速随高度按自然对数规律增大,10～25m高度随高度递增较明显,40～60m高度的风速主要集中在4～8m·s^-1;距地面10m高度年平均风功率密度约175W·m^-2,随高度呈现乘幂增加趋势,60m高度处达333W·m^-2,平均约270W·m^-2。     

湖南省风的时空分布特征及大风概念模型研究

该文收集了2006—2016年湖南省97个国家气象站逐日平均风速风向、最大风速风向资料,根据城镇天气预报对风的预报要求,分析了湖南省日平均风速、日最大风速3级及以上风以及日最大风速6级及以上风的气候特征,结果表明:①湖南省年平均风速为1. 63 m/s,呈现逐年振荡增强趋势,夏季最大,秋季最小;②湘西北、湘西地区日平均风速较小,湘东北、湘中以东、湘西南地区较大;③日最大风速3级以上日数呈逐年减少趋势,春夏季多发,秋冬季少发,偏南风占到所有风向中的59%;④岳阳东部、长株潭、永州、郴州大部为日最大风速3级以上高频区,湘西北、湘中偏西南一带、衡阳市西部到邵阳市一带为低频区;⑤日最大风速6级以上日数呈增长趋势,春夏季多,空间分布具有离散性,概率由大到小依次为南岳、郴州、冷水滩、江华、常德、韶山、长沙、新宁和泸溪,将6级以上区域性大风进行了冷空气、低压大风、雷暴大风、台风影响4种类型的划分,并建立了概念模型。     

新疆多风区极值风速与大风日数的变化趋势

在新疆5大风区代表气象站历史风况资料均一化处理基础上,从平均风速、极端风速强度、极端风速频次、大风持续时间等4个方面分析了极端风气候特征的演变趋势。结果表明:1)达坂城风区瞬间风速≥17.0m.s-1的年大风日数以及极端弱风频次没有显著的变化趋势,但极端强风的强度显著减弱,发生频次显著减少,大风年时数与最长持续时间仅从20世纪90年代中期显著减少,风力可利用时间增加。2)阿拉山口风区极端强风的强度显著减弱,极端强风频次与极端弱风频次均显著减少,大风日数、大风年时数、大风年最长持续时间均从20世纪90年代中期显著减少,风力可利用时间增加。3)十三间房风区仅极端弱风的频次显著增加、平均风速显著减小,其余变化均不明显。4)淖毛湖与哈巴河呈现出对称的极端强风强度显著减弱、极端强风频次显著减少、极端弱风频次显著增加趋势,大风日数、大风年时数、大风年最长持续时间等虽呈显著的减小趋势,但具有很大不确定性。5)十三间房风区平均风速的显著减小主要是弱风天数增加引起的,而其余风区则主要是由极端强风的强度减弱引起,极端风力频率和持续时间的影响作用相对略小。     

吉林地面和高空风速变化特征及成因分析

利用1975-2012年吉林50个地面气象站观测资料和3个探空站测风资料,对地面和0.5~40km高空风速的时空变化特征进行了分析,并分析了高、低空风速变化的原因。结果表明:吉林地面(10 m)年和四季平均风速均呈现中西部和东部近海区较大、东南部地区较小的空间分布特征;近38年吉林地面年平均风速平均每10年减少0.21 m·s~(-1),高于全国平均和大部分区域平均,大风区或大风季节的风速减小幅度最大;在1975-2012年期间,吉林高空风速随高度增加呈先减小后增大的变化趋势,对流层和平流层下层的夏季平均风速趋于减小,冬季平均风速趋于增加,而且冬季风速增加对年平均风速增加的贡献最大。大气环流系统对吉林地面和高空风速均有影响,城市化的发展、观测环境的改变减小了地面风速。     

