格尔木地区风速变化特征.pdf

文生祥等：格尔木地区风速变化特征格尔木地区风速变化特征文生祥1许学莲2王帅3夏玉丹1李向涛1李淑萍1(1.青海省沱沱河气象站，格尔木市8816004；2.青海省格尔木市气象局，格尔木市8 16 0 9 9；3.甘肃省天水市甘谷县气象局，天水市7 412 0 0）摘要：利用19 9 2 一2 0 2 1年格尔木国家基准气候站平均风速、最大风速、2 0 0 4一2 0 2 1年格尔木国家基准气候站极大风速资料，对风速的年、季、月变化进行分析。结果表明：格尔木地区平均风速、最大风速、极大风速呈减小趋势，平均风速和最大风速通过0.0 1的显著性检验，极大风速未通过显著性检验。风速最大值出现在5月，最小值出现在12 月。四季下降速率各不相同，平均风速、极大风速下降速率为冬季 春季 秋季夏季，最大风速下降速为春季 夏季 秋季 冬季，四季极值出现时间各不相同。关键词：平均风速；最大风速；极大风速；格尔木风及沙尘日数特征以冬春季多、夏秋少，在高原主体引言上冬季比春季略多。郭晓宁等 4对柴达木盆地春季沙格尔木市位于青海省西部，柴达木盆地中南边尘暴变化特征分析发现，近50 a来该区域春季沙尘缘，隶属青海省海西蒙古族藏族自治州，全部辖区由暴、扬沙呈现下降趋势;大风日数与沙尘暴、扬沙日柴达木盆地区和唐古拉山区两块互不相连的地域组数有很好的正相关性。许学莲等 研究得出：柴达木成。地理坐标3511N3748N、9 143E盆地年、四季平均风速、大风日数和沙尘暴日数均呈9551E。格尔木市辖区属大陆高原气候，少雨、多下降趋势。目前已有的研究主要针对区域整体风速风、干旱，冬季漫长寒冷，夏季?爽短促，降雨量年平变化的特征 6 8,缺乏精细化研究,对风速变化的影响均仅41.5mm，蒸发量却高达30 0 0 mm以上；日照时机制研究也不够深人。因此，分析格尔木地区风速变间长，年平均高达3358 小时，光热资源充足。由于格化特征，可以对格尔木地区生态环境保护和风能资尔木地区干旱荒漠的地貌生态环境脆弱，风力强盛，源的开发利用提供参考，以及为防风、防沙尘天气提大风常常在沙源地附近形成沙尘暴、扬沙等灾害性供参考依据。天气。特别是在春季,大风造成的财产损失和环境破1资料和方法坏更为严重。研究表明中国大部分气象站点的风速在1961一2 0 12 年呈下降趋势凹,2 1世纪也将继续呈微弱的减小趋势 2 。白虎志等 3对青藏高原及青藏铁路沿线大风沙尘日数时空特征分析得出，高原上的大空气运动产生的气流，称为风。风速是指单位时间内空气移动的水平距离。风速以米/秒(m/s)为单位,取一位小数。平均风速是指在规定时间段的平均值,有三秒钟、二分钟和十分钟的平均值,本文采用基金项目：格尔木市气象局长江源地温变化对冻土的影响分析课题资助。1作者简介：文生祥(19 9 2 年一),女，工程师，主要从事综合观测工作。E-mail:。-93-青海气象二分钟平均风速。最大风速是指在某个时段内出现的最大十分钟平均风速值。极大风速(阵风)是指某个时段内出现的最大瞬时风速值。利用格尔木国家基准气候站19 9 2 一2 0 2 1年平均风速和最大风速资料，由于2 0 0 4年之前格尔木国家基准站无极大风速观测项目，极大风速资料选用2 0 0 42 0 2 1年的资料。季节划分如下：3一5月为春季,6 8 月为夏季,9 11月为秋季，12 月至翌年2 月为冬季。采用一元线性回归法9 对格尔木地区19 9 2 一2 0 2 1年风速变化趋势进行分析。2结果分析2.1年变化2.1.1平均风速从图1(a)可以看出，19 9 2 2 0 2 1年格尔木地区年平均风速为2.1m/s。平均风速呈减小趋势，平均每10年减小0.2 0 m/s，通过a=0.01的显著性检验。多年(a)3.273.02.82.6-(s/）242.21.61.41.21.01992199419961998200020022004 200620082010 201220142016 20182020=-0.0199+41.983R-=0.2092年17.0(c)(s/）区?16.0应用艺象平均值为2.1m/s，最大值出现在19 9 3年(3.1m/s）,最小值出现在2 0 0 3年（1.0 m/s），极值间相差2.1m/s。