近50 a黑龍江省地面平均風速變化

劉傳順,劉玉蓮

（黑龍江省氣候中心,黑龍江哈爾濱 150030）

近50 a黑龍江省地面平均風速變化

劉傳順,劉玉蓮

（黑龍江省氣候中心,黑龍江哈爾濱 150030）

利用氣候統(tǒng)計方法分析黑龍江省近50 a地面平均風速，得出結(jié)論：黑龍江省氣象觀測地面平均風速最大區(qū)在中部45°～47°N間，帶狀分布，其南和北部風速較小；近50 a黑龍江省平均風速呈明顯的減小趨勢，減小速率為0.3 m/s/10 a；近50 a黑龍江省在大多臺站地面平均風速下降的同時，也有臺站表現(xiàn)出自己的局地特征，在50 a變化趨勢減小的背景下，近10～20 a風速表現(xiàn)為上升。

地面風速;空間分布;變化趨勢

1 引言

風能具有清潔、無污染、可再生等特點，加大風電在能源利用領(lǐng)域的比例，可以降低氣候變化的相關(guān)風險，緩解氣候變化帶來的不良影響，對于解決能源危機、減輕環(huán)境壓力和實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。而風作為氣候要素一項重要內(nèi)容，受氣候變化影響顯著，因此，有必要研究氣候變化對風能資源的影響。本文旨在分析黑龍江省地面平均風速長期變化特征及演變趨勢，為黑龍江省風能資源有效持續(xù)開發(fā)利用提供參考和規(guī)劃的科學依據(jù)。

2 資料和方法

本文所用的資料來源于黑龍江省氣象信息中心地面信息化A*文件，歷年值采用1971～2000年的30 a氣候標準值，根據(jù)測站建站情況，選擇省內(nèi)資料年代相對較長、站點分布相對均勻的33個代表站，統(tǒng)計1958～2007年50 a的年平均地面風速資料。

氣象要素趨勢系數(shù)，為要素序列與自然數(shù)列1，2，3…,的相關(guān)系數(shù)。趨勢系數(shù)的統(tǒng)計公式為：

其中n為年份序號;是第xi年的要素平均值，x為多年平均值;t=（n+1）/2；趨勢系數(shù)（r）為正（負）時，表示要素在所統(tǒng)計的時間內(nèi)有線性增加（減少）的趨勢。

氣象要素變化率，采用最小二乘法計算獲得的氣候要素值與時間的線性回歸系數(shù)，即：

式中，yi為各要素時間序列;ti為時間（ti＝1，2，….）;n為時間序列長度（年數(shù)）;稱10×a為要素變化速率，單位/ 10a。

3 空間分布

根據(jù)黑龍江省各氣象臺站逐日平均風速，計算出年平均風速，再對各站的年平均風速取30 a（1971～2000年）平均，得到各站多年平均風速。由圖1可見，黑龍江省風速最大區(qū)在中部，多年平均風速超過3.5 m/s（1971～2000年多年平均風速全省平均3.1 m/s）的地區(qū)集中在中部，呈帶狀分布，最大值在哈爾濱地區(qū)東北部的依蘭（多年平均風速3.9 m/s）,最小在松嫩平原南部的哈爾濱（多年平均風速3.0 m/s）。45°～47°N間為省內(nèi)風速較大區(qū),其南和北風速較小，最小風速集中區(qū)在東南半山區(qū)和大、小興安嶺地區(qū)。

圖1 1971～2000年黑龍江省平均風速（0.1m/s）

4 歷史演變

圖2是黑龍江省1958～2007年平均風速變化圖，由圖2可見，近50 a黑龍江省平均風速呈明顯的減小趨勢，減小速率為0.3 m/s/10 a，近50 a全省平均風速減小了1.5 m/s。在20世紀70年代初期之前，平均風速呈增加趨勢，從1970年代開始，轉(zhuǎn)為減小趨勢，1983年前，平均風速除1968年平均風速與均值相同外都在均值線以上，1984年以后，平均風速一直在均值線下（只有1987年平均風速與均值相同），進入21世紀，減小趨勢更顯著，最近4 a，逐年減小。

