Transcript 近50年中国最大风速变化 - 中国气象局国家气候中心任国玉课题组

近50年中国最大风速变化
江滢 罗勇 赵宗慈
国家气候中心
2011年8月 哈尔滨
主要内容






问题的提出
资料与方法
近50年最大风速变化特征
风速变化的原因分析
未来中国区域最大风速变化预估
小结
人类排放
气候变化
30000
20000
可再生能源
大规模开发利用
15000
10000
12210
5903
年
2009
2008
2005
2598.8
2007
1266
2006
764
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
13.3 26.2 37.5 60.8 145.7 227.3 265.1 346.2 402 468.7 567
1994
8.8
1993
4.9
1992
0
4
1991
5000
1990
累计装机容量（MW）
26010
25000
近10年观测中国风速或风能变化特征研究成果综述
作者（年）
研究区域
气象站类别（站数）
时间段
主要结论
任国玉等（2005）
中国
国家基本和基准站（323）
1951-2002
平均风速呈显著下降趋势
0.1m/s/10a
王毅荣等（2007）
河西走廊
国家基本和基准站（19）
1971-2004
环境风没有明显减小趋势
王遵娅等（2004）
中国
国家基本和基准站（686）
1954-2000
几乎全部地区的风速都显著减
小
Xu Ming等（2006）
中国
国家基本和基准站（305）
1969-2000
平均风速逐步减小了28%
李振朝等（2004）
河西绿州
国家基本和基准站（13）
1951-2000
70年代达到峰值, 然后逐渐减少
刘晋秀等（2002）
黄河三角洲
利津站（1）
1962-2000
40年来年平均风速减小了约
1.5m/s
Chen Shebin等
（2006）
西藏
国家基本和基准站（101）
1961-2000
风速减小
李艳等（2007）
中国
国家基本和基准站（186）
1960-1999
风速和风能密度显著减弱
可能与冬夏季风有关
李艳等（2008）
中国
国家基本和基准站（604）
1960-1999
平均风速和风能密度逐年减低
现象；主要由下垫面人为
改变的影响导致的。
中国
国家基本、基准和一般
站（535）
1956-2004
大风减小，小风增大，平均风
速减小；大气环流变化是
平均风速减小的主要原因
本文
一、资料与方法
各种实测和模拟资料介绍
Data
20th Century
21st 中期
GFDL_CM2_0
CCCMA_CGCM 1956-2000（against observations）
2046-2065
3 and
1981-2000（against projections）
MRI_CGCM2
21st 后期
2080-2099
NCEP/NCAR
1965-2004
/
/
ERA-40
1958-2001
/
/
soundings
1980-2004
/
/
observations
1965-2004
/
/
二、近50年最大风速特征
35
(a)
30
20
25
18
20
16
Maximum Wind Speed
TRD=-1.46m/s·decade
14
15
Gale Days
TRD=-3.00day/decade
12
Number of Gale Days (day)
Maximum Wind Speed (m/s)
22
10
1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001
Year
最大风速
大风日数
平均风速
变化趋势
-1.46m/s decade
-3.00day/ decade
-0.124m/s decade
变化率
23.6%
12.7%
5.17%
(b)
SPR
SUM
FALL
WIN
Maximum Wind Speed
(m/s)
20
18
16
TRD=-1.34
TRD=-1.09
TRD=-1.16
TRD=-1.09
14
12
10
1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001
Year
春
夏
秋
冬
年
最大风速
（m/s/10a）
-1.34
-1.09
-1.16
-1.09
-1.46
大风日数
（天/10a）
-1.17
-0.68
-0.52
-0.68
-3.00
平均风速
（m/s/10a）
-0.149
-0.085
-0.111
-0.151
-0.124
(c)
(d)
22
Town TREND=-1.75m/s/decade
20
Rural
原因分析
TREND=-1.30m/s/decade
18
最大风速
16
大
风
日
数
14
12
10
40
1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001
35
Year
Gale Days (day)
Maximum Wind Speed (m/s)
24
Town TREND=-3.6m/s/decade
Rural TREND=-2.7m/s/decade
30
25
20
15
10
5
1956
1961
1966
1971
1976
1981
1986
1991
1996
2001
Evolutions of observed annual maximal wind (left, unit:Year
m/s) and number of
gale days (right, unit: day) over the urban stations (line with crosses on) and
rural stations (line with open circles on) during 1956-2004
surf
925
850
700
0
trends (m/s/10a)
-0.05
-0.1
-0.15
station
sound
NCEP
ERA40
-0.2
-0.25
-0.3
Pressure(hPa)
Trends of wind speed changes over China for observed station data
(dark blue), sounding data (red), NCEP reanalysis data(yellow) and
ERA40 reanalysis data (light blue) at mid-low troposphere during 19562004
2
冬季风（施能）
A
1.5
1
0.5
0
大气环流、东亚
季风对风速度影
响
-0.5
-1
-1.5
1956
1961
1966
1971
1976
1981
1986
1991
1996
2001
7
5
C
南海季风（何敏）
3
1
-1
1956
-3
-5
-7
1961
1966
1971
1976
1981
1986
1991
1996
2001
东亚冬季风（A, 施能定义），东亚
夏季风（B, 郭其蕴定义，IPCC
AR4，郭其蕴等2004）和南海季风
（C, 何敏定义）指数历年变化曲线
（1956—2004）
寒潮、沙尘暴和副热带气旋对最大风速的
影响
大风日数与寒潮日数（A）及沙尘暴日数（B）相关关系分布图
西北太平洋台风变化与沿海
最大风速度关系
30
60
25
50
20
40
50
60
10
20
Maximum Wind Speed （sub-region 8）
5
10
Maximum Wind Speed （sub-region 12）
Number of Typhoon
0
1962
1967
1972
40
30
25
30
20
20
15
Gale Days （sub-region 8）
10
1977
1982
Year
1987
1992
1997
2002
10
Gale Days （sub-region 12）
5
0
1957
35
Number of Typhoon
0
0
1957
1962
1967
1972
1977
1982
1987
1992
1997
2002
Year
Changes in observed annual maximal wind (left, unit: m/s) and number of
gale days (right, unit: day) for sub-regions 8 and 12 where along the
eastern coasts , and the number of typhoons that activities on western
Pacific (red line) during 1956-2004
Number of Typhoon
30
Gale Days (day)
15
50
40
Number of Typhoon
Maximum Wind Speed (m/s)
45
全球变暖与风速变化的关系
中国区域温度变化线性趋势分布图（℃/10a）（1956-2004年）（上图）
和风速变化趋势分布图（下图，即图2.5A）（m/s/10a）（1956-2004年）
21st 中国区域近地层风速预估
GFL_CM2_0
2046
2065
2080
2099
MRI_CGCM2
CCCMA_CGCM3
EBGCM
WSAvg
WSMax
WSAvg
WSMax
WSAvg
WSMax
WSAvg
WSMax
Jan.
0.0
-2.20
-0.12
-1.90
-0.15
0.05
-0.09
-1.35
Apr.
0.05
-2.96
-0.11
-2.64
-0.52
0.18
-0.19
-1.81
July
0.02
-3.52
-0.11
-3.71
-0.13
0.09
-0.07
-2.38
Oct.
0.01
-3.63
0.22
-3.62
0.16
-0.12
0.13
-2.46
Year
-0.02
-4.80
-0.05
-4.55
-0.06
0.35
-0.04
-3.00
Jan.
-0.09
-2.29
-0.13
-1.83
-0.20
0.23
-0.14
-1.30
Apr.
0.01
-3.06
-0.17
-2.79
-0.61
0.34
-0.26
-1.84
July
0.10
-3.55
-0.16
-3.80
-0.22
0.20
-0.09
-2.38
Oct.
-0.05
-3.61
0.13
-3.60
0.11
0.08
0.06
-2.38
Year
-0.05
-4.83
-0.07
-4.57
-0.11
0.35
-0.08
-3.02
Wind speed changes (WSAvg and WSMax) as projected by three GCMs and their ensembles with A2
for 2046-2065 and 2080-2099 minus 1981-2000 (unit: m/s), respectively
小结





