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2026年 第42卷 第5期
2026, 42(5): 601-614.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.065
摘要:
基于茂名和南海浮标站对台风“暹芭”、“泰利”和超强台风“摩羯”的完整观测数据,系统分析了台风风浪耦合致灾特征,并评估了ERA5再分析数据在台风条件下的适用性。结果表明,(1)台风强度与波高显著正相关,最大波高可达16.7 m;有效波高峰值滞后风速峰值0.5~1.0 h。(2)波周期增长始于台风外围,风速超过20 m·s-1后趋于平衡;眼区风向急转可致风—波夹角超60°,对海洋工程结构产生异向荷载扭矩。(3)超强台风“摩羯”引发的灾害性海浪的影响半径可达251 km,持续27 h;台风波浪呈“涌浪—混合浪—风浪—混合浪”演变,眼壁区强风与大波陡叠加。(4)ERA5能再现台风外围风浪场趋势,但对眼壁区最大风速和有效波高的低估幅度分别为21%~48%和26%~50%。本研究构建了基于ERA5风速(或有效波高)及离台风中心距离的订正模型。研究结果可为海洋工程的抗台风风浪设计提供科学依据。
基于茂名和南海浮标站对台风“暹芭”、“泰利”和超强台风“摩羯”的完整观测数据,系统分析了台风风浪耦合致灾特征,并评估了ERA5再分析数据在台风条件下的适用性。结果表明,(1)台风强度与波高显著正相关,最大波高可达16.7 m;有效波高峰值滞后风速峰值0.5~1.0 h。(2)波周期增长始于台风外围,风速超过20 m·s-1后趋于平衡;眼区风向急转可致风—波夹角超60°,对海洋工程结构产生异向荷载扭矩。(3)超强台风“摩羯”引发的灾害性海浪的影响半径可达251 km,持续27 h;台风波浪呈“涌浪—混合浪—风浪—混合浪”演变,眼壁区强风与大波陡叠加。(4)ERA5能再现台风外围风浪场趋势,但对眼壁区最大风速和有效波高的低估幅度分别为21%~48%和26%~50%。本研究构建了基于ERA5风速(或有效波高)及离台风中心距离的订正模型。研究结果可为海洋工程的抗台风风浪设计提供科学依据。
2026, 42(5): 615-624.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.063
摘要:
中国西南地区风电和水电具有显著的季节互补性,春季是该地区风电资源最丰富的季节,也是水电季节性枯水期。因此,春季低风速事件对该地区电网的安全稳定运行与电力调度具有重要影响,开展该地区春季低风速事件变化特征及气候预测前期信号的研究具有重要意义。本文基于站点观测数据和再分析资料,分析了中国西南地区春季低风速事件的时空变化特征,并探究其年际尺度变化的前期信号和物理机制。结果表明,春季低风速事件的低值区主要集中在川西、滇中东部及贵州西部,其年际变化主要呈现为东西反相位变化的空间模态。进一步的分析表明,该模态的年际变化受前期热带太平洋和北太平洋中纬度海温的共同影响。当前期冬季赤道中太平洋海温偏低、黑潮延伸区海温偏高时,次年春季中南半岛和中国东北地区将受到异常气旋性环流控制,导致西南地区出现异常偏东风和偏北风,减弱该地区的背景西风场,进而有利于低风速事件的发生。因此,前期冬季赤道中太平洋和黑潮延伸区海温可作为预报中国西南地区次年春季风能资源的重要前兆信号。
中国西南地区风电和水电具有显著的季节互补性,春季是该地区风电资源最丰富的季节,也是水电季节性枯水期。因此,春季低风速事件对该地区电网的安全稳定运行与电力调度具有重要影响,开展该地区春季低风速事件变化特征及气候预测前期信号的研究具有重要意义。本文基于站点观测数据和再分析资料,分析了中国西南地区春季低风速事件的时空变化特征,并探究其年际尺度变化的前期信号和物理机制。结果表明,春季低风速事件的低值区主要集中在川西、滇中东部及贵州西部,其年际变化主要呈现为东西反相位变化的空间模态。进一步的分析表明,该模态的年际变化受前期热带太平洋和北太平洋中纬度海温的共同影响。当前期冬季赤道中太平洋海温偏低、黑潮延伸区海温偏高时,次年春季中南半岛和中国东北地区将受到异常气旋性环流控制,导致西南地区出现异常偏东风和偏北风,减弱该地区的背景西风场,进而有利于低风速事件的发生。因此,前期冬季赤道中太平洋和黑潮延伸区海温可作为预报中国西南地区次年春季风能资源的重要前兆信号。
