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1、基本基准站y = -0.0071x + 0.1359R2 = 0.232-0.4-0.200.20.419601964 196819721976198019841988 1992199620002004年平均风速距平（m/s）乡村站y = -0.0117x + 0.2732R2 = 0.4841-0.4-0.200.20.40.61960 1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004年平均风速距平(m/s)城市站y = -0.016x + 0.3865R2 = 0.5825-0.6-0.4-0.200.20.40.61960196
2、4 1968197219761980 19841988 19921996 20002004年平均风速距平（m/s）第五章风速变化特征及测站周围环境对风速记录的影响地面风速除受大范围流场的影响外，还受地形和下垫面的影响，城市近地面由于下垫面粗糙、 地形阻挡等原因， 其阻障效应消耗了空气水平运动的动能，地面风速一般小于郊区（周淑贞等，1988，1994） 。本章对不同类别台站的平均风速变化趋势差异进行初步研究。5.1 平均风速变化趋势5.1.1 年平均风速时间变化图 5.1、图 5.2 给出了 19602004年、19802004年山西省各类台站年平均风速距平随时间的变化曲线。 可以看出： 近 4
3、5 年和近 25 年来乡村站、 城市站和基本基准站年平均风速均呈显著减小趋势，这种减小趋势在 a=0.001显著性水平上是显著的 （45 年 r0.001=0.4648，25 年 r0.001=0.5974） 。近 45 年城市站减小最快，乡村站次之，基本基准站减小最慢；近25 年来则是乡村站减小最快，城市站次之，基本基准站减小最慢。从 1974年开始，中国年平均风速呈现十分明显的持续性减小趋势（任国玉，2005） ，山西省各类台站年平均风速也从1974 年开始呈减小趋势。图 5.1 19602004 年山西省各级台站年平均风速距平随时间的变化曲线精选学习资料 - - - - - - - -
4、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页-0.6-0.4-0.200.20.41980198419881992199620002004城市站乡村站-0.6-0.4-0.200.20.41980198419881992199620002004基本基准站乡村站图 5.2 19802004 年山西省各级台站年平均风速距平随时间的变化曲线（m/s）（横轴为年份，纵轴为年平均风速）5.1.2 年平均风速趋势的空间特点近 45a来除黄河沿岸、吕梁山以西的兴县（基） 、离石（基） 、平鲁、蒲县年平均风速有微弱增大趋势外，山西省大部分地区呈不同程度减小趋势（图5.3） ，其中大同（基
5、） 、广灵、阳泉（基） 、榆社（基） 、石楼、运城（基）等部分县（市）没有超过显著性水平，其他大部分（24 个）台站年平均风速减小的趋势都超过0.01（r0.01=0.3721）显著性水平。在年平均风速呈弱增大趋势的五个台站中，有两个基本基准站 （其中离石分别在 1961 和 1964 年迁过两次站），在减小趋势不显著的六个台站中，有四个基本基准站（其中榆社、阳泉、运城都至少迁站两次）。山西省 18 个基本基准站，本文中计算平均风速通过质量检验的基本基准站只有12 个，因此迁站是造成基本基准站年平均风速减小趋势比乡村站和城市站弱的主要原因。19941996 年和 2000 年，山西省台站先后都
6、进行了综合改造（基本基准站大多在1994年前后综改，许多台站都建了办公楼） ，图 5.2 中基本基准站年平均风速曲线9394 年的突然跃变很可能就是由于台站综改造成测站周围环境改变引起的。因此，可以初步得出：基本基准站平均风速减小趋势比城市站和乡村站慢，主要是由于迁站等人为因素造成的。年平均风速的这种减小趋势在80 年代以后变的更加显著 （图 5.4） ，整个山西省基本呈减小趋势，太原盆地、临汾盆地、长治盆地减小趋势显著，趋势达-0.3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页-0.5ms-1/10a。5.1.3 季平均风
7、速的时间变化图 5.5给出了 19602004年山西省各级台站季平均风速距平随时间的变化曲线。表 5.1 和表 5.3 是 19602004 年山西省各级台站年、 季平均风速变化趋势的对比情况。可以看出：近45 年来，各级台站季平均风速均呈减小趋势，冬季减小幅度最大，春季次之，夏季和秋季减小幅度最小。各个季节，城市站减小的幅度均大于乡村站， 而基本基准站减小幅度小于乡村站。除基本基准站夏季外变化趋势不显著外，其他季节各类台站变化趋势显著性水平均超过0.1。春、夏、秋季风速变化与年变化基本一致，自 20 世纪 70 年代开始季平均风速呈持续减小趋势。 冬季略有不同， 自 20 世纪 60 年代以