1956－2004年年和各季中国区域近地层最大风速及大风日数呈明显的
减小趋势变化，冬季和春季尤为明显。
对流层中下层风速存在类似规律。年和各季最大风速减小趋势比平均风
速显著，春季最为突出。
大气环流变化如亚洲冬、夏季风减弱是中国年和各季最大和平均风速呈
显著减小趋势的主要原因；沙尘暴、寒潮和副热带气旋等变化趋势是佐
证；平均风速和最大风速变化趋势与全球变暖的存在一定的联系，但仍
需进一步深入的研究。
全球气候模式及其集成（ GFDL_CM2_0, MRI_CGCM2 and EBGCM）
比较一致的预估中国区域年和季最大风速21世纪中期（2046－2065年）
和后期（2080－2099年）相对于1981－2000年小。与平均风速相比，
最大风速减小程度略大。未来最大风速变化可能与21世纪东亚冬、夏季
风的减弱，与西北太平洋台风个数减少存在一定联系。
作为对未来气候变化进行定量预估的有效工具之一，全球气候模式在近
几十年里取得了突飞猛进的发展。但由于当前科学水平的限制，气候模
式对未来气候变化的预估都存在着相当大的不确定性，尤其是在风速的
预估方面，才刚刚开始，今后还需要做大量和长时间的研究试验，才能
得到更可靠的结果。