气候变化对风能资源开发的影响

本文大纲

一、研究结果

１、中国风速变化存在明显的区域和季节差异

2、对流层低层热力／气压梯度力的减弱是导致地面风速减弱的重要因素。

3、地面风速的变化和东亚季风密切相关

4、２１世纪东亚冬季风在空间和季节分布上均存在较大差异

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相关研究人员在梳理了近年来关于中国地面风速变化方面的研究成果，对中国地面风速总体减弱的趋势进行了分析，讨论了气候变暖条件下，中国地面风速降低的原因，在此基础上对未来风速变化预测情况进行了论述，并分析了风速变化对风能资源开发的影响。

得到以下主要结论：

１）过去近５０年中国地面风速、对流层低层风速整体上呈下降趋势，其中地面风速下降大于高空，地面高风速段下降幅度大于低风速段；风速变化存在明显的区域和季节差异，中国北方的大部分地区和东南沿海等地减弱幅度较大，西南地区减弱幅度较小；春季减弱幅度最大，夏季最小。

２）气候变暖背景下，热力梯度、气压梯度、地面风速之间存在同步变化关系，说明对流层低层热力／气压梯度力作为主要驱动力，其减弱是导致地面风速减弱的重要因素。

３）地面风速的变化和东亚季风密切相关，年代际尺度上，西伯利亚一蒙古地区地面温度升高大于西太平洋，西伯利亚高压和海陆气压梯度力的减弱是导致东亚冬季风减弱的重要原因，另外ＡＯ与ＰＤＯ等气候因子也具有显著影响。ＰＤＯ和ＡＭＯ的协同作用是东亚夏季风在２０世纪７０年代发生减弱的主要因素。年际尺度上，ＥＮＳＯ是影响东亚季风变化的重要因子。因此，季风变率是不同时间尺度影响因子协同作用的结果，地面风速的变化也表现为多尺度变率的特征。

４）基于不同排放情景条件的数值模拟研究显示：２１世纪东亚冬季风轻微减弱或趋势不明显，夏季风有所增强，但在空间和季节分布上均存在较大差异。地面风速的这种减弱趋势对风能开发潜力、投资策略、技术开发均可产生显著影响，未来风速的变化趋势和空间分布特征值得深人研究。

影响地面风速变化的因素较多，本文总结的研究内容主要集中在热力／气压梯度和东亚季风的变化，虽然多数研究成果认为气候变暖在过去几十年对东亚冬季风起减弱作用，但２０００年后，北极变暖和海冰融化增加了准定常乌拉尔阻塞的发生频率，使欧亚中纬度地区温度出现负距平，对北半球冬季变暖起到了“冷却”作用，反而可能增强东亚冬季风。有学者提到，对季风未来变化的模拟存在较高的模式和指数依赖，且模式间存在较大的偏差，模式的分辨率也具有显著影响，因此，对未来的预估还存在较大的不确定性。

气候因子变化、城市化和土地利用、气溶胶效应等因素本身也具有高度的复杂性，且与地面风速变化直接相关的研究有限，需进一步探讨。另外，随着风电装机规模的快速增加，中国已经形成了７个千万千瓦级别的风电基地，单个基地的空间分布达上百千米，且未来规划的规模更加宏大，这不仅会改变地表粗糙度，也将对大气的能量收支产生一定影响，其局地气候效应也值得关注。