酒泉地區風速年代際變化特征研究

王靜

摘要：風能是一種清潔、資源豐富的自然可再生能源。在當前礦石能源面臨枯竭、環境日益惡化的情況下，無論是經濟上或技術上風能都是一項可以首選的替代能源。風能資源評估中對風速的討論與研究是不可或缺的。本文利用線性擬合、小波分析、Man-Kendall 方法，選擇甘肅省酒泉站點的常規氣象資料作為研究對象，對該地區過去59年內風速變化特征進行了分析。研究結果表明：1952～2010年，酒泉地區的風速呈緩慢下降趨勢，風速變化率為-0.008397，風速的降低過程集中在20世紀80年代；四個季節中春季風速降低趨勢最為顯著，遞減率也最大為-0.010130。

關鍵詞：風速；回歸分析；小波分析；酒泉地區

一、酒泉地區風速整體年際變化趨勢分析

為了直觀的描述風速的年際變化特征，利用最小二乘法原理對酒泉站點的年平均風速序列進行計算，得到該站逐年平均風速的一元線性回歸系數，分析年平均風速的變化速率。圖1給出了近60年酒泉地區風速整體年際變化曲線。

由圖1分析可知，近60年來，酒泉地區的風速整體呈緩慢減小趨勢。年平均風速的最大值出現在1955年，為3.703425，最小值出現在1991年，為1.228082。通過對年平均風速進行線性回歸并進行顯著性檢驗，利用傾向率來表示風速變化的趨勢，計算得到1952～2010年酒泉地區風速變化的傾向率為-0.008397。最小二乘法得到的回歸方程為：

x=-0.008397t+18.88134

（R2=0.09540809，n=59）

計算得到F= 6.011857>Fα（1，n-2），在α=0.05水平上顯著。

二、酒泉地區風速分段年際變化特征

由上節的分析可知，近60年來酒泉地區整體風速呈下降趨勢，但在不同的時期，該站風速變化具有不同的特征。圖2給出了近60年來酒泉地區風速分段年際變化曲線。

從圖2可知，在59年里酒泉地區的風速經歷了增大（?）—減小（?）—增大（?）的過程，具體變化過程為：1958～1976年風速的傾向率為0.05，為增大的過程，年平均風速在1976年平均風速達到最大為2.781421；1977～1991年風速傾向率為-0.072，為減小的過程，年平均風速在1991年達到最小值為1.393443；1992～2010年風速傾向率為0.038，為增大的過程。可以看出，1952～2010年酒泉地區風速經歷了三個階段，首先經歷了一段增長較快的過程，之后經歷了一個較長時間的減小過程，隨后風速持續緩慢增加。

三、酒泉地區風速季節變化特征

從1952～2010年間酒泉地區各個季節平均風速的變化趨勢來看，春、夏、秋、冬四季風速的年遞減率分別為- 0.010130 、-0.008613 、-0.006894和-0.007937。秋季平均風速的年遞減趨勢最不明顯；而春季、秋季、冬季平均風速的年遞減率較大，回歸方程相關系數也較大。

四、酒泉地區代表年風速變化特征分析

為細致了解酒泉地區風速變化時期的典型特征，將酒泉測站出現極大值、極小值的年份作為典型年份，在基本保持不變和持續變化的年份中截取一年作為典型年份，分別分析其日均值的年變化特征。為了使代表年風速變化特征更為明顯，并且選擇代表年前后連續3年進行分析。

結合酒泉地區風速的年際變化曲線，選擇1955，1961，1988，1991作為代表年進行分析，做出它們各自前后3年的風速日均值的變化曲線。其中1955年為風速的最大值年，1961年為風速持續上升過程中的一年，1988年為風速持續下降過程中的一年，1991年為風速的最小值年。

圖14為酒泉地區風速最小值年（1991）前后風速的變化情況，從圖中可以看出，風速日均值集中在5之下，而且風速的年變化規律較為明顯。其中1991年風速較1990年和1992年顯著下降，靜風出現的頻率明顯增多。1991年的風速從1月份開始增大，到4、5月份的時候風速達到一年的最大值，之后風速開始下降，8、9、10三個月風速較低，10月份之后風速開始再次增大。10月份之后風速的增加較1990年、1992年不明顯，風速的最大值對應寒潮、降水、沙塵和其它天氣過程，10月份以后北方冷空氣活動較頻繁，風速開始增大。1991年為風速的最小值年，可能是由于該年天氣背景較為穩定，天氣過程少，秋季、冬季冷空氣活動也較少的緣故。

五、結語

本文利用酒泉地區1952～2010年地面常規氣象資料對該地區的風速觀測時次、風速年際變化、風速突變、代表年風速變化特征進行了研究，得出以下結論：

從酒泉地區風速年際變化特征分析結果來看，酒泉地區1952～2010年風速整體上呈緩慢減小趨勢。分階段來看，風速變化經歷了增大—減小—增大的過程。從季節變化特征看，酒泉地區風速在春季遞減率最大，為-0.010130。

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