“黄蜂”边界层风速分析—— 台风平均风速的时距选取与强度估计

通过对热带风暴(TC)"黄蜂"登陆的一次边界层观测所得到风速资料的分析计算,取得不同时距下平均风速序列.比较不同时距选取时登陆TC的平均风速、风向和台风强度,发现1 min平均比10 min平均水平最大风速大25.30%,风向变化不大,TC强度指数1 min与10 min相差2%～4%.时距选取较小时,TC平均风速和强度变大,所测得风速区域也变大,而风向与时距的选取没有明显关系.只是在阵风变化比较大的情况下选取小的时距可以更好的表示这种特征.所以时距选取需要对所研究问题的需要进行分析,对不同的问题选取不同的时距以得到更好的结果.     

Transport rate of drifting snow and the mean wind speed profile

Transport rates, measured by weighing snow blown into a filter fabric trap, were greater over hard snow or ice than for the same wind speed over soft, fresh snow surfaces. Analysis of wind speed profiles from nine blizzards showed that friction between moving particles and the surface was less, and particle speeds were greater over hard surfaces. Transport rates at a given wind speed increased rapidly as aerodynamic roughness decreased in the rough-smooth transition region. Bagnold's theory for bed load transport provided a useful framework for the analysis.     

On calculation of wind speed in tornado

A formula is obtained for calculation of wind speed in tornado, as proportional to the speed of convective updraft. Results are presented of wind speed calculation using the formula for 57 tornadoes observed at different time and in different regions of the world. Possibilities are shown of tornado wind speed forecasting taking into account criteria of tornado danger of the Cb clouds.     

基于测风塔观测资料的近地层风速平面订正

利用辽宁和吉林省24座测风塔风速观测资料,应用线性回归方法对高分辨率中尺度模式近地层风速预报产品进行订正。首先通过4组不同的订正实验分析训练样本长度、样本滚动方式等对订正效果的影响,确定单点订正最佳方案,并综合线性方法在东北地区不同下垫面条件下的适用性;然后应用24座测风塔已确定的单点订正关系,尝试区域风速的平面订正,并基于剩余23座测风塔资料对全场订正效果进行评估。结果表明：训练样本的长度对订正效果影响较明显,在东北地区训练样本长度取20 d效果最佳;当训练样本长度取最优天数时,滚动系数的订正效果与固定系数的订正效果基本一致;各种下垫面通过线性订正均能取得较明显提高,其中丘陵地区效果最明显,通过订正均方根误差整体降低1.61 m·s^-1,平原地区为0.95 m·s^-1,沿海地区为0.91 m·s^-1;平面风速订正实验显示,订正关系平面外推可取得明显的订正效果,全场平均绝对误差降低0.20 m·s^-1,该方法可为订正资料匮乏区域的预报提供参考。     

多种方法在年平均风速均一性检验中的效果对比

针对安徽省天长和宿松气象站建站至2010年逐年平均风速资料,分别利用直接检验方法和3种间接检验方法：标准正态均一检验（the standard normalhomogeneity test,SNHT）、惩罚最大t检验（the penalized maximal t test,PMTT）和惩罚最大F检验（the penalized maximal Ftest,PMFT）,对这两个气象站逐年平均风速序列进行了均一性检验,并对不同检验方法的效果进行了对比分析。研究结果表明：1）站址迁移、观测场环境变化、仪器变更以及测风手段变化等均能对年平均风速序列的均一性产生影响,其中测风手段变化的影响最为明显。2）由于以气象台站观测记录为依据,直接检验得到的结果最为真实可信;此外SNHT、PMTT和PMFF方法对年平均风速序列的间断点均有一定的检验能力,但遗漏间断点的情况也比较明显。因而在年平均风速序列的均一性检验中,若气象台站观测记录相对较齐全,首先考虑采用直接检验,然后再考虑补充采用其他间接检验手段。     

基于1899—2015年观测资料的青岛风环境变化特征

基于青岛站1899—2015年117 a年平均风速和青岛市88个自动站1961—2015年逐日风速资料,结合NCEP/NCAR再分析资料,分析青岛风速气候变化特征。结果表明:在全球气候变化背景下,青岛站的风速变化是一个先增强（1899—1938年）,再波动维持（1939—1991年）,之后又减小（1992—2015年）的过程;20世纪90年代后的风速变化对1961—2015年青岛站风速明显下降（0.41 m·s-1/(10 a)）贡献显著;1961—2015年青岛偏北风减小趋势为0.33 m·s-1/(10 a);青岛东南沿海地区平均风速减小趋势大于北部内陆地区的分布特征是对青岛城市化发展水平区域差异的响应,城市化对地面年平均风速减弱贡献率约为-17.3%。     

