酒泉地区风速年代际变化特征研究

王静

摘要：风能是一种清洁、资源丰富的自然可再生能源。在当前矿石能源面临枯竭、环境日益恶化的情况下，无论是经济上或技术上风能都是一项可以首选的替代能源。风能资源评估中对风速的讨论与研究是不可或缺的。本文利用线性拟合、小波分析、Man-Kendall 方法，选择甘肃省酒泉站点的常规气象资料作为研究对象，对该地区过去59年内风速变化特征进行了分析。研究結果表明：1952～2010年，酒泉地区的风速呈缓慢下降趋势，风速变化率为-0.008397，风速的降低过程集中在20世纪80年代；四个季节中春季风速降低趋势最为显著，递减率也最大为-0.010130。

关键词：风速；回归分析；小波分析；酒泉地区

一、酒泉地区风速整体年际变化趋势分析

为了直观的描述风速的年际变化特征，利用最小二乘法原理对酒泉站点的年平均风速序列进行计算，得到该站逐年平均风速的一元线性回归系数，分析年平均风速的变化速率。图1给出了近60年酒泉地区风速整体年际变化曲线。

由图1分析可知，近60年来，酒泉地区的风速整体呈缓慢减小趋势。年平均风速的最大值出现在1955年，为3.703425，最小值出现在1991年，为1.228082。通过对年平均风速进行线性回归并进行显著性检验，利用倾向率来表示风速变化的趋势，计算得到1952～2010年酒泉地区风速变化的倾向率为-0.008397。最小二乘法得到的回归方程为：

x=-0.008397t+18.88134

（R2=0.09540809，n=59）

计算得到F= 6.011857>Fα（1，n-2），在α=0.05水平上显著。

二、酒泉地区风速分段年际变化特征

由上节的分析可知，近60年来酒泉地区整体风速呈下降趋势，但在不同的时期，该站风速变化具有不同的特征。图2给出了近60年来酒泉地区风速分段年际变化曲线。

从图2可知，在59年里酒泉地区的风速经历了增大（?）—减小（?）—增大（?）的过程，具体变化过程为：1958～1976年风速的倾向率为0.05，为增大的过程，年平均风速在1976年平均风速达到最大为2.781421；1977～1991年风速倾向率为-0.072，为减小的过程，年平均风速在1991年达到最小值为1.393443；1992～2010年风速倾向率为0.038，为增大的过程。可以看出，1952～2010年酒泉地区风速经历了三个阶段，首先经历了一段增长较快的过程，之后经历了一个较长时间的减小过程，随后风速持续缓慢增加。

三、酒泉地区风速季节变化特征

从1952～2010年间酒泉地区各个季节平均风速的变化趋势来看，春、夏、秋、冬四季风速的年递减率分别为- 0.010130 、-0.008613 、-0.006894和-0.007937。秋季平均风速的年递减趋势最不明显；而春季、秋季、冬季平均风速的年递减率较大，回归方程相关系数也较大。

四、酒泉地区代表年风速变化特征分析

为细致了解酒泉地区风速变化时期的典型特征，将酒泉测站出现极大值、极小值的年份作为典型年份，在基本保持不变和持续变化的年份中截取一年作为典型年份，分别分析其日均值的年变化特征。为了使代表年风速变化特征更为明显，并且选择代表年前后连续3年进行分析。

结合酒泉地区风速的年际变化曲线，选择1955，1961，1988，1991作为代表年进行分析，做出它们各自前后3年的风速日均值的变化曲线。其中1955年为风速的最大值年，1961年为风速持续上升过程中的一年，1988年为风速持续下降过程中的一年，1991年为风速的最小值年。

图14为酒泉地区风速最小值年（1991）前后风速的变化情况，从图中可以看出，风速日均值集中在5之下，而且风速的年变化规律较为明显。其中1991年风速较1990年和1992年显著下降，静风出现的频率明显增多。1991年的风速从1月份开始增大，到4、5月份的时候风速达到一年的最大值，之后风速开始下降，8、9、10三个月风速较低，10月份之后风速开始再次增大。10月份之后风速的增加较1990年、1992年不明显，风速的最大值对应寒潮、降水、沙尘和其它天气过程，10月份以后北方冷空气活动较频繁，风速开始增大。1991年为风速的最小值年，可能是由于该年天气背景较为稳定，天气过程少，秋季、冬季冷空气活动也较少的缘故。

五、结语

本文利用酒泉地区1952～2010年地面常规气象资料对该地区的风速观测时次、风速年际变化、风速突变、代表年风速变化特征进行了研究，得出以下结论：

从酒泉地区风速年际变化特征分析结果来看，酒泉地区1952～2010年风速整体上呈缓慢减小趋势。分阶段来看，风速变化经历了增大—减小—增大的过程。从季节变化特征看，酒泉地区风速在春季递减率最大，为-0.010130。

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