圖2 1958～2007年黑龍江省年平均風速變化圖

5 變化趨勢

圖3為黑龍江省1958～2007年平均風速趨勢系數(shù)分布圖，由圖可見，平均風速變化趨勢空間分布除嫩江、通河為不顯著的增加趨勢外，全省大部都表現(xiàn)為較明顯的減小趨勢，超過80%的站點趨勢系數(shù)<-0.5（通過0.001顯著性檢驗），減小中心在虎林、雙城等地，50 a減小2.0～3.0 m/s。

對嫩江、通河及省內(nèi)其它臺站平均風速普查，分析其演變曲線（圖4為部分代表臺站地面平均風速變化曲線），發(fā)現(xiàn)嫩江、通河的弱上升趨勢主要是由于其在20世紀60年代末70年代初的風速躍升（江瀅等的研究中也發(fā)現(xiàn)這個躍升，并指出全國在這個時期有一次風速儀更換，這個躍升或許是由于儀器更換）造成，躍升后的地面平均風速明顯的減小趨勢，不同在于，嫩江的風速減小表現(xiàn)在80年代初，而通河的風速減小2000年以后更明顯。

圖3 1958～2007年黑龍江省年平均風速趨勢系數(shù)分布圖

圖4 1958～2007年黑龍江省部分代表臺站年平均風速變化曲線

在地面平均風速減小臺站中，富錦站風速也是在20世紀60年代末70年代初出現(xiàn)躍升，其后減小趨勢，至90年代中后期開始上升，綏芬河（圖略）站的地面平均風速變化與富錦相似；雞西情況又不同，總體表現(xiàn)為波動較大，20世紀90年代前減小趨勢，1991～1997年上升，其后減小，2004年出現(xiàn)歷史峰值。

6 結(jié)論和討論

綜上所述，近50 a黑龍江省地面平均風速出現(xiàn)了很大變化，其變化特征如下。

（1）黑龍江省氣象觀測地面平均風速最大區(qū)在中部45°～47°N間，帶狀分布，其南和北部風速較小，最小風速集中區(qū)在伊春、黑河交界和大興安嶺東、西部。

（2）近50 a黑龍江省平均風速呈明顯的減小趨勢，減小速率為0.3 m/s/10 a。1983年前，平均風速除1968年平均風速與均值相同外都在均值線以上，1984年以后，平均風速一直在均值線下（只1987年平均風速與均值相同）。

（3）近50 a黑龍江省平均風速變化趨勢全省大部都表現(xiàn)為較明顯的減小趨勢；在大多臺站地面平均風速下降的同時，也有臺站表現(xiàn)出自己的局地特征，在50 a變化趨勢減小的背景下，近10～20 a風速表現(xiàn)為上升。

風速對地形地勢非常敏感，本文中對地面風速的分析是基于我省氣象臺站的地面觀測資料，不排除高山以及峽谷地帶局地風速較大區(qū)沒有觀測資料未被發(fā)現(xiàn)。

從分析結(jié)果看，全省平均地面風速減弱明顯，這與前人對全國及東北區(qū)的分析結(jié)果一致；與其它分析不一致之處在于，全省地面平均風速的減小速率較前人分析更小，且有個別臺站表現(xiàn)出近些年風速上升傾向，這也表明黑龍江省風速變化有自己的局地特征。這個減弱是否與城市化進程和臺站周圍觀測環(huán)境變化有關(guān)？風速變化趨勢在邊界層內(nèi)不同高度是否存在與地面相同的特點？全省現(xiàn)有風能資源潛力如何？這幾個問題本文都沒有研究，將在以后的工作中進一步分析。

P468.0+26

A

1002－252X（2010）02－0026－02

2010－3－6

劉傳順（1951-）,男，黑龍江省哈爾濱市人，武警指揮學院，大專生，工程師.