近50 a黑龙江省地面平均风速变化

刘传顺,刘玉莲

（黑龙江省气候中心,黑龙江哈尔滨 150030）

近50 a黑龙江省地面平均风速变化

刘传顺,刘玉莲

（黑龙江省气候中心,黑龙江哈尔滨 150030）

利用气候统计方法分析黑龙江省近50 a地面平均风速，得出结论：黑龙江省气象观测地面平均风速最大区在中部45°～47°N间，带状分布，其南和北部风速较小；近50 a黑龙江省平均风速呈明显的减小趋势，减小速率为0.3 m/s/10 a；近50 a黑龙江省在大多台站地面平均风速下降的同时，也有台站表现出自己的局地特征，在50 a变化趋势减小的背景下，近10～20 a风速表现为上升。

地面风速;空间分布;变化趋势

1 引言

风能具有清洁、无污染、可再生等特点，加大风电在能源利用领域的比例，可以降低气候变化的相关风险，缓解气候变化带来的不良影响，对于解决能源危机、减轻环境压力和实现经济可持续发展具有重要的意义。而风作为气候要素一项重要内容，受气候变化影响显著，因此，有必要研究气候变化对风能资源的影响。本文旨在分析黑龙江省地面平均风速长期变化特征及演变趋势，为黑龙江省风能资源有效持续开发利用提供参考和规划的科学依据。

2 资料和方法

本文所用的资料来源于黑龙江省气象信息中心地面信息化A*文件，历年值采用1971～2000年的30 a气候标准值，根据测站建站情况，选择省内资料年代相对较长、站点分布相对均匀的33个代表站，统计1958～2007年50 a的年平均地面风速资料。

气象要素趋势系数，为要素序列与自然数列1，2，3…,的相关系数。趋势系数的统计公式为：

其中n为年份序号;是第xi年的要素平均值，x为多年平均值;t=（n+1）/2；趋势系数（r）为正（负）时，表示要素在所统计的时间内有线性增加（减少）的趋势。

气象要素变化率，采用最小二乘法计算获得的气候要素值与时间的线性回归系数，即：

式中，yi为各要素时间序列;ti为时间（ti＝1，2，….）;n为时间序列长度（年数）;称10×a为要素变化速率，单位/ 10a。

3 空间分布

根据黑龙江省各气象台站逐日平均风速，计算出年平均风速，再对各站的年平均风速取30 a（1971～2000年）平均，得到各站多年平均风速。由图1可见，黑龙江省风速最大区在中部，多年平均风速超过3.5 m/s（1971～2000年多年平均风速全省平均3.1 m/s）的地区集中在中部，呈带状分布，最大值在哈尔滨地区东北部的依兰（多年平均风速3.9 m/s）,最小在松嫩平原南部的哈尔滨（多年平均风速3.0 m/s）。45°～47°N间为省内风速较大区,其南和北风速较小，最小风速集中区在东南半山区和大、小兴安岭地区。

图1 1971～2000年黑龙江省平均风速（0.1m/s）

4 历史演变

图2是黑龙江省1958～2007年平均风速变化图，由图2可见，近50 a黑龙江省平均风速呈明显的减小趋势，减小速率为0.3 m/s/10 a，近50 a全省平均风速减小了1.5 m/s。在20世纪70年代初期之前，平均风速呈增加趋势，从1970年代开始，转为减小趋势，1983年前，平均风速除1968年平均风速与均值相同外都在均值线以上，1984年以后，平均风速一直在均值线下（只有1987年平均风速与均值相同），进入21世纪，减小趋势更显著，最近4 a，逐年减小。

图2 1958～2007年黑龙江省年平均风速变化图

5 变化趋势

图3为黑龙江省1958～2007年平均风速趋势系数分布图，由图可见，平均风速变化趋势空间分布除嫩江、通河为不显著的增加趋势外，全省大部都表现为较明显的减小趋势，超过80%的站点趋势系数<-0.5（通过0.001显著性检验），减小中心在虎林、双城等地，50 a减小2.0～3.0 m/s。

对嫩江、通河及省内其它台站平均风速普查，分析其演变曲线（图4为部分代表台站地面平均风速变化曲线），发现嫩江、通河的弱上升趋势主要是由于其在20世纪60年代末70年代初的风速跃升（江滢等的研究中也发现这个跃升，并指出全国在这个时期有一次风速仪更换，这个跃升或许是由于仪器更换）造成，跃升后的地面平均风速明显的减小趋势，不同在于，嫩江的风速减小表现在80年代初，而通河的风速减小2000年以后更明显。

图3 1958～2007年黑龙江省年平均风速趋势系数分布图

图4 1958～2007年黑龙江省部分代表台站年平均风速变化曲线

在地面平均风速减小台站中，富锦站风速也是在20世纪60年代末70年代初出现跃升，其后减小趋势，至90年代中后期开始上升，绥芬河（图略）站的地面平均风速变化与富锦相似；鸡西情况又不同，总体表现为波动较大，20世纪90年代前减小趋势，1991～1997年上升，其后减小，2004年出现历史峰值。

6 结论和讨论

综上所述，近50 a黑龙江省地面平均风速出现了很大变化，其变化特征如下。

（1）黑龙江省气象观测地面平均风速最大区在中部45°～47°N间，带状分布，其南和北部风速较小，最小风速集中区在伊春、黑河交界和大兴安岭东、西部。

（2）近50 a黑龙江省平均风速呈明显的减小趋势，减小速率为0.3 m/s/10 a。1983年前，平均风速除1968年平均风速与均值相同外都在均值线以上，1984年以后，平均风速一直在均值线下（只1987年平均风速与均值相同）。

（3）近50 a黑龙江省平均风速变化趋势全省大部都表现为较明显的减小趋势；在大多台站地面平均风速下降的同时，也有台站表现出自己的局地特征，在50 a变化趋势减小的背景下，近10～20 a风速表现为上升。

风速对地形地势非常敏感，本文中对地面风速的分析是基于我省气象台站的地面观测资料，不排除高山以及峡谷地带局地风速较大区没有观测资料未被发现。

从分析结果看，全省平均地面风速减弱明显，这与前人对全国及东北区的分析结果一致；与其它分析不一致之处在于，全省地面平均风速的减小速率较前人分析更小，且有个别台站表现出近些年风速上升倾向，这也表明黑龙江省风速变化有自己的局地特征。这个减弱是否与城市化进程和台站周围观测环境变化有关？风速变化趋势在边界层内不同高度是否存在与地面相同的特点？全省现有风能资源潜力如何？这几个问题本文都没有研究，将在以后的工作中进一步分析。

P468.0+26

A

1002－252X（2010）02－0026－02

2010－3－6

刘传顺（1951-）,男，黑龙江省哈尔滨市人，武警指挥学院，大专生，工程师.