2026, 42(5): 625-634.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.064
摘要:
风能的开发利用高度依赖风资源的时空分布特征,中国气候类型多样,风资源分布极不均匀,分区域准确评估其时空分布特征至关重要。陆地风机轮毂高度已从早期的50 m升至100 m,但由于100 m高度风速观测数据的欠缺,既往研究针对100 m高度风资源的分区域研究明显不足,且对表征风能资源储备量与风资源情况的风功率密度研究较少。因此,本文基于最新发布的中国气象局大气再分析数据集(CMA-RA V1.5)中100 m高度(风机轮毂高度)风速资料,并将中国陆地划分为了8个子区域,综合考虑风功率密度、有效风频率、变异系数、风能储量等方面,从多时空尺度全面系统地对近41年中国陆地风能资源的变化特征进行研究,以期为风能开发利用及电力系统调峰优化提供参考。结果表明:(1)100 m高度风功率密度大值区(> 200 W·m-2)集中于三北(西北、华北、东北)和西部地区,其中青藏高原、内蒙古东部、内蒙古西部、新疆东部和甘肃北部春季超500 W·m-2,青藏高原与甘肃北部风功率密度增速显著(16 W·m-2·(10 a)-1),内蒙古东部与华东地区呈明显下降趋势(-16 W·m-2·(10 a)-1);(2)100 m高度有效风频率与风功率密度的空间分布、变化趋势特征基本一致;(3)在风能稳定性方面,内蒙古东部、内蒙古西部和甘肃北部、东北等地100 m高度风能变异系数低(< 2),有利于风能资源开发利用;(4)100 m高度风能有效储量高值区(> 3×103 kWh·m-2)集中在青藏高原、内蒙古东部、内蒙古西部、新疆东部、甘肃北部和东北中部。中国陆地风能资源丰富且适宜开发建设风电场的区域分布于三北地区,尤以内蒙古东部、内蒙古西部、新疆东部、甘肃北部为主。
风能的开发利用高度依赖风资源的时空分布特征,中国气候类型多样,风资源分布极不均匀,分区域准确评估其时空分布特征至关重要。陆地风机轮毂高度已从早期的50 m升至100 m,但由于100 m高度风速观测数据的欠缺,既往研究针对100 m高度风资源的分区域研究明显不足,且对表征风能资源储备量与风资源情况的风功率密度研究较少。因此,本文基于最新发布的中国气象局大气再分析数据集(CMA-RA V1.5)中100 m高度(风机轮毂高度)风速资料,并将中国陆地划分为了8个子区域,综合考虑风功率密度、有效风频率、变异系数、风能储量等方面,从多时空尺度全面系统地对近41年中国陆地风能资源的变化特征进行研究,以期为风能开发利用及电力系统调峰优化提供参考。结果表明:(1)100 m高度风功率密度大值区(> 200 W·m-2)集中于三北(西北、华北、东北)和西部地区,其中青藏高原、内蒙古东部、内蒙古西部、新疆东部和甘肃北部春季超500 W·m-2,青藏高原与甘肃北部风功率密度增速显著(16 W·m-2·(10 a)-1),内蒙古东部与华东地区呈明显下降趋势(-16 W·m-2·(10 a)-1);(2)100 m高度有效风频率与风功率密度的空间分布、变化趋势特征基本一致;(3)在风能稳定性方面,内蒙古东部、内蒙古西部和甘肃北部、东北等地100 m高度风能变异系数低(< 2),有利于风能资源开发利用;(4)100 m高度风能有效储量高值区(> 3×103 kWh·m-2)集中在青藏高原、内蒙古东部、内蒙古西部、新疆东部、甘肃北部和东北中部。中国陆地风能资源丰富且适宜开发建设风电场的区域分布于三北地区,尤以内蒙古东部、内蒙古西部、新疆东部、甘肃北部为主。
2026, 42(5): 635-654.
