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扫描多普勒激光测风雷达径向风速质量控制方法优化及验证
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作者 马腾 余晔 +5 位作者 董龙翔 赵果 张彤 王雪薇 李江林 赵素平 《高原气象》 北大核心 2025年第4期1071-1082,共12页
风电场内风廓线的观测对于风机输出功率的预测非常重要。随着风机尺寸的不断增加,常用的测风塔由于其观测高度有限,无法得到风电场内完整的风廓线信息。本研究通过对比不同严格程度的数据质量控制和处理方法,提出了一种基于多普勒激光... 风电场内风廓线的观测对于风机输出功率的预测非常重要。随着风机尺寸的不断增加,常用的测风塔由于其观测高度有限,无法得到风电场内完整的风廓线信息。本研究通过对比不同严格程度的数据质量控制和处理方法,提出了一种基于多普勒激光测风雷达速度方位显示(Velocity Azimuth Display,VAD)扫描方式,获取边界层内高质量风廓线的质量控制与风速反演结果优化处理流程,并得到了从近地面到风机叶片影响高度的完整垂直风廓线。与传统的仅用载噪比(Carrier-to-Noise Ratio,CNR)对原始径向风速数据进行质量控制的方法相比,利用本研究提出的数据质量控制和处理流程可显著提高风速和风向反演的精度,反演得到的风速与测风塔风速的决定系数从0.826(10 m)和0.926(70 m)提高到0.932和0.958,偏差从0.500 m∙s^(-1)(10 m)和0.063 m∙s^(-1)(70 m)减少到0.464 m∙s^(-1)和0.034 m∙s^(-1);优化方法对风向的反演也有很大改进。使用本研究提出的风场反演优化方法,可以得到激光雷达多普勒波束摆动(Doppler Beam Swinging,DBS)扫描方法探测盲区至风机叶片影响高度的完整边界层风廓线,可用于风资源评估、风功率预测以及风电场参数化方案发展等研究。 展开更多
关键词 多普勒激光雷达 风电场 反演方法 质量控制 风速
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风电场建设前后近地面湍流强度变化特征 被引量:8
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作者 夏馨 余晔 +4 位作者 董龙翔 陈可仁 赵果 张彤 马兴悦 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第4期1062-1073,共12页
风电场对大气边界层结构特别是湍流特性的影响是能源气象领域关注的一个重要课题。以河北省尚义县麒麟山风电场为研究对象,选取该风电场内70 m测风塔2006-2019年数据完整且连续性较好的每年5月的测风数据,将观测时段分为风电场建成前(20... 风电场对大气边界层结构特别是湍流特性的影响是能源气象领域关注的一个重要课题。以河北省尚义县麒麟山风电场为研究对象,选取该风电场内70 m测风塔2006-2019年数据完整且连续性较好的每年5月的测风数据,将观测时段分为风电场建成前(2006-2009年)和风电场建成后(2010-2019年),对比分析了有无风电场近地面湍流强度的差异。结果表明:风电场建成后湍流强度向高值区偏移,即近地面湍流增强,并且夜间湍流强度增加程度比白天大。湍流强度随风速的增加有减小的趋势,风电场建成后,70 m湍流强度显著增加的风速区间夜间为4~15 m·s^(-1),白天为4~14 m·s^(-1);50 m湍流强度显著增加的风速区间夜间为3~15 m·s^(-1),白天为3~12 m·s^(-1)。风电场运行使湍流强度在昼夜均有增加,白天各时刻50 m湍流强度增加程度均稍大于70 m,夜间70 m湍流强度增加程度大于50 m,最高可增加121%,风电场建成运行后,50 m和70 m湍流强度差异减小,白天和夜间湍流强度差异减小。 展开更多
关键词 风电场 测风塔 大气边界层 湍流强度 日变化
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2015—2017年中国近地面O3污染状况与影响因素分析 被引量:23
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作者 李苹 余晔 +2 位作者 赵素平 董龙翔 闫敏 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第6期1344-1353,共10页