8、来一直呈现缓慢减小态势。近 25 年来（表 5.2 和表 5.4） ，各级台站季平均风速也均呈减小趋势，冬季减小幅度最大，春季次之，夏季和秋季减小幅度最小。除冬季外，其它各季乡村站和基本基准站减小幅度要比近45 年减小幅度大，而城市站各季节减小的幅度图 5.3 19602004 年年平均风速距平变化趋势的空间分布(m/s /10a) 图 5.4 19802004 年年平均风速距平变化趋势的空间分布(m/s /10a) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页小于近 45 年。80 年代以后的大部分年份各级台站年、季平均风速
9、在多年平均值以下，而 80 年代之前的大部分年份各级台站年、季平均风速都大于平均值。乡村站y = -0.039x + 0.8721R2 = 0.3197-2-10121960 1966 1972 1978 1984 1990 1996 2002时间（年） 春季平均风速距平（m/s）乡村站y = -0.0236x + 0.5181R2 = 0.2949-2-101219601966 197219781984 199019962002时间（年） 夏季平均风速距平（m/s）城市站y = -0.055x + 1.3134R2 = 0.438-2-1012319601966 19721978 1984
10、19901996 2002时间（年） 春季平均风速距平（m/s）城市站y = -0.0312x + 0.7199R2 = 0.3768-2-101219601966 197219781984 199019962002时间（年） 夏季平均风速距平（m/s）基本基准站y = -0.0179x + 0.2713R2 = 0.1156-1.5-1-0.500.511.5196019661972 1978 19841990 19962002时间（年） 春季平均风速距平（m/s） 基本基准站y = -0.0019x - 0.1501R2 = 0.0023-2-10119601966197219781984
11、1990 19962002时间（年） 夏季平均风速距平（m/s）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页乡村站y = -0.0239x + 0.5003R2 = 0.2018-2-1012319601966 197219781984199019962002时间（年） 秋季平均风速距平（m/s）乡村站y = -0.055x + 1.3534R2 = 0.5104-2-101231961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001时间（年） 冬季平均风速距平（m/s）城市站y = -0.03
12、97x + 0.9281R2 = 0.3732-2-10123419601966197219781984199019962002时间（年） 秋季平均风速距平（m/s）城市站y = -0.0691x + 1.768R2 = 0.5843-3-2-10123419611967197319791985199119972003时间（年） 冬季平均风速距平（m/s） 基本基准站y = -0.0119x + 0.1337R2 = 0.0643-2-1012319601966197219781984199019962002时间（年） 秋季平均风速距平（m/s） 基本基准站y = -0.0336x + 0.7
13、636R2 = 0.3536-2-101219611967197319791985199119972003时间（年） 冬季平均风速距平（m/s）图 5.5 19602004 年山西省各级台站季降水量距平随时间的变化曲线表 5.1 1960-2004 年山西省各级台站年、季平均风速变化趋势（m/s /10a）年春季夏季秋季冬季乡村站-0.12 -0.39 -0.24 -0.24 -0.55 城市站-0.16 -0.55 -0.31 -0.40 -0.69 基本、基准站-0.07 -0.18 -0.02 -0.12 -0.34 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