doi: 10.16032/j.issn.1006-4965.2026.061
摘要:
2017年8月23日,强台风“天鸽”(1713)在广东省珠海市登陆,对华南沿海地区造成严重风灾。为解析其登陆过程中边界层湍流结构与通量输送机制,本研究基于水平分辨率为100 m的大涡模拟(LES)数据,系统分析了台风强度的演变特征、不同方位的湍流结构及其通量输送规律。结果表明,登陆过程中,方位角平均切向风场发生显著变化,中等强度风带收缩,而最大风半径(RMW)附近的强风带明显扩张;约02:00 UTC时,在RMW上方1~3 km高度出现大范围径向出流,表明梯度风失衡所诱发的垂直上升运动与次级环流耦合发展。眼墙附近呈现显著的方位非对称条纹结构,能谱分析显示其具有多尺度湍流特征,主要表现为1~3 km特征尺度的千米级涡旋与若干亚千米尺度滚涡共存。湍流动能(TKE)及其收支在不同区域间存在显著差异,其中剪切产生项为主要来源,强风切变引发的动力不稳定有助于小尺度涡旋及亚千米滚涡结构的生成。这些相干涡旋结构通过有组织的垂直输送过程,将近地面的动量和焓向上传输,从而有助于维持和增强眼墙对流,提升近地面风速,并强化局地降水强度。此外,边界层中上层的蒸发冷却可在局地产生负浮力,并伴随下沉气流,导致负垂直水汽通量的出现,进而抑制对流发展,影响降水的空间分布。本研究结果可为深入理解台风边界层湍流演变机制及提升台风强度预报精度提供参考。
2017年8月23日,强台风“天鸽”(1713)在广东省珠海市登陆,对华南沿海地区造成严重风灾。为解析其登陆过程中边界层湍流结构与通量输送机制,本研究基于水平分辨率为100 m的大涡模拟(LES)数据,系统分析了台风强度的演变特征、不同方位的湍流结构及其通量输送规律。结果表明,登陆过程中,方位角平均切向风场发生显著变化,中等强度风带收缩,而最大风半径(RMW)附近的强风带明显扩张;约02:00 UTC时,在RMW上方1~3 km高度出现大范围径向出流,表明梯度风失衡所诱发的垂直上升运动与次级环流耦合发展。眼墙附近呈现显著的方位非对称条纹结构,能谱分析显示其具有多尺度湍流特征,主要表现为1~3 km特征尺度的千米级涡旋与若干亚千米尺度滚涡共存。湍流动能(TKE)及其收支在不同区域间存在显著差异,其中剪切产生项为主要来源,强风切变引发的动力不稳定有助于小尺度涡旋及亚千米滚涡结构的生成。这些相干涡旋结构通过有组织的垂直输送过程,将近地面的动量和焓向上传输,从而有助于维持和增强眼墙对流,提升近地面风速,并强化局地降水强度。此外,边界层中上层的蒸发冷却可在局地产生负浮力,并伴随下沉气流,导致负垂直水汽通量的出现,进而抑制对流发展,影响降水的空间分布。本研究结果可为深入理解台风边界层湍流演变机制及提升台风强度预报精度提供参考。
2026, 42(5): 655-669.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.066
摘要:
高时空分辨率区域大气再分析数据在风能资源评估与开发利用中起着重要的作用。本研究基于东亚区域再分析系统(EARS), 在内蒙古中部地区开展了空间分辨率1 km (简称"EARS1km")、时间分辨率10 min的区域大气再分析数据研制和试验。在对EARS参数优化的基础上, 同化了地面气象加密观测资料, 试验性地研制了2025年再分析数据集。以区域内16个地面站和1个探空站资料为参照, 评估结果表明地面温度、相对湿度、风速、风向、\begin{document}$ U $\end{document} 风和\begin{document}$ V $\end{document} 风的均方根误差(偏差)分别为\begin{document}$ 1.9{\;}^{\circ} \mathrm{C} $\end{document} (\begin{document}$-0.2{\;}^{\circ} \mathrm{C} $\end{document} )、\begin{document}$ 7.5 \% $\end{document} (\begin{document}$ +0.5 \% $\end{document} )、\begin{document}$ 1.58 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1}\left(+0.46 