利用2015-2017年环保部发布的近地面臭氧(O3)和其他3种污染物[粒径小于2. 5μm的颗粒物(PM2.5)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)]小时浓度数据和美国国家气候资料中心收集的气象要素监测数据,分析了中国近地面O3污染状况,并用逐步回归方... 利用2015-2017年环保部发布的近地面臭氧(O3)和其他3种污染物[粒径小于2. 5μm的颗粒物(PM2.5)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)]小时浓度数据和美国国家气候资料中心收集的气象要素监测数据,分析了中国近地面O3污染状况,并用逐步回归方法分析了影响O3重污染区域夏季近地面O3浓度的因素。结果表明,2015-2017年我国O3日最大8 h滑动平均浓度(O3MDA8)年平均值分别为83.02±16. 79,87. 05±14. 32和94. 70±13. 89μg·m-3。O3MDA8浓度逐年增长(增长率14. 07%),其中冬季增长最快(增长率范围14. 67%~34. 32%),夏季增长最慢(增长率范围2. 32%~14. 16%)。京津冀、长三角、山东半岛、川渝和中原地区近地面O3污染较重,影响这5个区域近地面O3浓度的主要因素为温度、相对湿度和PM2.5,除此之外京津冀和川渝地区的近地面O3浓度受NO2影响明显,中原地区的近地面O3浓度受CO影响明显。 展开更多
关键词 近地面臭氧 时空分布 气象要素
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Fitch风电场参数化方案入流风速的校正及效果检验 被引量:1
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作者 谢泽明 余晔 +2 位作者 董龙翔 马腾 王雪薇 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第3期790-801,共12页
风电场的尾流会影响大气边界层的动量和湍流通量,进而影响局地气候和环境。包含风电场参数化的中尺度数值模式是研究风电场对气候和环境影响的有力工具。本研究将高分辨率的大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)结果作为“真值”,评估... 风电场的尾流会影响大气边界层的动量和湍流通量,进而影响局地气候和环境。包含风电场参数化的中尺度数值模式是研究风电场对气候和环境影响的有力工具。本研究将高分辨率的大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)结果作为“真值”,评估了WRF中尺度模式中的Fitch风电场参数化方案在风机区和尾流区的风速和湍流动能廓线,提出了校正网格入流风速的方法。该方法考虑网格等效推力造成的阻塞效应,并利用经典动量理论推导出的关系式对网格入流风速进行订正,使其更接近自由入流风速。结果显示,原始Fitch风电场参数化方案给出的网格入流风速和大涡模拟结果的差距明显,且受模式水平分辨率的影响较大。在不同的水平分辨率下(1000 m、 500 m和250 m),校正了网格入流风速的Fitch-new风电场参数化方案给出的网格入流风速与自由入流风速的相对误差绝对值都<1%,得到的空间平均推力和输出功率与大涡模拟结果一致。Fitch-new参数化方案改进了风电场尾流区风速亏损的模拟,尤其是对高分辨率下风机网格的风速亏损,模拟的风电场尾流区湍流动能的增加量和垂直分布虽然比原始Fitch方案有所改进,但仍存在一定问题,需进一步研究。 展开更多
关键词 风电场 参数化 数值模拟 模式评估 大涡模拟
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基于激光测风雷达的兰州冬季风场特征及其与大气污染的关系 被引量:10
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作者 王倩倩 余晔 +3 位作者 董龙翔 赵素平 赵果 张彤 《高原气象》 CSCD 北大核心 2020年第3期641-650,共10页