14、 - - - - -第 5 页，共 9 页表 5.2 1980-2004 年山西省各级台站年、季平均风速变化趋势（m/s /10a）年春季夏季秋季冬季乡村站-0.21 -0.43 -0.26 -0.25 -0.40 城市站-0.14 -0.42 -0.17 -0.32 -0.44 基本、基准站-0.14 -0.37 -0.21 -0.32 -0.52 表 5.3 近 45 年山西省各级台站年、季平均风速变化与乡村站平均趋势的差值平均风速变化率（m/s /10a）年春季夏季秋季冬季城市站-0.04 -0.16 -0.07 -0.16 -0.14 基本、基准站0.05 0.21 0.22 0.12
15、 0.21 表 5.4 近 25 年山西省各级台站年、季平均风速变化与乡村站平均趋势的差值平均风速变化率（m/s /10a）年春季夏季秋季冬季城市站0.7 0.01 0.09 -0.07 -0.04 基本、基准站0.7 0.06 0.05 -0.07 -0.12 5.1.4 季平均风速变化的空间特点从空间分布来看（图5.6） ，四季平均风速变化趋势与年变化趋势相似，均以减小趋势为主， 只有山西省西部黄河沿岸风速略有增大趋势，且这种增大趋势在夏季更明显。春季、秋季和冬季风速呈减小趋势的台站占到80以上，夏季占到 74，且四季减小趋势最大值中心位置相似，均位于朔州、临汾、晋城、太原、阳泉等几个大城
16、市站附近。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页春季夏季秋季冬季图 5.6 19602004 年季平均风速变化趋势的空间分布(mm/10a) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页5.1.5 月平均风速变化趋势从月平均风速变化情况（图5.7）可以更加清楚地看到，近45 年来城市站风速减小趋势均大于乡村站和基本基准站。山西省大部分地方平均风速一般春季最大，冬季次之，夏、秋季较小，大风多出现在 36 月。图 5.7 中城市站与乡村站趋势差值较大的是3、
17、4、5、6、10、11、12 月。月平均风速大时，城市粗糙的下垫面使风速减弱的效应也显著，城乡差异大； 反之风速越小， 城区下垫面粗糙度对风速的影响就越不突出，则城乡差异较小（周淑贞， 1994） 。-0.3-0.2-0.100.1123456789101112 月份变化速率（m/s/10a）乡村站城市站基本基准站图 5.7 19602004 年山西省各级台站平均风速距平的月变化速率（m/s/10a）5.2 讨论与小结近 45 年来山西省乡村站、 城市站和基本基准站年平均风速呈显著减小趋势，这与任国玉 (2005)得出的全国年平均风速减小速率几乎都在0.1 m/s/10a以上相一致。张莉（ 2
18、003） 、王遵娅 (2004)也得出全国年平均风速在减小的结论。年平均风速城市站减小最快， 乡村站次之， 基本基准站减小最慢。 基本基准站减小趋势最慢是由于频繁的迁站造成的， 因此可能与其他类型台站不具有可比性。各级台站季平均风速变化趋势同年变化趋势基本一致，均呈减小趋势， 冬季、春季减小幅度大，夏季、秋季减小幅度最小。 各个季节， 城市站减小的幅度均大于乡村站，而基本基准站减小幅度都小于乡村站。从各季节风速变化空间分布来看， 山西省大部分地区四季平均风速均呈减小趋势，只有西部黄河沿岸风速略有增大趋势。春季和冬季风速减小趋势最大值中心位置相似，位于朔州、临汾、晋城、太原、阳泉等几个大城市站附
19、近。从月平均风速变化情况可以更加清楚地看到，近45 年来城市站风速减小趋势均大于乡村站。城市站与乡村站月变化趋势差值较大的是春季的3、4、5 月，夏季的 6 月， 秋季的 10、 11 月，和冬季的 12 月，山西省的大风天气多出现在36 月。这进一步说明了月平均风速大时，城市粗糙的下垫面使风速减弱的效应也精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页显著，反之则城乡差异较小， 风速越小， 城区下垫面粗糙度对风速的影响就越不突出（周淑贞， 1994） 。近 25 年年风速减小趋势明显，但乡村站减小最快，城市站次之，基本基准站减小最慢。从80 年代末开始，山西省大中城市已经发展到一定规模，同时大中城市也开始更加注意观测场环境， 而人口在五万以下的小城市和经济发展快的乡镇开始大规模发展， 原来相对城市站来说比较空旷的乡村站观测场附近也有建筑物出现，由于风速变化对微环境改变更加敏感，乡村观测场附近的任何建筑物都会对风速有影响。从空间分布来看，太原盆地、临汾盆地、长治盆地减弱趋势显著。这一情况也说明， 在评价风速变化的城乡差别时，乡村站的选择是更加困难的，需要今后给予更多注意。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
