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风的变化特性:从季节到地域的变化

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:风是由太阳辐射对地球表面加热不均所形成的气压梯度力产生的,其首要的度量指标即为风速。风速是单位时间内空气在水平方向上的移动距离,主要由气压梯度力决定。随着风速与风向的变化,风中可利用的能量也随之变化。风速的日变化主要与天气系统和下垫面的属性相关。相比之下,海面的粗糙度低、热容高,风速的日变化呈现与陆地相反的特点。这一季节性变化的根本原因是地球与太阳相对运动的周期性。图2-1风速随时间、高度变化特征

风的变化特性:从季节到地域的变化

风是由太阳辐射对地球表面加热不均所形成的气压梯度力产生的,其首要的度量指标即为风速。风速是单位时间内空气在水平方向上的移动距离,主要由气压梯度力决定。

风速可以看成时间和空间的函数,因而在不同的时间尺度下具有不同的规律。随着风速与风向的变化,风中可利用的能量也随之变化。

风速逐秒变化曲线如图2-1(a)所示。风速的短时间波动主要受地形、地貌和中小尺度天气系统影响,地形、地貌对气流的影响体现为强迫作用,可以简化为刚体物质对于流体运动的影响,中小尺度天气系统的生消周期短,对大气扰动作用强,容易导致湍流

风速逐小时变化柱状图如图2-1(b)所示。风速的日变化主要与天气系统和下垫面的属性相关。一般情况下,陆地上是白天风速大,夜间风速小,这与白天太阳辐射强、空气对流旺盛密切相关。大气层高层的流体动量下传,迫使下层空气流动加速,因而近地层和地球表层一般也被看作大气动量的“汇”。日落后,热容较低的地球表层迅速冷却,大气的垂直流动趋于稳定,风速逐渐减小。相比之下,海面的粗糙度低、热容高,风速的日变化呈现与陆地相反的特点。(www.xing528.com)

此外,随着季节的不同,风速也会有相应地变化,风速逐月变化柱状图如图2-1(c)所示。对于东亚大陆的风能而言,受北半球永久性、半永久性天气系统等因素影响,大气的周期性调整使得地表风能普遍表现为6—10月贫乏,冬半年丰裕的特点。这一季节性变化的根本原因是地球与太阳相对运动的周期性。

除时间尺度上的变化外,风速还随高度变化,风速随高度变化曲线如图2-1(d)所示。风在近地层中的运动同时受到动力因素和热力因素的影响。动力因素的来源主要为地面的摩擦阻力,这一阻力可能是由地球表面自身的粗糙度引起的,也可能是由于植被及地面上的建筑物引起的,风速在高度上的变化很大程度上取决于地面的粗糙度。而热力因素则与近地层的大气垂直稳定度有直接关系,不同的层结下,风廓线的数学表达差异较大,因而风随高度的变化规律也显得复杂。

图2-1 风速随时间、高度变化特征

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