2006年6月皖北龙卷多普勒雷达产品分析

分析了2006年6月29日发生在安徽泗县的龙卷多普勒雷达的中气旋和龙卷涡旋特征（TVS）等产品。龙卷发生前,卫星云图上有3个对流云团呈东北—西南向排列,每个云团的东南侧有弓状回波发展,3条弓状回波首尾相连,也呈东北-西南向排列,龙卷发生在最西南的弓状回波的顶部。龙卷发生前弓状回波在上游产生了短时强降水,2 h降水量达到60 mm以上。在弓状回波的前沿,雷达探测到一系列的中气旋,龙卷发生前30 min,最西南的弓状回波追上其前面的回波带,发生了2个回波带合并,回波合并前,回波带上有2个中气旋,回波合并后,探测到一个特大直径的中气旋（径向直径25.8 km）。在龙卷发生地的上游,有一条带状的灾害性大风区,实地位置测定结果,该带状大风区与一系列中气旋最大风速圈的南边缘移过的路径一致。分析认为中气旋最大风速圈的南边缘,中气旋的风向与弓状回波后的直线风方向相同,两者叠加造成灾害性大风。出现龙卷1 h 40 min之前（05：00）,在泗县上游淮北地区,雷达开始探测到中气旋产品,在12 min之前探测到TVS（龙卷涡旋特征）产品,这些雷达产品对大风灾害的临近预报无疑是非常有用的。     

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°。     

曹妃甸工业区最大风速资料重建及检验

将曹妃甸工业区2007—2008年自动气象站的最大风资料和唐海、乐亭、滦南气象站1972—2008年最大风资料进行u,v分量分解,分别建立最大风u、v分量的回归模型,然后利用唐海、乐亭、滦南气象站1972—2006年最大风资料,对曹妃甸1972—2006年最大风资料进行重建。对曹妃甸的实测资料和重建资料分别与唐海同时段实测资料进行对比分析,分析结果表明：唐海与曹妃甸之间最大风速的相关关系是比较稳定的;风向存在一些差异,风速较小时,两站风向偏差较大,风速较大时,两站风向偏差较小。曹妃甸与唐海实测资料风向在同·方位的次数,春季占28.3%,夏季占31.5%,秋季占24.7%,冬季占33,1%;曹妃甸重建资料与唐海实测资料的风向在同一方位的次数,春季与46%,夏季占29,4%,秋季占42,7%,冬季占54%。为了考察重建资料的合理性,在不同月份选取120个大风个例,分析重建资料与天气系统的对应关系,120个个例中,有5个无明显的天气系统配合,其他均有天气系统配合。重建后的最大风速具有明显的分布特征,经检验,曹妃甸日最大风速较好地服从Gamma分布。该资料序列可以用于大风灾害的分析与评估。     

白鹤滩水电站峡谷地形区的风特征研究

位居世界第二大的白鹤滩水电站地处金沙江下游峡谷区,频繁的大风给水电站建设和运行带来了严重影响。掌握水电站坝区大风变化规律,评估峡谷地形对风速的作用,有利于基于周围风场监测和预警峡谷区大风。根据水电站及周边观测资料,对坝区风的变化特征和峡谷地形作用进行了分析。(1)峡谷区最高频率的风向和最大平均风速的风向均为顺着峡谷的偏南风或偏北风,且偏北风频率达55%以上,峡谷锁定了流经气流。(2)坝区大风多发生在干季11月—次年5月,且夜间至清晨大风频率比日间高。干季峡谷风效应强,尤其在19时—次日08时。雨季峡谷风效应降低,局地山谷风增强,表现为山风比谷风持续时间长,08时和18时是山风和谷风交替时间。对应干季和夜晚大风频繁,说明峡谷风效应是影响大风的关键因子。(3)通过狭管效应分析马脖子和葫芦口大桥两个站之间的风速关系,表明峡谷地形使马脖子站风速加强为葫芦口大桥站的1.27倍。利用多种拟合方法建立的两站风速关系表明,当葫芦口大桥站为5m·s-1以下低风速,各方法都难以拟合峡谷区的风速,当风速在5.0～11.5m·s-1时,狭管效应对风速拟合最优,准确率超过70%,对11.5m·s-1以上强风速,多项式拟合效果较优,准确率接近65%。