利用激光测风雷达2017年12月1日至2018年2月28日在兰州城区获取的风场资料,分析了兰州冬季风场结构特征,并通过聚类分析得到了冬季影响兰州地区的天气形势,分析了不同天气形势下的风场特征,在此基础上分析了局地环流主导下的风场和污染... 利用激光测风雷达2017年12月1日至2018年2月28日在兰州城区获取的风场资料,分析了兰州冬季风场结构特征,并通过聚类分析得到了冬季影响兰州地区的天气形势,分析了不同天气形势下的风场特征,在此基础上分析了局地环流主导下的风场和污染物浓度日变化特征及两者之间的相关性。结果表明,兰州2017年冬季低空水平风速整体较小,平均风向以偏东风为主;风场日变化特征明显,午后至傍晚水平风速大于其他时刻,03:00(北京时,下同)-08:00250~650 m维持偏西风,650 m以上偏南风增加,其余时刻各高度均以偏东风为主。兰州地区受弱高压控制时,局地环流占主导,城区污染严重。各高度污染系数最大值对应的风向存在差异,200 m以上污染系数迅速减小,增加污染物的排放高度至200 m以上可有效减少近地面污染物浓度。 展开更多
关键词 激光测风雷达 兰州冬季风场 天气形势 污染物
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1984-2020年青藏高原感热通量长期变化趋势分析 被引量:10
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作者 雷润芝 余晔 +2 位作者 周国兵 李江林 刘燕飞 《高原气象》 CSCD 北大核心 2023年第4期833-847,共15页
感热通量作为表征青藏高原热力作用的主要物理量之一,受地表温度、气温、热交换系数以及风速影响,但在不同热交换系数计算方法下,得到的青藏高原感热通量值的大小存在一定差异,针对该现象,本文使用青藏高原89个站点常规气象观测资料计... 感热通量作为表征青藏高原热力作用的主要物理量之一,受地表温度、气温、热交换系数以及风速影响,但在不同热交换系数计算方法下,得到的青藏高原感热通量值的大小存在一定差异,针对该现象,本文使用青藏高原89个站点常规气象观测资料计算分析了近40年高原感热通量变化特征。利用5个通量站感热通量观测资料对不同热交换系数算法得到的感热通量进行验证表明,用陈万隆和翁笃鸣(1984)(CH-CW)方案计算的感热通量与通量观测结果的偏差最小。利用该方法计算了青藏高原感热通量长期变化趋势,并用PLFIM分段线性拟合模型对感热通量的长期变化特征及其成因进行了分析。结果表明:青藏高原年均感热通量在1999年和2009年发生转折,1984-1999年感热通量逐年减弱,1999-2009年感热通量逐年显著增强,2009-2020年感热通量为弱的下降趋势。夏季感热通量转折年份分别为2000年和2010年,其他季节感热通量转折年份与年均感热通量转折年份相同。春季、夏季和秋季不同时期感热通量的变化趋势与年变化趋势一致,都表现为“减弱-增强-减弱”特征,冬季感热通量在2009-2020年仍为增强,但与1999-2009年相比,增强趋势有所减弱。归因分析结果表明,1984-1999年,年均感热通量的减弱主要归因于风速的减小;1999-2009年年均感热通量的增加主要以地表温度显著增加造成的地气温差增加的正贡献为主,风速的弱上升贡献次之;2009-2020年风速显著增加导致热交换系数减小,气温增温率大于地表温度增温率,导致地气温差减小,该时期年均感热通量的减弱主要以地气温差的负贡献为主,热交换系数变化的负贡献次之。 展开更多
关键词 青藏高原 感热通量 趋势转折 归因分析
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风电场运行对地表温度的影响——以河北张家口北部风电场为例 被引量:3
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作者 马兴悦 余晔 +2 位作者 夏敦胜 董龙翔 赵素平 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第4期1074-1085,共12页
正确认识风力发电对气候的可能影响,尤其是对地表温度的影响,对于科学利用风能资源,确保我国能源可持续发展具有重要的意义。本文基于2003-2019年MODIS卫星地表温度数据,结合风向、植被指数、地表反照率及土地利用数据探讨了河北省西北... 正确认识风力发电对气候的可能影响,尤其是对地表温度的影响,对于科学利用风能资源,确保我国能源可持续发展具有重要的意义。本文基于2003-2019年MODIS卫星地表温度数据,结合风向、植被指数、地表反照率及土地利用数据探讨了河北省西北部坝上地区尚义、张北县大型风电场对地表温度的影响。结果表明,风机运行会对风电场内及其下风方地表温度产生影响。在春季、秋季和冬季,夜间风电场建成前后下风向增温幅度高于上风向,白天则是下风向增温幅度低于上风向,即风电场下风向夜间存在增温,白天存在降温。与周边非风电场影响区域相比,春季和夏季风电场内地表温度显著增高,特别是春季夜间,风电场影响区增温幅度达0.379℃·(10a)^(-1),其次为夏季和秋季夜间,风电场影响区增温幅度分别达0.206℃·(10a)^(-1)和0.211℃·(10a)^(-1),冬季存在增温但不显著,与其他研究相比增温较弱,且远小于坝上地区地表温度年际增温趋势。风电场内部地表温度变化不仅受风电场运行的影响,气候变化、植被变化以及土地利用类型变化均对地表温度有影响。 展开更多
