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江苏沿海近地层风阵性及台风对其影响

陈燕 张宁

陈燕, 张宁. 江苏沿海近地层风阵性及台风对其影响. 应用气象学报, 2019, 30(2): 177-190. DOI: 10.11898/1001-7313.20190205..
引用本文: 陈燕, 张宁. 江苏沿海近地层风阵性及台风对其影响. 应用气象学报, 2019, 30(2): 177-190. DOI: 10.11898/1001-7313.20190205.
Chen Yan, Zhang Ning. The wind turbulence of the near-surface layer of Jiangsu coastal area and its response to typhoon. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(2): 177-190. DOI:  10.11898/1001-7313.20190205.
Citation: Chen Yan, Zhang Ning. The wind turbulence of the near-surface layer of Jiangsu coastal area and its response to typhoon. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(2): 177-190. DOI:  10.11898/1001-7313.20190205.

江苏沿海近地层风阵性及台风对其影响

DOI: 10.11898/1001-7313.20190205
资助项目: 

国家重点基础研究发展计划 2016YFA0600303

国家自然科学基金项目 41305013

江苏省自然科学基金项目 BK2012493

国家自然科学基金项目 41675008

详细信息
    通信作者:

    张宁, 邮箱:ningzhang@nju.edu.cn

The Wind Turbulence of the Near-surface Layer of Jiangsu Coastal Area and Its Response to Typhoon

  • 摘要: 为了研究风阵性特征,尤其是在受台风影响时湍流特征对安全开发利用风能资源的影响,利用江苏沿海5座测风塔2009年6月—2012年11月的梯度风观测数据,分析了近地层风阵性基本特征,并筛选了7个对江苏产生较大影响的台风,包括罕见的正面登陆台风达维(1210),分析台风影响下风阵性特征。研究发现:江苏沿海地区低层的风脉动性比高层强,10 m高度的年平均阵风系数和湍流强度分别为1.50和0.20;海陆分布明显影响风阵性,离岸风的湍流强度明显大于向岸风;当风速等级小于6级时,风阵性随风速增大而一致性减小,之后则稳定少变;在台风中心附近,受风速、风向快速多变的影响,湍流强度和阵风系数均远大于台风外围和没有台风影响的情况,湍流强度和阵风系数在30~50 m高度之间增加,在6~7级风时出现风阵性的局部峰值区。
  • 图  1  测风塔位置示意图

    Fig. 1  Distribution of wind tower sites

    图  2  风速(a)、阵风系数(b)和湍流强度(c)变化

    Fig. 2  Variations of wind speed(a), gust coefficient(b) and turbulence intensity(c)

    图  3  阵风系数(a)和湍流强度(b)随高度变化

    Fig. 3  Vertical variations of gust factor(a) and turbulence intensity(b)

    图  4  10 m高度不同方向阵风系数(a)和湍流强度(b)分布

    Fig. 4  Distributions of gust coefficient(a) and turbulence intensity(b) in different directions at 10 m

    图  5  阵风系数(a)和湍流强度(b)的频率分布

    Fig. 5  Frequency distributions of gust factor(a) and turbulence intensity(b)

    图  6  2012年8月台风达维(1210)影响期间1号测风塔气象要素(a)10 m风速、风向, (b)70 m风速、风向, (c)8.5 m气压、10 m极大风速、70 m极大风速

    Fig. 6  Meteorological elements of Tower 1 during the impact of typhoon Damrey in Aug 2012(a)wind speed and direction at 10 m, (b)wind speed and direction at 70 m, (c)pressure at 8.5 m, maximum wind speed at 10 m and 70 m

    图  7  风速(a)、阵风系数(b)和湍流强度(c)的垂直变化曲线

    Fig. 7  Vertical variations of wind speed(a), gust factor(b) and turbulence intensity(c)

    图  8  2012年8月台风达维(1210)影响期间1号测风塔阵风系数(a)和湍流强度(b)变化

    Fig. 8  Variations of gust factor(a) and turbulence intensity(b) of Tower 1 during the impact of typhoon Damrey in Aug 2012

    图  9  阵风系数(a)和湍流强度(b)的随风速等级的变化

    Fig. 9  Variations of gust factor(a) and turbulence intensity(b) with wind speed

    表  1  测风塔和观测设置基本信息

    Table  1  The information of wind tower and observation settings

    测风塔编号 塔高/m 海拔高度/m 周围环境 位置 风速观测层次/m 风向观测层次/m
    1 70 1.0 沿海滩涂、周围有低矮灌木 连云港连云区 10,30,50,70 10,50,70
    2 100 1.0 沿海滩涂 盐城射阳县 10,30,50,70,100 10,50,70,100
    3 70 0.5 沿海滩涂、周围有少量树木 盐城东台市 10,30,50,70 10,50,70
    4 100 1.0 沿海滩涂 南通如东市 10,30,50,70,100 10,50,70,100
    5 70 1.5 沿海滩涂、周围有少量低矮建筑物 南通启东市 10,30,50,70 10,50,70
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    表  2  观测数据的有效数据完整率(单位:%)

    Table  2  Effective data integrity rate of observations(unit:%)

    测风塔编号 风速 风向
    10 m 30 m 50 m 70 m 100 m 10 m 50 m 70 m 100 m
    1 97.2 97.4 97.8 97.5 97.2 97.2 97.5
    2 96.5 96.7 96.5 96.6 96.2 95.8 95.9 95.8 95.5
    3 97.1 97.0 97.1 97.1 96.6 96.6 96.8
    4 98.3 98.5 98.7 98.7 98.7 98.4 98.4 98.4 98.4
    5 99.0 99.1 99.4 99.4 98.8 99.0 99.0
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    表  3  不同风速等级下的阵风系数和湍流强度

    Table  3  Gust coefficient and turbulence intensity at different wind speed levels

    要素 高度/m 1级风 2级风 3级风 4级风 5级风 6级风 7级风 8级及以上风
    阵风系数 10 1.76 1.52 1.47 1.44 1.41 1.25 0.94 0.46
    30 1.69 1.34 1.30 1.29 1.28 1.27 1.14 0.69
    50 1.70 1.33 1.25 1.23 1.23 1.22 1.20 0.83
    70 1.71 1.32 1.24 1.21 1.20 1.19 1.18 0.97
    100 1.71 1.31 1.23 1.20 1.17 1.16 1.16 1.01
    湍流强度 10 0.31 0.19 0.18 0.17 0.17 0.14 0.08 0.03
    30 0.29 0.14 0.11 0.11 0.11 0.11 0.10 0.04
    50 0.30 0.13 0.10 0.09 0.10 0.10 0.09 0.05
    70 0.30 0.13 0.10 0.09 0.08 0.08 0.08 0.06
    100 0.30 0.13 0.09 0.08 0.08 0.07 0.07 0.06
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-08
  • 修回日期:  2018-12-25
  • 刊出日期:  2019-03-31

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