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气候变暖背景下中国地面风速变化研究进展

丁一汇 李霄 李巧萍

丁一汇, 李霄, 李巧萍. 气候变暖背景下中国地面风速变化研究进展. 应用气象学报, 2020, 31(1): 1-12. DOI: 10.11898/1001-7313.20200101.
引用本文: 丁一汇, 李霄, 李巧萍. 气候变暖背景下中国地面风速变化研究进展. 应用气象学报, 2020, 31(1): 1-12. DOI: 10.11898/1001-7313.20200101.
Ding Yihui, Li Xiao, Li Qiaoping. Advances of surface wind speed changes over China under global warming. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 1-12. DOI:  10.11898/1001-7313.20200101
Citation: Ding Yihui, Li Xiao, Li Qiaoping. Advances of surface wind speed changes over China under global warming. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 1-12. DOI:  10.11898/1001-7313.20200101

气候变暖背景下中国地面风速变化研究进展

DOI: 10.11898/1001-7313.20200101
资助项目: 

国家自然科学基金重大项目 41790471

国家重点研究发展计划重点专项 2018YFC1505806

详细信息
    通信作者:

    丁一汇, dingyh@cma.gov.cn

Advances of Surface Wind Speed Changes over China Under Global Warming

  • 摘要: 气候变暖背景下,中国地面风速在过去几十年整体呈减弱趋势,对风能资源开发产生了显著影响。近50年来,中国地面风速平均减小速率为0.10~0.22 m·s-1/(10 a),但存在明显的季节、区域和风速段差异。作为地面风的主要驱动力,对流层低层气压梯度力整体呈减弱趋势,这主要是全球变暖背景下欧亚大陆与西太平洋之间以及欧亚大陆高/低纬度地区之间的热力差异减弱所致。东亚季风的年代际变化特征和地面风速变化密切相关,其变率受到不同时间和空间尺度气候因子的影响,其中西伯利亚高压减弱是东亚冬季风减弱的主要因素,而东亚夏季风的年代际减弱主要是由于太平洋年代际振荡与北大西洋多年代尺度振荡分别向暖/冷相位的转换。研究表明:未来随着温室气体排放量增加,中国地面风速减弱趋势将更显著,这将促进低风速风电技术的发展和中低纬度地区风能开发。
  • 图  1  1961—2016年中国地面气象站10 m高度年平均风速距平[22]

    Fig. 1  Annual mean surface wind speed anomalies over China from 1961 to 2016 (from Reference [22])

    图  2  1969—2005年中国季节平均地面风速时间演变(1990年为变化趋势分界点, 数据源自文献[20])

    Fig. 2  Temporal variations of seasonal mean wind speed averaged in China from 1969 to 2005 (1990 is the turning point, data from Reference [20])

    图  3  1951年以来东亚冬季风指数与冬季北太平洋年代际振荡指数的时间序列[39]

    Fig. 3  Time series of the East Asian winter monsoon index and winter PDO index (from Reference [39])

    图  4  1979—2015年中国风能开发潜力变化趋势[38]

    Fig. 4  Total electricity generation potential in China from 1979 to 2015 (from Reference [38])

    表  1  近几十年中国年平均地面风速变化研究结果统计

    Table  1  Surface wind speed variability over China during the past decades in recent researches

    文献 气象站分布 时段 风速变化/(m·s-1/(10 a))
    文献[2] 全国区域(729站) 1954—2000年 -0.11
    文献[4] 全国区域(323站) 1951—2002年 -0.10
    文献[5] 东北地区(87站) 1961—2010年 -0.25
    文献[6] 长江流域(128站) 1960—2015年 -0.065
    文献[7] 北方风蚀区(155站) 1971—2015年 -0.17
    文献[8] 新疆地区(10站) 1984—2013年 -0.29(最大)
    文献[13] 全国区域(604站) 1960—1999年 -0.12
    文献[17] 全国区域(305站) 1969—2000年 -0.22
    文献[20] 全国区域(726站) 1969—2005年 -0.18
    文献[21] 全国区域(472站) 1960—2009年 -0.1
    文献[22] 全国区域(大于700站) 1961—2014年 -0.13
    文献[23] 全国区域(535站) 1956—2004年 -0.12
    文献[24] 全国区域(540站) 1971—2007年 -0.17
    文献[25] 全国区域(524站) 1958—2015年 -0.109
    文献[26] 京津冀地区(154站) 1978—2014年 -0.1(冬季)
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    表  2  多模式集合预估2006—2100年中国季节平均和年平均风速的变化趋势(单位:m·s-1/(100 a))[70]

    Table  2  Annual and seasonal mean wind speed change trends projected by global climate model ensemble from 2006 to 2100 (unit:m·s-1/(100 a))(from Reference [70])

    时段 集合成员 RCP 2.5 RCP 4.5 RCP 8.5
    春季 23个模式集合
    优选6个模式集合
    0.04
    0.01
    0.01
    0.04
    -0.04
    -0.02
    夏季 23个模式集合
    优选6个模式集合
    0.01
    0.01
    0.06
    0.11
    0.01
    0.07
    秋季 23个模式集合
    优选6个模式集合
    0.02
    -0.04
    -0.02
    -0.02
    -0.17
    -0.16
    冬季 23个模式集合
    优选6个模式集合
    0.02
    -0.01
    -0.06
    -0.01
    -0.11
    -0.03
    全年 23个模式集合
    优选6个模式集合
    0.01
    0.00
    -0.02
    0.00
    -0.06
    -0.05
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    表  3  1979—2015年中国风电装机量较大地区风能潜力变化幅度[38]

    Table  3  Decadal trends of wind potential in China with abundant wind farms during 1979-2015 (from Reference [38])

    区域 变化幅度/(%/(10 a))
    内蒙古西部 -15.3±3.4
    甘肃 -16.8±4.4
    内蒙古东部 -2.7±2.7
    新疆 -11.4±2.9
    黑龙江 -4.3±3.2
    河北 -8.0±2.8
    吉林 -9.0±3.4
    山东 -12.2±3.3
    江苏 -2.4±3.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-27
  • 修回日期:  2019-11-28
  • 刊出日期:  2020-01-31

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