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1}\right. $\end{document} )、\begin{document}$ 53.8^{\circ}\left(-0.2^{\circ}\right)、1.90 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1}\left(+0.12 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1}\right) $\end{document} 和\begin{document}$ 1.70 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1}\left(-0.04 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1}\right) $\end{document} , EARS 1 km在全部要素的性能均优于ERA5。总体而言, 风向的改进最为显著, 均方根误差由\begin{document}$ 68.7^{\circ} $\end{document} 降至53.8°, 改进率为21.8%。从季节分布来看, 风向均方根误差改进从春季约10°扩大至冬季约20°。EARS1km主导风向一致性系数0.69明显高于ERA5的0.52。进一步分析表明, 草地和灌木风速正偏差偏大。对比探空观测表明, 50~150 m风速改进11%~28%, 平均改进22.2%。新研制的高时空分辨率再分析数据可为风电场选址前期的风能资源精细化评估提供参考。
高时空分辨率区域大气再分析数据在风能资源评估与开发利用中起着重要的作用。本研究基于东亚区域再分析系统(EARS), 在内蒙古中部地区开展了空间分辨率1 km (简称"EARS1km")、时间分辨率10 min的区域大气再分析数据研制和试验。在对EARS参数优化的基础上, 同化了地面气象加密观测资料, 试验性地研制了2025年再分析数据集。以区域内16个地面站和1个探空站资料为参照, 评估结果表明地面温度、相对湿度、风速、风向、
2026, 42(5): 670-683.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.062
摘要:
风资源的垂直结构与时空变化是高塔筒风电(核心可及高度50~300 m)选址定容与协同调度的关键依据, 但现有测风塔、卫星反演与全球再分析在垂直覆盖或分辨率上各有局限, 难以支撑从近地层到中高空的精细化评估。为此, 本文以内蒙古阿拉善左旗荒漠区为研究区, 将公里级区域大气再分析资料(EARS1km)与2025年全年L波段探空观测相结合, 系统评估了20~3000 m风速、风向与风切变的垂直结构及日、月、季节变化, 重点聚焦50~300 m风能开发关键层。结果表明:(1) EARS1km适用性良好, 与探空的风速、风向相关系数分别为0.89和0.78, 均方根误差(RMSE)分别为\begin{document}$ 2.85 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1} $\end{document} 和\begin{document}$ 39.40^{\circ} $\end{document} , 性能随高度升高而改善, 冷季优于暖季。(2)年平均风速随高度呈"低层快速增长—中层趋缓—高空再增强"的多段式结构, 20、100、500 m风速分别为5.70、7.14、7.97 m ⋅ s-1, 风功率密度为239.8、461.1、\begin{document}$ 682.8 \mathrm{~W} \cdot \mathrm{~m}^{-2}; 20 \sim 200 \mathrm{~m} $\end{document} 风切变显著(\begin{document}$ \alpha=0.11 \sim 0.15 $\end{document} )为风速增益最集中区间, 200~500 m切变减弱并呈冬正夏负转换, 300~400 m为风能由增长转入饱和的过渡高度;风向以WNW(西北偏西)、NW(西北)和W(西)为主, 并随高度集中。(3)时间变化具有显著高度依赖性:风速峰值随高度由近地层的春季(20 m 4月最高)推移至200 m以上的11月前后、1000 m以上的冬季;20 m日变化呈清晨(06—08时)峰值, 与夜间稳定边界层动量再分配有关。综合风能"量"与"质", 50~300 m为该区高塔筒风电的核心开发层, 300~500 m为延伸潜力层, 1000 m以上亦具潜力;各高度强风期的系统性错位为多高度时序互补与协同开发提供了依据。
