近44年全球陆域近地面风速时空特征及其与气压梯度力的关系

论文摘要

对于陆域风速变化的研究有利于深入认识气候变化和风能资源的开发和评估,既有重要的理论意义,也有重要的实际运用价值。基于现有国内外陆域近地面风速变化研究的不足,本文基于全球观测资料、再分析资料等数据集,综合运用相关、合成分析、主成分分析、动力诊断等方法,探讨全球尺度上陆域近地面风速时空变化特征,揭示可能导致全球尺度上陆域近地面风速变化的原因,主要结论包括:全球大部分地区陆域近地面风速表现为减弱趋势,年平均风速的减弱趋势为-0.092 m/（S·10yr）,其中下降最显著的区域分布在亚欧大陆、美国沿海,年平均风速下降趋势超过-0.3 m/（s·10yr）。风速第一模态方差贡献率为65.11%,并且第一模态整个空间场均以正值空间分布为主;第二模态方差贡献率为18.12%,时间序列1977-1993年以增强趋势为主,1993-2016年以减弱趋势为主。此外,纬向风u和经向风v对总风速变化的贡献并不一致。北半球中高纬地区,经向风下降趋势更加明显,部分地区达到-0.2m/（s·10yr）。欧洲中部、东南亚、亚洲中部,南美洲海岸线附近的风速改变主要由经向风改变主导,经向风速变化对总风速变化的贡献均超过70%。欧洲北部和南部、亚欧大陆交界处、中国东南沿海的风速变化主要由纬向风主导,纬向风速变化对总风速变化的贡献均超过65%。研究期间,全球年平均气压梯度力呈显著下降趋势,且1990-2005年下降最快。气压梯度力下降最明显的区域分布在北美西海岸,北美北部,欧洲中部和亚洲北部。气压梯度力第一模态方差贡献率为14%,第二模态方差贡献率为10%。地转风第一、二模态方差贡献率和气压梯度力第一、二模态方差贡献率完全一致,并且二者呈现完全一致的时空场分布,两者的线性回归相关系数达到0.98。全球平均而言,地转风和实测陆域近地面风速呈显著正相关,相关系数达到0.6,地转风每增强1m/s,实测风速增加0.37m/s左右。不同区域的贡献不同,在亚洲最北部和南美非洲中部的部分区域,地转风每增强1 m/s,实测风速上升约0.6 m/s。此外,实测近地面风速的波动较大,意味着除了地转风影响实测风速外,实测风速还会受其他因素的影响。气压梯度力的改变主要由温度梯度变化引起。全球平均温度增强趋势为0.256℃/yr。温度的增加导致温度梯度减弱,全球年平均温度梯度以减弱趋势为主,每100km趋势系数为-0.033℃/yr,通过99%显著性检验。减弱趋势最显著的区域位于北半球中高纬度地区,部分地区超过-0.1℃/yr。此外,全球大部分地区,温度梯度和气压梯度力呈正相关关系,并且显著正相关的区域主要位于中亚、东亚、北美、非洲部分地区以及南美洲部分地区。全球平均而言,温度梯度和气压梯度力之间的相关系数达到0.72,温度梯度和气压梯度力随时间的波动基本一致,二者并未存在显著差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究意义
•   1.2 国内外陆域近地面风速变化研究进展
•     1.2.1 国外陆域近地面风速变化研究进展
•     1.2.2 国内陆域近地面风速变化研究进展
•   1.3 陆域近地面风速变化原因研究进展
•   1.4 现有研究工作的不足
•   1.5 本文将开展的工作
•   1.6 研究目标
• 第二章 资料与方法
•   2.1 研究数据
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 线性趋势系数的计算及检验
•     2.2.2 相关分析
•     2.2.3 经验正交函数分解
•     2.2.4 合成分析
•     2.2.5 Cressman客观分析法
•     2.2.6 双线性内插
•     2.2.7 贡献评估
•     2.2.8 气压梯度力,地转风,温度梯度的计算
• 第三章 全球陆域近地面风速时空变化特征
•   3.1 全球年平均风速空间分布和变化趋势
•   3.2 大洲间陆域年平均风速变化趋势对比分析
•   3.3 大洲间陆域季节性风速变化趋势对比分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 气压梯度力改变对陆域近地面风速变化的影响
•   4.1 气压梯度力时空变化特征
•   4.2 地转风时空变化特征
•   4.3 气压梯度力影响陆域近地面风变化的量化评估
•   4.4 本章小结
• 第五章 气压梯度力改变的可能原因
•   5.1 温度场时空变化特征
•   5.2 温度梯度时空变化特征
•   5.3 温度梯度和气压梯度力相关性分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 不足和展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 熊晨晓

导师: 吴涧

关键词: 陆域近地面风速,气压梯度力,温度梯度,地转风

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 云南大学

分类号: P424.2;P425.4

总页数: 82

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