1992一19 9 9 年、2 0 0 52 0 0 6 年平均风速高于多年平均值，其余年份低于多年平均值。19 9 2 一19 9 3年呈上升趋势，19 9 42 0 0 3年呈显著下降趋势，2 0 0 42005年呈上升趋势，之后呈波动下降趋势。由图1(a)可知,进人2 1世纪后，格尔木平均风速变化较2 0世纪9 0 年代平稳，并趋于减小趋势，这与陈碧珊10 等研究结果一致。2.1.2最大风速通过分析图1(b)得出，格尔木地区最大风速呈明显减小趋势，平均每10 a减小1.3m/s，并通过a=0.01的极显著性检验。最大风速多年平均值为9.2m/s，最大值出现在19 9 3年（12.4m/s），最小值出现在2 0 13年（7.7 m/s），极值间相差4.7 m/s。19 9 2 2 0 0 4年呈直线下降趋势，2 0 0 5一2 0 10 年呈缓慢上升趋势，之后又呈下降趋势，2 0 13一2 0 2 1年呈波动上升(b)y=-0.1269x+263.7813.0R2=0.6554一一平均风速12.0一线性趋势.多年平均值(s/山)11.010.09.08.07.0199219941996199820002002200420062008201020122014201620182020y=-0.0242x+64.36R2=0.061一0 一极大风速多年平均值线性趋势一一最大风速一线性趋势多年平均值年15.014.0200420062008201020122014201620182020年图11992一2 0 2 1年平均风速、最大风速、极大风速变化-94-第4期2022年12 月趋势。从最大风速变化趋势可以看出进人2 1世纪后最大风速缓慢减小,2 0 12 2 0 2 1年10 a间有6 a最大风速低于多年平均值。2.1.3极大风速从图1(c)可以看出,2 0 0 42 0 2 1年格尔木地区极大风速呈减小趋势，平均每10 a减小0.2 m/s，减小趋势未通过显著性检验。极大风速多年平均值为15.7m/s，最大值出现在2 0 10 年（16.7 m/s），最小值出现在2 0 17 年(14.5m/s），极值间相差2.2 m/s。2 0 0 6 一2011年、2 0 14一2 0 15年、2 0 2 1年最大风速高于多年(s/)区10青海气象Journal of Qinghai Meteorology平均值，2 0 12 2 0 13年、2 0 16 2 0 2 0 年低于多年平均值,最大风速呈上升一波动下降一上升趋势,2 0 12 一2021年10 a间有7 a极大风速低于多年平均值。2.2月变化从月变化图2 可以看出，格尔木地区平均风速、最大风速和极大风速呈典型的“波峰波谷型”。从1月份开始呈上升趋势，5月份达到极大值，之后呈下降趋势，5月出现最大值，分别为2.6 m/s、9.9 m/s 和18.3m/s；12 月为最低值，分别为1.5m/s、6.7 m/s 和12.4m/s。2015NO.4Dec.2022一O一平均风速一一最大风速一一极大风速5012.3季变化从四季变化图3可以看出，平均风速、最大风速、极大风速均呈下降趋势。平均风速春季和冬季下降最快，夏季和秋季较缓，下降速率冬季 春季 秋季 夏季,其中春、冬季通过了0.0 1的极显著性检验；19 9 2 一2 0 0 3年平均风速呈快速下降趋势，之后呈波动趋势。四季平均风速最大值均出现在19 9 3年（3.4m/s、3.4m/s、2.8 m/s、2.6 m/s），最小值出现在2 0 0 3年（2.4m/s、1.1m/s、0.8 m/s、0.8 m/s）。