风资源的垂直结构与时空变化是高塔筒风电(核心可及高度50~300 m)选址定容与协同调度的关键依据, 但现有测风塔、卫星反演与全球再分析在垂直覆盖或分辨率上各有局限, 难以支撑从近地层到中高空的精细化评估。为此, 本文以内蒙古阿拉善左旗荒漠区为研究区, 将公里级区域大气再分析资料(EARS1km)与2025年全年L波段探空观测相结合, 系统评估了20~3000 m风速、风向与风切变的垂直结构及日、月、季节变化, 重点聚焦50~300 m风能开发关键层。结果表明:(1) EARS1km适用性良好, 与探空的风速、风向相关系数分别为0.89和0.78, 均方根误差(RMSE)分别为
2026, 42(5): 684-696.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.049
摘要:
基于2014—2023年中国台风灾情与气象数据, 本研究系统揭示了台风灾害的时空分异及致灾机制, 并评估防灾减灾成效。结果表明:台风生成量(年均24.8个)和登陆量(年均6.7个)呈微弱下降趋势, 但致灾台风数量逆势波动(年均8.0个, 极值差7.0个)。短历时暴雨风险显著加剧(小时降水极值增速\begin{document}$ 7.2 \mathrm{~mm} \cdot \mathrm{a}^{-1} $\end{document} , 2023年达135.3 mm), 降水致灾贡献持续增强(IPT/IWT由2014年的1.31增至2023年的1.83)。灾害呈现"沿海高频高损、内陆低频高损"分异格局, 风雨综合影响指数(IPWT)为灾损核心驱动因子, 但致灾路径区域异质性显著:华南以风雨协同效应主导, 西南依赖持续性暴雨, 东北受强风直接破坏。尽管全国灾损指标显著改善(死亡失踪人口年均降速10.7人, 台风灾损综合评价指数(TDPr)降幅60.0%), 北方新兴风险区加速形成(河南、黑龙江IPWT增速 > 6% \begin{document}$ \mathrm{a}^{-1} $\end{document} )且单个致灾峰值逼近沿海水平。研究提出分区治理策略, 为应对台风极端化与北扩化提供科学依据。
基于2014—2023年中国台风灾情与气象数据, 本研究系统揭示了台风灾害的时空分异及致灾机制, 并评估防灾减灾成效。结果表明:台风生成量(年均24.8个)和登陆量(年均6.7个)呈微弱下降趋势, 但致灾台风数量逆势波动(年均8.0个, 极值差7.0个)。短历时暴雨风险显著加剧(小时降水极值增速
2026, 42(5): 697-712.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.067
摘要:
2025年9月28-29日, 2520号台风"博罗依"在华南三省共引发了27个龙卷。本文基于现场调查、多源观测及欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析资料(ERA5), 分析了龙卷爆发的时空分布、环境条件和风暴的雷达特征。结果表明:龙卷强度总体偏弱(1个EF2级、21个EF0~EF1级, 另有3个龙卷未灾调定强和2个水龙卷), 其中29日08—15时在湛江北部集中发生了15个龙卷(占比55.6%)。28日15—18时和29日08—15时龙卷生成环境的热力与动力条件呈互补特征:28日表现为较高的0~1 km风暴相对螺旋度(SRH1)和较小混合层对流有效位能(MLCAPE为\begin{document}$ 300 \sim 500 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1} $\end{document} );相反, 29日表现为中等SRH1和明显增大的MLCAPE(\begin{document}$ 800 \sim $\end{document} \begin{document}$ 1100 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1} $\end{document} )。