新疆风区有自记风记录参照站风速的均一化订正

为了较好地开展风能资源的详查与综合评价工作,对新疆风区有自记风记录的4个参照站2min与10min时距的风速统计序列在参考测站“元数据”直接进行迁站前后一致性订正、时次一致性检验与订正、高度一致性订正以及观测、测量系统一致性订正基础上,采用SNTH、POTTER、CUSUM等手段进行了客观的非均一性检验与均一化订正。结果表明：（1）对于达坂城与阿拉山口站而言,EL型感应仪使用期,2min与10min时距年平均风速序列并未因风的观测与记录系统由EN型测风处理仪替代而间断。EN型测风处理仪使用期,10min时距平均风速序列也并未因感应仪的变更而间断。（2）达坂城、哈巴河、托克逊站2min时距统计序列均在1980s年代存在间断现象;（3）阿拉山口、达坂城、哈巴河站2min时距统计序列在2005年观测系统改变前后的间断具有一定不确定性;（4）EL-J电接式自记仪使用期,哈巴河气象站10min时距平均风速统计序列在1992年前后出现了有别于2min时距统计序列的间断现象;（5）阿拉山口、哈巴河、托克逊参照气象站的年平均风速序列经客观均一化订正后,仍然存在显著的减小趋势。     

The effect of rainfall on measurements of mean wind speed with cup anemometers in the surface layer at sea

A mathematical model is developed to estimate rain-induced errors in cup anemometer readings. Based upon a two-cup hemispheric model, the indicated wind speed is calculated for a given true wind speed, fall velocities of the drops, and a general drop-size distribution.The results of these computations show that the effect of rainfall is small as expected. The influence on derived profiles of mean wind speed is rather a displacement of the profile to lower velocities than a change in the slope of the profile.The magnitude of these errors is a few percent or less even for heavy rainfall.Now Deutscher Wetterdienst, Offenbach, F.R.G.     

基于QuickSCAT卫星资料辽宁省典型海域风速模拟研究

利用QuickSCAT卫星资料的中小尺度数值分析同化模拟结果,对渤海两个大小不同的海湾:辽东湾与大连湾2008年季节代表月的风速特征进行分析对比。首先对QuickSCAT卫星资料同化模拟数据的可靠性进行了验证,与Fnl资料分别同气象站实测值对比发现QuickSCAT资料更靠近实测值,适合做区域数据研究。对两个海湾区域风速研究发现,面积较大的辽东湾风速基本大于大连湾,这种现象在4月与10月表现显著;而对两海湾风速日变化对比结果显示,4个月大致均表现为凌晨二者变化相反,白天下午至夜晚变化趋于相似。从大风情况上看,辽东湾出现大风的频率和持续时间基本大于大连湾,大连湾的大风发生情况普遍要滞后于辽东湾。     

On estimating the return values for time series of wind speed and wind wave height

In order to estimate the return values ofthe time series ofwind speed and wind wave height, it is proposed to use the extrapolation of polynomial approximation constructed for the small part of the tail of probability function of the series considered. The method is based on the optimization of the accuracy of polynomial approximation implemented by varying the length and shift of the used part of probability function and the polynomial exponent. Optimization includes control over quality criteria for approximation that are aimed at increasing approximation accuracy. On the example of wind reanalysis data and the results of numerical simulation of wind waves in the Indian Ocean for the period of 1980-2010, the proposed method is applied to obtain the return value estimates of the mentioned parameters at several fixed points in the ocean.     

QuikSCAT卫星散射计矢量风检验及南海月平均风场特征分析

采用中国科学院南海海洋研究所2008年建设的,西沙海洋观测研究站上的自动气象站实测数据,对亚太数据研究中心提供的近实时QuikSCAT卫星遥感风场资料(2008年4月6日—12月31日)进行了检验和统计特征分析,得出:这两者风速的相关系数为0.86,平均偏差为-1.50 m/s,均方根误差为1.71 m/s,表明QuikSCAT卫星遥感风场资料在南海具有很高的适用性。在此基础上,利用QuikSCAT卫星遥感的月平均风场资料分析了南海月平均风场特征。结果表明:(1)南海季风10月到次年3月盛行东北风,6—8月盛行西南风,4、5、9月为季风转换季节;(2)存在两个平均风速大值中心,一个位于南海南部(10°N,108°E)附近,另一个位于台湾海峡附近,其位置和强度会随着季节变化而变动。     

On the relationship of radar backscatter to wind speed and fetch

The physics of the interaction of electromagnetic waves with the ocean surface has been an active area of research for a number of years. We present here the results of satellite and aircraft experiments to investigate the ability of active microwave radars to infer surface wind speeds remotely. Data obtained from the recent National Aeronautics and Space Administration (NASA) Skylab experiment are compared with surface wind speeds measured by low-flying aircraft and ships-of-opportunity and found to give useful estimates of the oceanic wind field. We also investigate the influence of varying wave height on radar measurements of wind speed by measuring the backscattering cross-section for constant wind speed but variable wave conditions. We conclude that this effect is of little importance.     