关键词 风力发电 风电场 大气边界层 地表温度
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基于太阳光度计的兰州市秋季气溶胶光学特性 被引量:5
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作者 刘慧 余晔 +1 位作者 夏敦胜 赵素平 《高原气象》 CSCD 北大核心 2020年第1期204-211,共8页
利用2015年9-11月兰州市CE318太阳光度计地基观测数据,反演了这期间气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)、Angstrom波长指数(α)、大气浑浊度系数(β)等气溶胶光学特性参数,研究了兰州市秋季气溶胶光学特性的时间变化特征,并根据... 利用2015年9-11月兰州市CE318太阳光度计地基观测数据,反演了这期间气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)、Angstrom波长指数(α)、大气浑浊度系数(β)等气溶胶光学特性参数,研究了兰州市秋季气溶胶光学特性的时间变化特征,并根据Angstrom阈值范围和图解分析法对兰州市气溶胶主要类型及其分布特征进行分析。结果表明:兰州市秋季AOD500 nm均值为0.47±0.22。10月α440~870 nm最小,为0.95±0.26;9月α440~870 nm最大,为1.21±0.14。9月大气浑浊度系数最低,为0.15±0.05;11月最高,为0.28±0.12。AOD秋季日变化较小,AOD500 nm变化范围在0.27~0.52之间。2015年9-10月AOD500 nm集中在0.2~0.6之间,11月AOD500 nm集中在0.4~0.8之间,说明兰州市2015年秋季AOD500 nm分布较为集中,大气气溶胶含量逐月增加。9月波长指数集中在1.0~1.4之间,峰值中心在1.2~1.4区间;10月波长指数主要集中在0.6~0.8和1.0~1.2两个区间;11月波长指数集中在1.0~1.4区间。总体来看,兰州市秋季气溶胶以细粒子为主。AOD500 nm与β显著相关,大气光学厚度与大气浑浊度系数均能表征大气污染程度。兰州市秋季气溶胶主要类型为细颗粒模态下的人为源和混合型气溶胶,分布特征表现为高AOD时受细颗粒气溶胶的吸湿增长影响,其中细颗粒吸湿增长是兰州市秋季气溶胶光学厚度偏高的主要原因。 展开更多
关键词 太阳光度计 气溶胶光学特性 气溶胶光学厚度 兰州市
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青海和北京地区不同个例雷暴云电荷结构特征差异的数值模拟分析
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作者 李江林 余晔 +3 位作者 张彤 昝蓓蕾 李亚珺 李万莉 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第3期814-828,共15页
利用加入起电、放电参数化方案的数值模式[Weather Research and Forecasting Model(Version 3.7.1),WRF3.7.1_ELEC],分别对发生在青藏高原东北部青海大通地区和华北地区北京西部山区的两次雷暴过程进行模拟研究,对比分析两个不同地区... 利用加入起电、放电参数化方案的数值模式[Weather Research and Forecasting Model(Version 3.7.1),WRF3.7.1_ELEC],分别对发生在青藏高原东北部青海大通地区和华北地区北京西部山区的两次雷暴过程进行模拟研究,对比分析两个不同地区雷暴个例的电荷结构特征差异及原因。结果表明:对发生在两个地区的雷暴个例,模式均能够较好地模拟出雷暴的移动方向、回波强度以及形状的变化特征。对比两个个例不同发展阶段雷暴云电荷结构可以看出,除了在发展旺盛阶段两个地区的雷暴云电荷结构自下而上均为“+-+-”的四层结构,在发展初始阶段和消亡阶段,两个地区雷暴云电荷结构明显不同。造成两个雷暴个例在雷暴云初始和消亡阶段电荷分布差异的主要原因是云中霰粒子混合比和有效液态水含量的差异。 展开更多
关键词 青藏高原 华北平原 雷暴云 电荷结构 数值模拟
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