两日能量差异源于中低层气温直减率不同:28日强降水导致低层气温偏低, 29日降水减弱气温回升并伴随中层干冷空气侵入使得雨滴蒸发冷却环境, 导致中低层气温直减率增大, 不稳定能量显著升高。综合热力和动力因子的强龙卷风指数(STP)对龙卷指示效果优于单环境参数。湛江中北部长时间维持的地面风场辐合线为超级单体风暴在该区域反复生成提供了有利的触发条件。龙卷母体风暴主要为低质心微型超级单体, 中气旋和龙卷涡旋特征(TVS)强度弱(平均旋转速度和速度差分别为\begin{document}$ 13.4 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1}、19.5 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1} $\end{document} )、尺度小(平均直径2.3 km)。仅28日廉江EF2级龙卷形成前具有低层中气旋收缩增强及出现TVS的明显前兆特征, 龙卷形成后可见明显龙卷碎片特征(TDS);其余龙卷(主要为弱龙卷)的低层中气旋和TVS提前识别率仅为69%和31%, 且无TDS特征, 监测预警难度大。
2025年9月28-29日, 2520号台风"博罗依"在华南三省共引发了27个龙卷。本文基于现场调查、多源观测及欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析资料(ERA5), 分析了龙卷爆发的时空分布、环境条件和风暴的雷达特征。结果表明:龙卷强度总体偏弱(1个EF2级、21个EF0~EF1级, 另有3个龙卷未灾调定强和2个水龙卷), 其中29日08—15时在湛江北部集中发生了15个龙卷(占比55.6%)。28日15—18时和29日08—15时龙卷生成环境的热力与动力条件呈互补特征:28日表现为较高的0~1 km风暴相对螺旋度(SRH1)和较小混合层对流有效位能(MLCAPE为
2026, 42(5): 713-722.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.070
摘要:
为提升强风天气下城市安全管理水平,本文基于灾害风险理论,构建了适用于深圳市的树木倒伏风险预警模型,并研发了相应的业务化产品。该模型综合了深圳市2018—2024年气象观测数据、台风期间树木倒伏实况数据及城市路网等多元信息,利用相关分析、多元回归与智能网格预报等方法,从致灾危险性(道路阵风指数、土壤含水量)、承灾体暴露度(树木数量)和脆弱性(树龄、树高、胸径)三个维度构建了树木倒伏风险指数(TR)。基于智能网格预报数据,模型可生成TR指数的实况监测及未来3天预报产品。历史台风个例(如“山竹”)的回代检验表明,模型识别出的高风险区域与树木倒伏高发区(倒伏率 > 10%)吻合度较高,验证了模型的有效性。该产品已在台风“韦帕”、“桦加沙”等天气过程中应用于城市管理部门,为应急响应、道路清障等决策提供了科学依据,有效提升了城市气象灾害风险防控能力。
为提升强风天气下城市安全管理水平,本文基于灾害风险理论,构建了适用于深圳市的树木倒伏风险预警模型,并研发了相应的业务化产品。该模型综合了深圳市2018—2024年气象观测数据、台风期间树木倒伏实况数据及城市路网等多元信息,利用相关分析、多元回归与智能网格预报等方法,从致灾危险性(道路阵风指数、土壤含水量)、承灾体暴露度(树木数量)和脆弱性(树龄、树高、胸径)三个维度构建了树木倒伏风险指数(TR)。基于智能网格预报数据,模型可生成TR指数的实况监测及未来3天预报产品。历史台风个例(如“山竹”)的回代检验表明,模型识别出的高风险区域与树木倒伏高发区(倒伏率 > 10%)吻合度较高,验证了模型的有效性。该产品已在台风“韦帕”、“桦加沙”等天气过程中应用于城市管理部门,为应急响应、道路清障等决策提供了科学依据,有效提升了城市气象灾害风险防控能力。