最大风速春季和夏季下降最快，秋季和秋季较缓，下降速率分别为1.7ms-/10a、1.3m s-/10 a.1.1m s-l/10 a.1.0 m s-/10 a,均通过了0.0 1的极显著性检验；最大风速极值四季出现时间略有差异，春、夏、冬季最大值出现在19 9 3年，秋季最大值出现在19 9 2 年；春季最小值出现在2013年，夏季出现在2 0 12 年，秋季出现在2 0 17 一2018年，冬季出现在2 0 16 年。2 0 0 4一2 0 2 1年极大风速呈波动下降趋势，下降速率分别为0.3ms-/10a、12图2平均风速、最大风速、极大风速变化月变化0.1m?s-/10a、0.2 m?s-/10 a、0.4m?s-/10 a，未通过显著性检验,其中冬季下降最快，春季次之,夏季最慢；四季极大风速最大值分别出现在2 0 11年、2 0 10 年、2012年、2 0 18 年，最小值分别出现在2 0 19 年、2 0 12年、2 0 17 年、2 0 16 年。四季平均风速、最大风速均为春季 夏季 秋季 冬季，这与许学莲5等研究的结果一致；极大风速夏季春季 秋季 冬季。2.4相关性分析根据平均风速、最大风速、极大风速的相关性分析得出（图4)：平均风速、最大风速、极大风速三者间均呈正相关关系，相关系数分别为0.7 37 7、0.7314、0.148 3,平均风速与最大风速（图4a）、最大风速与极大风速（图4b)的相关性通过了0.0 1的极显著性检验，表明二者之间联系比较密切；平均风速与极大风速(图4c)的相关性未通过显著性检验,表明极大风速与平均风速的关系并不明显。-95-13456月789101112青海气象应用气象一一春季+夏季一一秋季一冬季4.0r(a)3.53.02.52.01.51.00.50.0199219941996199820002002200420062008201020122014201620182020y=-0.0253x+68.097R2=0.010620.018.016.014.012.010.02004图3平均风速、最大风速、极大风速季变化16.0(b)y=-0.0221x+46.938y=-0.017x+36.55R2=0.2095R2=0.1277y=-0.018x+37.87Ny=-0.0222x+46.247R2=0.164R2=0.3187年份24.022.0一春季夏季秋季冬季14.0y=-0.1632x+337.78R2=0.61512.010.08.06.04.0199219941996199820002002200420062008201020122014201620182020(c)一春季夏季秋季冬季y=-0.0125x+42.514R2=0.0018y=-0.0201x+54.852y=-0.0389x+91.979R2=0.0081R2=0.033920062008 20102012年份y=-0.1259x+262.39R2=0.4524Y=-0.1162x+241.29y=-0.1023x+213.66R2=0.5436R2=0.524年份201420162018202014.012.010.0(s/叫)率区鲁8.06.04.02.00.00.5(a)1.017.016.5(s/w)16.015.5y=2.6606x+3.610315.0R2=0.544214.514.01.52.0平均风速(m/s)17.016.5(s/W)16.0(b)。2.53.0(c)83.57.5。%Oy=0.8924x+8.1591R2=0.53498.08.5最大风速（m/s)9.09.515.5O15.014.514.01.7图4平均风速、最大风速、极大风速相关性分析-96-y=0.856x+13.916R2=0.0221.92.1平均风速(m/s)2.32.5第4期2022年12 月3结论格尔木地区平均风速、最大风速、极大风速均呈减小趋势,这与大多数研究结论相一致。从月变化来看，平均风速、最大风速、极大风速最大值出现在5月，最小值出现在12 月；季变平均风速、最大风速、极大风速均呈下降趋势，平均风速、最大风速均通过0.1或0.0 1的显著性检验，极大风速未通过显著性检验。平均风速与最大风速、最大风速与极大风速的相关性比较显著，平均风速与极大风速的相关性并不显著。