基于三参数Weibull分布的安徽省年最大风速均一性检验

以安徽省56个国家级气象站1980—2018年年最大风速序列为研究对象,采用基于三参数Weibull分布的变点检验方法对年最大风速序列均一性进行检验,以郎溪站数据为例,给出了检验和分析的具体过程,最后将该方法检验结果与PM-FT法、SNHT法检验结果进行了对比分析.结果表明:56个站点的年最大风速序列均通过Weibul...     

Estimates of diabatic wind speed profiles from near-surface weather observations

In this paper we analyse diabatic wind profiles observed at the 213 m meteorological tower at Cabauw, the Netherlands. It is shown that the wind speed profiles agree with the well-known similarity functions of the atmospheric surface layer, when we substitute an effective roughness length. For very unstable conditions, the agreement is good up to at least 200 m or z/L–7(z is height, L is Obukhov length scale). For stable conditions, the agreement is good up to z/L1. For stronger stability, a semi-empirical extension is given of the log-linear profile, which gives acceptable estimates up to ~ 100 m. A scheme is used for the derivation of the Obukhov length scale from single wind speed, total cloud cover and air temperature. With the latter scheme and the similarity functions, wind speed profiles can be estimated from near-surface weather data only. The results for wind speed depend on height and stability. Up to 80 m, the rms difference with observations is on average 1.1 m s^–1. At 200 m, 0.8 m s^–1 for very unstable conditions increasing to 2.1 m s^–1 for very stable conditions. The proposed methods simulate the diurnal variation of the 80 m wind speed very well. Also the simulated frequency distribution of the 80 m wind speed agrees well with the observed one. It is concluded that the proposed methods are applicable up to at least 100 m in generally level terrain.     

基于1988-2017年CCMP数据的浙江沿海海表风速变化及成因

利用1988-2017年CCMP海表风速（Cross Calibrated,Multi-Platform Ocean Surface Wind Velocity）逐月数据、沿海气象站实测风速数据及NCEP/NCAR再分析资料,分析了CCMP海表风速数据在浙江省沿海区域的适用性、浙江省沿海海表风速的年际变化特征及其可能成因。结果表明,利用CCMP海表风速数据与浙江省沿海典型气象站（嵊泗站、普陀站、大陈站、玉环站和洞头站）观测的海表风速进行对比发现,两套资料的风速变化趋势基本一致,且两者风速值偏差较小;利用CCMP海表风速研究浙江沿海风速年际变化特征是合理可信的。CCMP风速距平场的EOF分析结果显示：第一模态的方差贡献率达90.9%,空间场呈一致变化型;第二模态的方差贡献率仅为6.09%,空间场呈偶极子变化型。根据第一模态的方差贡献率和空间场的分布来看,可将浙江沿海全海域风速作为一个整体来研究。1988-2017年浙江沿海CCMP年平均风速序列表明,2002年前后海表风速发生了一次由上升到下降的趋势转变;分析海陆温度变化发现,引起浙江沿海海表风速变化的可能原因是陆地温度上升过快。     

风电场风速降尺度预报方法对比分析

使用中尺度数值天气预报业务模式9 km和3 km分辨率的模式输出产品,分别应用小尺度模式CALMET模式和双线性插值(BLI)方法将预报风速进行降尺度处理,并对比预报风速和风塔观测资料。结果表明：WRF模式9 km分辨率的模式输出经过CALMET模式降尺度以后得到的风速预报效果比3 km分辨率的模式输出略好。同时,由于中尺度数值预报模式分辨率本身较高,使用BLI也可以得到较好的风速预报。将风速分为0 m·s^-1≤风速<5 m·s^-1,5 m·s^-1≤风速<10 m·s^-1和风速≥10 m·s^-1共3个等级,检验3个风速等级的预报偏差百分比得出,CALMET模式和BLI方法对10 m·s^-1以上的大风的预报效果相对较差;如何对大风预报进行订正对风速预报准确率的提高具有重要的意义。     

超短期风速预报方法研究进展

综合分析国内外风速预报相关文献,从物理方法、统计与机器学习方法、组合方法3个方面对超短期风速预报方法的研究现状进行归纳总结,对比了主要预报方法的优缺点,给出了不确定分析和误差评价指标,探讨了在超短期风速预报研究中应重点解决的问题和发展方向。     

Multi-model ensemble forecasting of 10-m wind speed over eastern China based on machine learning optimization

风对人类活动和电力运行有重大影响,准确预报短期风速具有深远的社会和经济意义.基于中国东部100个站点,本研究首先评估了5个业务模式对10米风速的预报能力,日本气象厅JMA模式在减少预报误差方面表现最好.进一步,利用5种数值模式和多种机器学习方法,将动力和统计相结合,对每个站点分别进行了特征工程和机器学习算法优选,建立了10米风速多模式集成预报模型.针对24至96小时预报时长,将该方法的预报性能与基于岭回归的多模式集成和JMA单模式进行比较.结果表明,基于机器学习优选的多模型集成方法可以将JMA模式的预报误差降低39%以上,预报效果的提升在11月最明显.此外,该方法优于基于岭回归的多模式集成方法.