2026, 42(5): 723-733.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.060
摘要:
为探究不同强风天气系统下空气密度对工程风压取值的影响, 选取山东章丘、成山头、崂山3个代表性气象站点, 基于近10年寒潮、热带气旋、强对流大风观测资料与45年历史大风数据, 采用极值Ⅰ型分布推算多重现期最大风速, 定量分析不同空气密度对应的风压差异。结果表明, 强风过程空气密度波动显著, 受天气系统与地理位置影响存在明显空间分异, 沿海成山头、崂山冷季极端大风空气密度峰值显著高于内陆章丘站。各站点重现期极值风速成山头最大, 崂山次之, 章丘最小。各站实况风压均未超出国标推荐限值, 但国标统一取值存在区域适配性不足、整体偏保守的问题。成山头、崂山强风工况风压较常规密度计算的风压值偏高4%~6%, 需采用实况强风密度修正风压取值, 其中成山头实况风压与国标值基本持平;章丘、崂山实况风压较国标值分别偏低约9%~16%、20%~40%, 章丘采用常年空气密度取值, 可兼顾工程抗风安全与经济成本。本研究明确了山东内陆与沿海差异化风压参数取值方法, 可为区域工程抗风精细化设计提供科学依据。
为探究不同强风天气系统下空气密度对工程风压取值的影响, 选取山东章丘、成山头、崂山3个代表性气象站点, 基于近10年寒潮、热带气旋、强对流大风观测资料与45年历史大风数据, 采用极值Ⅰ型分布推算多重现期最大风速, 定量分析不同空气密度对应的风压差异。结果表明, 强风过程空气密度波动显著, 受天气系统与地理位置影响存在明显空间分异, 沿海成山头、崂山冷季极端大风空气密度峰值显著高于内陆章丘站。各站点重现期极值风速成山头最大, 崂山次之, 章丘最小。各站实况风压均未超出国标推荐限值, 但国标统一取值存在区域适配性不足、整体偏保守的问题。成山头、崂山强风工况风压较常规密度计算的风压值偏高4%~6%, 需采用实况强风密度修正风压取值, 其中成山头实况风压与国标值基本持平;章丘、崂山实况风压较国标值分别偏低约9%~16%、20%~40%, 章丘采用常年空气密度取值, 可兼顾工程抗风安全与经济成本。本研究明确了山东内陆与沿海差异化风压参数取值方法, 可为区域工程抗风精细化设计提供科学依据。
2026, 42(5): 734-744.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.071
摘要:
风电高比例接人电力系统的背景下, 10 d以上的风能资源次季节预测对电网安全稳定运行具有重要意义。本文研究了西太平洋副热带高压(WPSH)的纬向振荡及其与中国东部次季节风能资源变化的联系。结果表明, WPSH存在显著的\begin{document}$ 10 \sim 40 \mathrm{~d} $\end{document} 纬向振荡, 其纬向振荡指数(VORT)与中国东部100 m风能资源第二经验正交函数(EOF)模态的时间系数显著相关, 表现为南北偶极型。WPSH西伸期间, 中国东南沿海附近出现异常反气旋, 其西侧低层南风异常与夏季背景季风气流叠加, 增强华南—西南地区的低层经向风分量, 并对应近地面风速和风能资源增加。副高西侧南风增强区同时伴随经向风垂直切变增强和低层静力稳定度降低, 表明动力与热力条件均有利于边界层动量交换, 边界层高度变化则可能进一步调节中低层动量向近地面的输送效率。华东地区位于异常反气旋东北侧附近, 异常西北风与气候态东南风或偏南风相抵消, 低层经向风分量及近地面风速随之减小。综上所述, WPSH纬向振荡与中国东部10~40 d风能资源变化密切相关, VORT指数可作为次季节风能资源预测的潜在大尺度环流指标。
风电高比例接人电力系统的背景下, 10 d以上的风能资源次季节预测对电网安全稳定运行具有重要意义。本文研究了西太平洋副热带高压(WPSH)的纬向振荡及其与中国东部次季节风能资源变化的联系。结果表明, WPSH存在显著的
2026, 42(5): 745-757.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.069
摘要:
2024年5月14日夜间, 河南省出现大范围10级以上极端大风, 影响范围广、持续时间长、致灾性强。本文利用常规气象观测、地面加密资料、ERA5再分析资料以及风廓线雷达、双偏振雷达资料等多源数据, 对此次极端大风的发展演变中尺度特征与成因进行分析。结果表明:在500 hPa低槽东移、850 hPa异常强锋区与地面强冷锋共同影响的大气有利环流背景下, 强冷暖对峙形成的强斜压性决定了本次大风范围广、持续久的特征;锋生次级环流、中层干层、低层强温度直减率与高下沉对流有效位能, 为极端大风提供了有利的环境条件。此次极端大风过程可分为显著发展、维持、减弱三个阶段:显著发展阶段表现为多单体组织前向传播为主, 强下沉气流引发局地强风;维持阶段表现为阵风锋快速南下, 冷池密度流以及强变压风造成大风区南下及区域性强风;减弱阶段主要由零散弱对流移经与地形局地强迫为主。降水蒸发冷却、凝结物拖曳与冷空气南下共同形成强冷池, 冷池密度流驱动阵风锋快速南下是极端大风的主要中尺度成因;近地层动量下传进一步增强地面风速。天气尺度冷锋与中尺度冷池、阵风锋叠加, 并配合地形效应, 使强气压梯度与变压梯度长时间维持, 放大了本次极端大风强度、影响范围与持续时间。
2024年5月14日夜间, 河南省出现大范围10级以上极端大风, 影响范围广、持续时间长、致灾性强。本文利用常规气象观测、地面加密资料、ERA5再分析资料以及风廓线雷达、双偏振雷达资料等多源数据, 对此次极端大风的发展演变中尺度特征与成因进行分析。结果表明:在500 hPa低槽东移、850 hPa异常强锋区与地面强冷锋共同影响的大气有利环流背景下, 强冷暖对峙形成的强斜压性决定了本次大风范围广、持续久的特征;锋生次级环流、中层干层、低层强温度直减率与高下沉对流有效位能, 为极端大风提供了有利的环境条件。此次极端大风过程可分为显著发展、维持、减弱三个阶段:显著发展阶段表现为多单体组织前向传播为主, 强下沉气流引发局地强风;维持阶段表现为阵风锋快速南下, 冷池密度流以及强变压风造成大风区南下及区域性强风;减弱阶段主要由零散弱对流移经与地形局地强迫为主。降水蒸发冷却、凝结物拖曳与冷空气南下共同形成强冷池, 冷池密度流驱动阵风锋快速南下是极端大风的主要中尺度成因;近地层动量下传进一步增强地面风速。天气尺度冷锋与中尺度冷池、阵风锋叠加, 并配合地形效应, 使强气压梯度与变压梯度长时间维持, 放大了本次极端大风强度、影响范围与持续时间。
2026, 42(5): 758-766.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.068
摘要:
2023年6月10日皖江地区受强雷暴天气影响, 引发下击暴流, 造成池州香山站出现本地区有历史记录以来最大瞬时风速\begin{document}$ 46.6 \mathrm{~m} \cdot \mathrm{~s}^{-1} $\end{document} (15级)。利用地面加密自动站分钟级资料、探空、雷达、EC再分析资料等, 对此次过程进行分析, 结果表明:(1)皖江地区处于东北冷涡底部, 中高层具有明显"前倾槽"结构, 整层温湿廓线呈"X"型, 850 hPa和500 hPa温差达30℃, 对流有效位能(CAPE)达\begin{document}$ 2869.9 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1} $\end{document} , 近地层与500 hPa"对头风"明显;(2)位于皖东对流主体西南方向的庐江西北侧地面中尺度辐合线, 触发两个雷暴单体并向东南方向移动, 受铜陵西侧较强的冷池出流边界影响, 得到快速发展;(3)两个雷暴单体在池州香山站附近合并, 强度得到进一步加强, 雷达速度图上出现大风速核, 并伴随低层辐散, 导致池州香山站(15级)、铜陵同乐站(13级)和朱村站(11级)出现下击暴流;(4)对比分析三站雷达回波、分钟气象要素等变化, 瞬时风速最大的香山站中层湿度最小, 有明显的夹卷作用, 使负浮力最强, 下沉对流有效位能(DCAPE)值最大且增速快, 导致该站出现最强的下沉气流和明显的地面"冷池"效应, 同时香山站降水强度较大, 降水粒子拖曳对极端下击暴流的维持起到一定作用。
2023年6月10日皖江地区受强雷暴天气影响, 引发下击暴流, 造成池州香山站出现本地区有历史记录以来最大瞬时风速

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