参考文献：1丁彩霞,延军平，李敏敏,等.西北地区气候变化与风速响应特征.水土保持通报,2 0 14,34(4)：134137.青海气象Journal of Qinghai Meteorology2张志斌,杨莹,张小平,等.我国西南地区风速变化及其影响因素).生态学报，2 0 14,34(2)：47 148 0.3白虎志，董安祥,李栋梁,等.青藏高原及青藏铁路沿线大风沙尘日数时空特征.高原气象，2 0 0 5,2 4(3):311315.4】郭晓宁,杨延华,马元仓，等柴达木盆地春季沙尘暴变化特征分析)千旱区资源与环境，2 0 18,32(8):10 7 113.5许学莲,韩忠全,王发科,等.气候变暖下柴达木盆地风中速、大风和沙尘暴日数的变化特征.青海环境，2 0 2 1,31(1):2632.6高三星保,许学莲，何爱兵，等.19 6 1一2 0 18 年柴达木盆地大风日数变化特征.现代农业科技，2 0 2 1,2 0:16 316 5.7李耀辉，张存杰，高学杰.西北地区大风日数的时空分布特征.中国沙漠,2 0 0 4,2 4(6)：7 157 2 3.8张占峰，张焕平,马小萍.柴达木盆地平均风速与大风日数的变化特征.千旱区资源与环境，2 0 14,2 8(10：9 0 9 4.9魏凤英.现代气象统计诊断与预测技术 M.北京：气象出版社.2 0 0 7.10陈碧珊,潘安定,杨木壮.近50 年柴达木盆地气候要素分布特征及变化趋势干旱区资源与环境,2 0 10,2 4(5)：117123.NO.4Dec.2022(上接第8 6 页）3丝结论与建议格尔木地区在3月中下旬适宜播种，4月上中旬出苗；5月上中旬开始分；拔节、孕穗、抽穗期基本在6 月开始；开花期6 月末至7 月上旬开始；乳熟在7 月底8 月上旬开始，8 月中下旬进入成熟期，整个生育期平均为147 d。播种至出苗、三叶至分期、分至拔节期、拔节至孕穗期、孕穗至抽穗期、抽穗至乳熟期、乳熟至成熟期分别需要0 积温47.8 13 1.3 d、279.1 448.7d、10 3.1 2 2 6.8 d.88.2247.8d、36 7.0 6 11.5d和2 42.4 6 7 4.6 d，土壤相对湿度保持在6 0%以上。春小麦播种、出苗期、乳熟及收割期间注意大风沙尘天气，加强草地资源的植被的保护和合理利用，从源头上消弱风沙活动，建立风沙防护林等。春小麦三叶分期注意晚霜冻危害，通过灌水、熏烟等措施减轻霜冻危害。春小麦灌浆乳熟阶段注意干热风灾害，通过喷施叶面肥、灌水等减轻危害，确保春小麦正常生长及收获。参考文献：1王发科,李兵等.气象条件对格尔木种植区春小麦产量的影响.青海科技,2 0 0 9,(3)：2 6.2郭连云，钟存，丁生祥，韩辉福.近50 年局地气候变化及其对共和盆地贵南县草地退化的影响.中国农业气象，2009,30(02):147152.3雷玉红,王发科,颜亮东.格尔木地区枸杞生长发育的气象条件及管理措施.青海草业，2 0 18,2 7(0 3)：49 54.4王发科,郭晓宁,李兵.格尔木盆区浅层地温对气候变化的响应.青海科技，2 0 0 9,16(4)：32 34.5郭晓宁，杨延华，李海凤，陈宏松.19 512 0 13年格尔木及周边地区日照时数气候变化特征分析.沙漠与绿洲气象,2 0 15,9(6):37 42.6魏风英,现代气候统计诊断预测技术 M,第2 版.北京：气象出版社,2 0 0 7.7中国气象局.农业气象观测规范(上卷)M.北京;气象出版社,19 9 3.8祁如英.木本植物物候变化及其对气候变化的响应.青海气象，2 0 0 6(2):2 7 31.9姜会飞.农业气象学 M.北京,科学出版社,2 0 0 8:6 36 9.10杨霏云.实用农业气象指标 M.气象出版社，2 0 15.11武文安,马焕香，郝新.春季霜冻对小麦生长的影响与防御对策.安徽农学通报，2 0 0 7(0 7)：18 6+6 6.DOI:10.16377/ki.issn10077731.2007.07.100.-97-