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北京冬奥会延庆复杂地形冬季和早春地面风场精细特征对比研究
1
作者
徐景峰
宋林烨
+3 位作者
陈婧
杨璐
陈明轩
韩雷
《高原气象》
北大核心
2025年第2期378-392,共15页
风是历届冬奥会十分关注的气象条件之一,是影响北京冬奥会山地赛事的首要气象因素,复杂地形下局地风场的精细化时空分布规律可以为赛道施工、风场预报、防风措施提供重要的理论依据。本文利用2017年12月至2022年3月北京冬奥会延庆高山...
风是历届冬奥会十分关注的气象条件之一,是影响北京冬奥会山地赛事的首要气象因素,复杂地形下局地风场的精细化时空分布规律可以为赛道施工、风场预报、防风措施提供重要的理论依据。本文利用2017年12月至2022年3月北京冬奥会延庆高山区不同海拔常规地面自动气象站和冬奥赛道加密站逐小时观测资料,研究了冬季(12月至次年2月)和早春(3月,残奥会期间)复杂地形下局地风场的精细化时空分布特征,重点对比分析了风速风向频率分布、日变化规律及季节变化差异。首先采用K-Means聚类方法将所有自动站分为四组,组1到组4分别代表延庆低海拔远郊区、东北山麓过渡区、西南过渡区、高海拔山顶区,然后以组为单位进行精细化特征分析。结果表明:(1)大风发生频率与海拔紧密相关,海拔越高,则大风发生频率越高。组1和组2(海拔1000 m以下)小风(<3.3 m·s^(-1))发生频率超过80%,而大风(≥10.7 m·s^(-1))占比为0%;组3(海拔1000 m以上)小风发生频率下降至75%以下,并偶尔发生大风,但占比不足1%;组4(海拔1800 m以上)风速频率分布发生质变,大风出现频率增加至10%以上,其中冬季远高于早春。(2)风向分布特征存在显著的局地性差异。组4受大尺度冬季风环流主导,盛行偏西北风,极少出现其他风向;组1~3受大尺度环流、山谷风环流和局地下垫面综合作用,各个风向以不同频率发生。(3)日循环变化呈现高、低海拔截然相反的特征。组1~3风速夜间小、白天大,组4则表现为夜间大、白天小、午间小风“窗口期”规律;组1~3存在明显的风向日夜转换,转换时间为日出和日落后,组4风向不存在日变化。(4)从季节变化看,早春风场和冬季存在较明显的差异,且局地差异较大。相比冬季,早春组1~2白天风速增大,组3夜间风速降低,组4全天风速均大幅减小;早春风向相对更多变,组1东北风向显著增多,组2谷风转山风时间比冬季推迟3 h,组3~4西南风向所有增加。上述研究结果有助于深入认识复杂地形下近地面局地风场的精细化时空规律,可为冬奥会及小尺度山地气象监测和预报提供重要的背景参考。
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关键词
复杂地形
近地面风
精细化时空特征
聚类算法
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题名
北京冬奥会延庆复杂地形冬季和早春地面风场精细特征对比研究
1
作者
徐景峰
宋林烨
陈婧
杨璐
陈明轩
韩雷
机构
北京城市气象研究院
中国海洋大学
北京市气象数据中心
中国气象局城市气象重点开放实验室
北京城市气象工程技术研究中心
出处
《高原气象》
北大核心
2025年第2期378-392,共15页
基金
国家自然科学基金项目(42275012)
北京市自然科学基金项目(8212025)
国家重点研发计划项目(2022YFC3004103)。
文摘
风是历届冬奥会十分关注的气象条件之一,是影响北京冬奥会山地赛事的首要气象因素,复杂地形下局地风场的精细化时空分布规律可以为赛道施工、风场预报、防风措施提供重要的理论依据。本文利用2017年12月至2022年3月北京冬奥会延庆高山区不同海拔常规地面自动气象站和冬奥赛道加密站逐小时观测资料,研究了冬季(12月至次年2月)和早春(3月,残奥会期间)复杂地形下局地风场的精细化时空分布特征,重点对比分析了风速风向频率分布、日变化规律及季节变化差异。首先采用K-Means聚类方法将所有自动站分为四组,组1到组4分别代表延庆低海拔远郊区、东北山麓过渡区、西南过渡区、高海拔山顶区,然后以组为单位进行精细化特征分析。结果表明:(1)大风发生频率与海拔紧密相关,海拔越高,则大风发生频率越高。组1和组2(海拔1000 m以下)小风(<3.3 m·s^(-1))发生频率超过80%,而大风(≥10.7 m·s^(-1))占比为0%;组3(海拔1000 m以上)小风发生频率下降至75%以下,并偶尔发生大风,但占比不足1%;组4(海拔1800 m以上)风速频率分布发生质变,大风出现频率增加至10%以上,其中冬季远高于早春。(2)风向分布特征存在显著的局地性差异。组4受大尺度冬季风环流主导,盛行偏西北风,极少出现其他风向;组1~3受大尺度环流、山谷风环流和局地下垫面综合作用,各个风向以不同频率发生。(3)日循环变化呈现高、低海拔截然相反的特征。组1~3风速夜间小、白天大,组4则表现为夜间大、白天小、午间小风“窗口期”规律;组1~3存在明显的风向日夜转换,转换时间为日出和日落后,组4风向不存在日变化。(4)从季节变化看,早春风场和冬季存在较明显的差异,且局地差异较大。相比冬季,早春组1~2白天风速增大,组3夜间风速降低,组4全天风速均大幅减小;早春风向相对更多变,组1东北风向显著增多,组2谷风转山风时间比冬季推迟3 h,组3~4西南风向所有增加。上述研究结果有助于深入认识复杂地形下近地面局地风场的精细化时空规律,可为冬奥会及小尺度山地气象监测和预报提供重要的背景参考。
关键词
复杂地形
近地面风
精细化时空特征
聚类算法
Keywords
complex terrain
near-surface wind
fine-scale spatiotemporal characteristics
clustering algorithm
分类号
P425.4 [天文地球—大气科学及气象学]
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作者
出处
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被引量
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1
北京冬奥会延庆复杂地形冬季和早春地面风场精细特征对比研究
徐景峰
宋林烨
陈婧
杨璐
陈明轩
韩雷
《高原气象》
北大核心
2025
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