酒泉地區(qū)風(fēng)速年代際變化特征研究

王靜

摘要：風(fēng)能是一種清潔、資源豐富的自然可再生能源。在當(dāng)前礦石能源面臨枯竭、環(huán)境日益惡化的情況下，無論是經(jīng)濟(jì)上或技術(shù)上風(fēng)能都是一項(xiàng)可以首選的替代能源。風(fēng)能資源評估中對風(fēng)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(diǎn)的常規(guī)氣象資料作為研究對象，對該地區(qū)過去59年內(nèi)風(fēng)速變化特征進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：1952～2010年，酒泉地區(qū)的風(fēng)速呈緩慢下降趨勢，風(fēng)速變化率為-0.008397，風(fēng)速的降低過程集中在20世紀(jì)80年代；四個(gè)季節(jié)中春季風(fēng)速降低趨勢最為顯著，遞減率也最大為-0.010130。

關(guān)鍵詞：風(fēng)速；回歸分析；小波分析；酒泉地區(qū)

一、酒泉地區(qū)風(fēng)速整體年際變化趨勢分析

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

由圖1分析可知，近60年來，酒泉地區(qū)的風(fēng)速整體呈緩慢減小趨勢。年平均風(fēng)速的最大值出現(xiàn)在1955年，為3.703425，最小值出現(xiàn)在1991年，為1.228082。通過對年平均風(fēng)速進(jìn)行線性回歸并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，利用傾向率來表示風(fēng)速變化的趨勢，計(jì)算得到1952～2010年酒泉地區(qū)風(fēng)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(jì)算得到F= 6.011857>Fα（1，n-2），在α=0.05水平上顯著。

二、酒泉地區(qū)風(fēng)速分段年際變化特征

由上節(jié)的分析可知，近60年來酒泉地區(qū)整體風(fēng)速呈下降趨勢，但在不同的時(shí)期，該站風(fēng)速變化具有不同的特征。圖2給出了近60年來酒泉地區(qū)風(fēng)速分段年際變化曲線。

從圖2可知，在59年里酒泉地區(qū)的風(fēng)速經(jīng)歷了增大（?）—減小（?）—增大（?）的過程，具體變化過程為：1958～1976年風(fēng)速的傾向率為0.05，為增大的過程，年平均風(fēng)速在1976年平均風(fēng)速達(dá)到最大為2.781421；1977～1991年風(fēng)速傾向率為-0.072，為減小的過程，年平均風(fēng)速在1991年達(dá)到最小值為1.393443；1992～2010年風(fēng)速傾向率為0.038，為增大的過程?？梢钥闯觯?952～2010年酒泉地區(qū)風(fēng)速經(jīng)歷了三個(gè)階段，首先經(jīng)歷了一段增長較快的過程，之后經(jīng)歷了一個(gè)較長時(shí)間的減小過程，隨后風(fēng)速持續(xù)緩慢增加。

三、酒泉地區(qū)風(fēng)速季節(jié)變化特征

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

四、酒泉地區(qū)代表年風(fēng)速變化特征分析

為細(xì)致了解酒泉地區(qū)風(fēng)速變化時(shí)期的典型特征，將酒泉測站出現(xiàn)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(xù)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(fēng)速變化特征更為明顯，并且選擇代表年前后連續(xù)3年進(jìn)行分析。

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

圖14為酒泉地區(qū)風(fēng)速最小值年（1991）前后風(fēng)速的變化情況，從圖中可以看出，風(fēng)速日均值集中在5之下，而且風(fēng)速的年變化規(guī)律較為明顯。其中1991年風(fēng)速較1990年和1992年顯著下降，靜風(fēng)出現(xiàn)的頻率明顯增多。1991年的風(fēng)速從1月份開始增大，到4、5月份的時(shí)候風(fēng)速達(dá)到一年的最大值，之后風(fēng)速開始下降，8、9、10三個(gè)月風(fēng)速較低，10月份之后風(fēng)速開始再次增大。10月份之后風(fēng)速的增加較1990年、1992年不明顯，風(fēng)速的最大值對應(yīng)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(dòng)較頻繁，風(fēng)速開始增大。1991年為風(fēng)速的最小值年，可能是由于該年天氣背景較為穩(wěn)定，天氣過程少，秋季、冬季冷空氣活動(dòng)也較少的緣故。

五、結(jié)語

本文利用酒泉地區(qū)1952～2010年地面常規(guī)氣象資料對該地區(qū)的風(fēng)速觀測時(shí)次、風(fēng)速年際變化、風(fēng)速突變、代表年風(fēng)速變化特征進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)論：

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

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